음용수중 휘발성유기오염물질(VOCs; volatile organic compounds)의 오염도 및 위해성 조사연구

Abstract

[한글]

음용수중에서 검출되는 휘발성유기오염물질(Volatile Organic Compounds:VOCs)들은 비록 미량이기는 하나 인체에 대한 독성 또는 발암위해성을 지닌 물질들이 검출되고 있다는 점에서 중요성을 갖는다. 휘발성유기오염물질중 인체에 확실한 암유발물질(human carcinogen)인 염화비닐(vinyl choride)및 유력한 인체발암물질(probable human carcinogen)인클로로포름(chloroform), 사염화탄소(carbon tetrachloride), 트리클로로에칠렌(trichlor

oethylene), 테트라클로로에칠렌(tetrachloroethylene) 등은 여러 실험결과 인체에 암유발 또는 가능성있는 물질로 규정하고 있으며, 음용수 수질기준항목에 포함시켜 이에 대한 규제 및 지속적인 연구가 새계적으로 활발히 진행되고 있다.

음용수중 현재까지 발견되고 있는 휘발성유기오염물질은 약 300여종으로 70여종에 대해서 미국환경보호청(U.S.EPA)과 미국립과학아카데미(The National Academy of Science)애

서 평가한 내용에서 인체의 건강과 관련하여 우선적으로 고려해야 할 물질 20여종을 선정하여 매년 그 항목을 늘려가고 있으며. 30여종 이상의 휘발성유기오염물질을 우선관리대상물질(priority pollutant)로 선정하여 규제하고 있다.

한편, 우리나라도 음용수중 휘발성유기오염물질에 관한 연구가 꾸준히 되어 왔으나 인구집증과 산업화로 오염물질이 다양해 짐에 따라 기존의 정수공정만으로는 쉽게 제거가 되지않는 오염물질들이 우리가 먹는 음용수에까지 유입되어 건강상의 문제를 유발시릴 우

려가 높아지고 있다. 그러나 현재 휘발성유기오염물질에 대한 오염도 파악이 미비한 상태이며 각각의 환경매체매서 검출되는 유해화학물질에 대한 관리기준이 거의 없는 실정이며, 있다 하더라도 과학적이고 체계적인 방법론을 근거로 형성된것이 아니기 때문에 많은

문제를 내포하고있다. 아울러 합리적인 수질관리채계를 확립할 수 있는 제도개선이 필요하다.

따라서 븐 연구매서는 우리나라 원수·처리수 및 가정수 중에 휘발성유기오염 물질에 대한 오염도 조사를 위하여 8개 도시의 급수규모가 큰 정수장을 중심으로 1993년 3월 29일-4월 1일에 40개 시료를 채취하여 정량 및 정성분석이 동시에 가능한 GC/MSD(gaschroma

tography/mass selective detetor) 방법으로 18개 휘발성유기오염물질을 대상으로 오염도를 측정하였고 미국환경보호청(US EPA)에서 제시된 동물자료 및 단위위해도값을 근거로하여 현 오염도 수준에서 이중 7개의 휘발성유기오염물질에 대한 발암위해성을 평가하여다음과 같은 결론을 얻었다.

1. 조사테상지역의 원수 중 트리할로메탄류인 디크로로브로모메탄(dichlorobromomethan

e)의 농도 범위가 불검출 -4.974ppb로 인천지역애서 가장 높게 나타났으며 클로로에텐 계열의 물질로 사염화탄소(carbon tetrachloride)가 0.004-0.336ppb로 가장 높게 검출되었다. 원수에서 크롤로포름은 불검출이었으나 디크로브로모메탄이 약 5배 높게 검출되는 것으로 보아 해수의 영향으로 사료된다.

2. 정수의 처리수중 트리할로메탄류인 디브로모클로로매탄(dibromo chloromethane)이블검출 -15.097ppb로 부산지역에서 가장 높게 검출되었다. 클로로에텐류로 염화비닐(vinyl chloride)이 0.003-0.581ppb로 가장 높은 농도를 보였다.

3. 가정수풍 트리할로메탄류중 디클로로브로모메탄이 3.319-6.830ppb로 전채적으로 가장 높은 농도를 보였으며 클로로에텐계열 물질중 염화비닐이 0.089-0.377ppb로 가장 높은 농도를 보였다. 클로로알켄계열중 트리클로로에칠렌이 0.037-0.114ppb의 농도도 검출되어 .클로로화합물이 원수에서 보다 전반적으로 높게 검출되는 것으로 보아 상수공급 과정중 관망의 노후, 부실공사에의 한 누수등으로 2차 오염 또는 정수처리과정에서 투입되는염소와의 충분한 반응에 의한 2차 생성으로 사료된다.

