독성 물질의 환경매체 내 거동

환경 중으로 방출된 독성물질은 1차적으로 환경 내 에서 여러 가지 변화를 겪은 후 사람에게 유입된다.

환경오염물질이 사람에 미치는 독성을 평가할 경우 가장 중요한 요인은 노출량이다. 노출량을 결정할 때 중요한 점은 환경매체(물, 공기, 토양 등)에 얼마나 많은 독성물질이 유입되었는가 하는 점과, 현재 분해되지 않고 원래의 화학적 특성을 유지하고 있는 양이 얼마인가를 고려하는 것이다.

환경매체간 이동과 분해정도

독성물질이 환경매체를 통하여 상호 이동하면서 다양한 물리화학적 혹은 생물학적 변화를 거치기 때문에 독성 정도와 발현 특성도 변하게 된다.

특히 독성물질의 환경 내 동태를 분석하여 각 매체에 잔류하는 오염물질의 정성 및 정량적 평가는 독성 발현을 예측하는 데 있어 매우 중요한 변수가 된다. 따라서 환경오염물질의 분해에 관련된 매체 내의 주 요소들을 살펴볼 필요성이 있다. 분해에 관여하는 주된 요인으로는 크게 물리화학적 인자와 생물학적 인자로 나눌 수 있다.

물리화학적 인자

물리화학적 인자에 속하는 인자는 주로 햇빛에 의한 분해와 물에 의한 분해가 있다. 즉, 햇빛에 의한 분해(광분해)는 대기 중에서 혹은 물 표면에서 일어나는 분해반응으로서 독성물질 내 분자 간 결합을 강력한 빛에너지(주로 자외선 이상의 단파장)가 파괴하는 방식이다.

광분해 정도는 빛의 세기와 독성 물질이 빛을 흡수하는 특성에 따라 다르다. 주로 고리 구조를 갖는 독성물질이 쉽게 광분해 된다.

또한 물에 의한 분해(수분해)는 물 속 혹은 대기 중 수증기 내에서 일어나는 반응으로서 주로 독성물질에 산소원자를 도입하여 분해하는 반응이다. 이 경우 특히 물의 pH 온도, 용존산소량 등이 분해 정도를 결정하는 주요한 인자가 된다. 주로 분자 내 ester 결합을 갖는 독성물질은 쉽게 분해된다.

생물학적 인자

생물학적 인자에 속하는 인자는 주로 생물들 그 중에서도 특히 미생물에 의한 분해(생물학적 분해)가 대부분을 차지한다. 생물학적 분해는 미생물이 자신에게 필요한 에너지와 물질을 얻기 위한 과정인 만큼 물리화학적 분해에 비하여 미생물이 서식하는 환경매체 모두에서 광범위하게 일어난다고 볼 수 있다.

생태계 내 생물로 이동

환경오염물질이 환경매체 내에서 분해를 받은 형태로 혹은 원래의 형태로 생물계에 유입될 경우 생체 내 축적과 관련된 현상은 다음과 같다.

생물축적(bioaccumulation)

생물축적은 독성물질이 환경매체에서 직접적으로 혹은 먹이를 통하여 간접적으로 생물체 내로 이동하여 저장되는 형태를 말한다.

여기서 일정량 이상이 되면 자연히 독성이 발생한다. 특히 지용성 물질인 경우에는 쉽게 생물체에 축적된다. 그 이유는 세포막의 주성분이 인지질로 이루어져 있어 수용성 물질보다는 지용성 물질이 쉽게 세포막을 통과할 수 있기 때문이다.

이와 유사한 용어인 생물농축(bioconcentration)은 생물축적의 특수한 형태로서 수중에 녹아있는 독성물질이 먹이사슬 경로가 아닌 다른 경로를 통하여 생물체 조직에 축적되는 경우에 주로 사용되는 용어다. 대표적인 예가 어류의 아가미에 수중 독성물질이 축적되는 경우를 들 수가 있다.

생물확대(biomagnification)

생물 확대는 생물축적과 거의 동일하게 사용되고 있으나, 먹이사슬을 통하여 하등생물에서 고등 생물로 이동하면서 독성물질의 생체 내 농도가 증가되는 현상을 말한다. 즉, 고등 생물일수록 훨씬 많은 양의 독성물질을 체내에 축적하고 있다는 의미가 된다. 특히 사람의 경우 먹이사슬의 제일 위에 위치하는 만큼 수많은 독성물질이 고농도로 축적될 가능성이 크다고 볼 수 있다.