4. 클로로알켄, 클로로에텐 및 벤젠계열의 휘발성유기오염물질들은 원수에서도 검출되었으며 최종적으로 가정수에서는 원수에서보다 농도가 거의 유사하거나 다소 높게 나타나는 것으로 보아 검출되는 대다수의 휘발성유기오염물질이 상수원 오염에 기인한다고 생각

된다.

5. 휘발성유기오염물질 중 원수, 처리수, 가정수에서 출현빈도가 전반적으로 높은 물질로 클로로에텐류인 염화비닐과 클로로벤젠류인 1.2디클로벤젠으로서 식수공급과정중 PVC파이프로부터 용출 및 살충재 생산업체의 폐수 방류가 여기에 기인한다고 볼 수 있다.

6. 트리할로메탄류는 정수처리에 따라 원수, 가정수, 처리수의 순으로 높게 검출되었으며 브로모계열의 화합물의 출현빈도가 높은 것으로 보아 해안지방의 경우 해수의 영향이큰것으로 생각된다.

7. 미국 환경보호청의 발암위해성 자료에서 얻은 단위위해도치를 근거로 조사 대상지역에서 최대 오염농도에 따른 초과발암위해도는 염화비닐에 대하여 5,030명, 클로로포름 7.203명, 사염화탄소 0.355명, 트리클로로에탄 0.066명 그리고 1.2 디클로로 벤젠에 대하여

0.249명으로 나타났다. 이는 안전한 수준인 100만명당 1인으로 생각할 때 클로로포름,염화비닐을 제외하고 나머지 모두 발암위해도는 없는 것으로 간주된다.

이상의 연구결과를 고찰하여 볼때 대부분의 원수 밋 가정수에서 휘발성유기오염물질이검출되었으며 단위위해도값을 근거로하여 발암위해도를 산출한 결과 클로로포름 4.237 ppb로 오염된 가정수를 체중이 70kg인 사람이 하루에 2리터씩 가정수를 마시는 경우 100만

명당 7,203명이 암발생으로 사망할 수 있는 위해도 수준인 것으로 평가 되었으며 염화비닐에 대하여 100만명당 5,030의 수준으로 평가되었다. 또한 본 연구에서는 두가지 물질에 대해서만 그 발암성이 위험한 수준으로 평가 되었으나 현재 그 위해성연구가 진행중 이거나 아직까지 밝혀지지 않는 이외에 물질들도 위해성이 비숫하거나 더 강한 다른 휘발성유기오염물질들이 음용수를 통하여 동시에 노출되었을때 위해효과는 더더옥 상승할 것으로 사료된다.

이러한 결과는 최근 미국의 경우 클로로포름의 수질기준을 100 ppd에서 20 ppb 그리고독일의 경우 10 ppb로 낮추려는 추세를 고려 해 볼때 음용수 수질기준이 미비한 우리나라는 이들물질을 규명해내고 우리나라 실정에 맞추어 위해성을 파악하기 위한 독성학적 평가 및 수질기준의 설정이 시급하다고 생각 된다.

[영문]

During the recent years volatile organic compounds discharged into the rivers by industrial and domestic paths are increasing drastically in quantitive matters. These pollutants will reach the tap waters without being removed during water treatment. This may cause a serious problem of human cancer if exposed to a hazardous chemicals even in Significantly low concentrations. WHO, USA and other developed countries have suggested the regulations of hazardous chemicals on drinking water standards concerning health risks.

In Korea trihalomethanes, trichloroethylene, 1.1.1-trichloroethane and tetrachloroethylene are regulated in drinking waters but due to the lack of animal studied and surveys the regulations are not based on scientific standard procedures.

Thia study was conducted to measure the levels of volatile organic compound in drinking waters of 8 major cities and estimate the cancer risk based on existing animal studies.

The results are as follows:

1. Tke highest concentration of 4,794ppb was measured for dichlorobromomethane in the raw waters of Inchon city and the highest of 6,830ppb in the drinking waters of Busan city. This indicated that the bromine in sea water had related to bromine

constituent compounds.

2. The highest of the chlorinated ethane group in raw water was carbon tetrachloride widely used in paint thinners and dry cleaning fluids. The concentration was 0.336ppb.

3. The maximum level of vinyl chloride increased from 0.336ppb in raw water to 0.581ppb in the treated water. This may be associated from the poorly polymerized PVC water pipes.

4. The chlorinated alkanes, ethenes and benzenes are found in the drinking waters before and after the treatment. Therefore the compounds are considered to origin from industry discharge.

5. Based on the result of the estimated unit risk, the lifetime excess risk calculated 5.030 person per million person for vinyl chloride 7.203 person for chloroform, 0.335 person for carbon tetrachloride, 7.780 person for tetrachloro ethylene, 0.066 person for 1.1.1.2-tetra-chloroethane and 0.249 person for 1.1.2.2. tetrachloroethane.

According to the results, chloroform had the highest cancer risk and vinyl chloride, tetrachloroethane respectively.