국내 임산부의 소변 중 프탈레이트계 가소제 및 대체가소제 대사체의 노출수준 = Exposure Levels of Phthalate and Alternative Plasticizer Metabolites in Urine of Korean Pregnant Women

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Phthalates are representative plasticizers added to materials such as polyvinyl chloride (PVC) to provide flexibility and are widely used in various consumer products, including flooring materials, food packaging, and toys. However, as potential health effects such as endocrine disruption and developmental toxicity have been reported, alternative plasticizers have been developed to replace phthalates. Nevertheless, toxicological and safety information on these alternative plasticizers remains limited, and concerns regarding their potential human health risks persist. Pregnant women are considered a vulnerable population because they are more sensitive to chemical exposures due to their physiological and metabolic characteristics, and exposed substances may directly affect the fetus via placental transfer. Despite this, biomonitoring data on exposure to phthalates and alternative plasticizers among pregnant women in Korea are still limited, highlighting the need for studies targeting this population.
The aim of this study was to evaluate urinary exposure levels to phthalate and alternative plasticizer metabolites in pregnant women with singleton pregnancies in Korea, examine the associations with demographic characteristics and neonatal birth outcomes, and assess the probability of exceeding health-based guidance values through risk assessment. A total of 256 pregnant women were recruited from the Ideal Breast Milk (IBM) cohort. In their urine samples, 21 phthalate metabolites and 20 alternative plasticizer metabolites were quantified. Samples were pretreated using solid-phase extraction (SPE), and target analytes were measured using ultra-performance liquid chromatography–triple quadrupole mass spectrometry (UPLC–MS/MS). Subsequently, associations between metabolite concentrations and demographic factors as well as neonatal birth characteristics were evaluated using SAS 9.4.
The geometric mean concentrations of urinary phthalate and alternative plasticizer metabolites ranged from 0.05 (ADBC) to 20.10 (MnBP) μg/g creatinine. Among the 41 target metabolites, 21 showed detection frequencies of ≥70%. In general, alternative plasticizer metabolites exhibited lower detection frequencies than phthalate metabolites; however, some compounds demonstrated notably high exposure levels. In particular, 5cx-MEPTP, a metabolite of DEHTP, was detected in all samples (100% detection frequency), with a maximum concentration of 1339.03 μg/g creatinine. In addition, DEC (a metabolite of ATEC) and DBC (a metabolite of ATBC) showed high detection frequencies of 96.09% and 98.44%, respectively, with maximum concentrations of 11,254.48 μg/g creatinine and 3441.68 μg/g creatinine. These findings suggest that, in line with the increasing use of alternative plasticizers, 5cx-MEPTP, DEC, and DBC may serve as important biomarker candidates for assessing human exposure to alternative plasticizers.
In the analysis of associations with demographic factors and neonatal birth outcomes, statistically significant differences were observed for several variables, including maternal body mass index (BMI), year of delivery, neonatal sex, and birth length (p < 0.05). In the risk assessment, most participants had hazard quotient (HQ) values below 1, indicating a generally low likelihood of health risk. However, a small number of participants showed HQ values exceeding 1 for DEHP, DiBP, DnBP, and DEHA, suggesting that relatively high exposure may occur in certain individuals, potentially influenced by lifestyle behaviors, product-use patterns, or indoor environmental conditions.
This study provides comprehensive biomonitoring data on phthalate and alternative plasticizer exposure among pregnant women in Korea and has substantial academic significance. The findings are expected to serve as fundamental evidence for developing strategies to reduce chemical exposure in vulnerable populations and for establishing environmental health policies in Korea.

국문 초록 (Abstract)

프탈레이트(Phthalates)는 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 등의 소재에 유연성을 부여하기 위해 첨가되는 대표적인 가소제로, 바닥재, 식품 포장재, 장난감 등 다양한 생활제품에서 활용된다. 그러나 프탈레이트의 내분비계 교란 및 발달 장애 등 잠재적인 건강 영향이 보고되면서 이를 대체하기 위한 대체가소제가 개발되었으나, 이들 물질 또한 독성 및 안전성 정보가 충분하지 않아 인체 위해성에 대한 우려가 지속되고 있다. 특히 임산부는 생리∙대사적 특성으로 인해 화학물질에 보다 민감하며, 노출된 물질이 태반을 통해 태아에 직접 영향을 미칠 수 있다는 점에서 취약집단으로 분류된다. 그러나 국내 임산부를 대상으로 한 프탈레이트 및 대체가소제 노출 평가 자료는 제한적이므로, 이 집단을 대상으로 한 바이오모니터링 연구가 필요한 실정이다.
본 연구는 국내 단태아 임산부를 대상으로 소변 중 프탈레이트 및 대체가소제 대사체의 노출 수준을 평가하고, 인구학적 특성 및 신생아 출생 특성과의 관련성을 분석하며, 위해성 평가를 통해 기준치 초과 가능성을 확인하는 것을 목적으로 하였다. 연구 대상은 Ideal Breast Milk(IBM) 코호트를 통해 모집된 단태아 임산부 256명이며, 소변 시료에서 프탈레이트계 대사체 21종과 대체가소제 대사체 20종을 고체상 추출(Solid phase extraction, SPE) 방법으로 전처리한 후 초고성능 액체 크로마토그래피-질량분석기(Ultra-performance liquid chromatography-triple quadrupole mass spectrometer, UPLC-MS/MS)를 사용하여 정량 분석하였다. 이후 SAS 9.4 프로그램을 이용하여 대사체 농도와 인구학적 요인 및 신생아 출생 특성과의 관련성을 평가하였다.
분석 결과, 소변 중 프탈레이트 및 대체가소제 대사체의 기하평균 농도는 0.05 (ADBC) ~ 20.10 (MnBP) μg/g creatinine 범위로 나타났다. 전체 41종의 물질 중 21종에서 검출률이 70% 이상으로 확인되었으며, 대체가소제는 전반적으로 프탈레이트에 비해 검출률이 낮았으나 일부 물질은 매우 높은 노출 수준을 보였다. 특히 DEHTP의 대사체인 5cx-MEPTP는 검출률 100%로 모든 시료에서 검출되었으며 최대 농도는 1339.03 μg/g creatinine이었다. 또한 ATEC의 대사체인 DEC와 ATBC의 대사체인 DBC는 각각 96.09%, 98.44%의 높은 검출률을 보였으며, 최대 농도는 각각 11254.48 μg/g creatinine, 3441.68 μg/g creatinine으로 확인되었다. 이러한 결과는 대체가소제의 사용 증가 추세와 더불어 5cx-MEPTP, DEC, DBC가 주요 대체가소제 노출 지표 물질로서 중요한 의미를 가질 수 있음을 시사한다.
인구학적 요인 및 신생아 출생 특성과의 관련성 분석에서는 임산부의 체질량지수, 신생아의 출생 연도, 성별 및 출생 신장 등 일부 변수에서 유의한 차이가 관찰되었다(p<0.05). 위해성 평가 결과, 대부분의 참여자에서 위해지수(Hazard quotient, HQ)는 1 미만으로 나타났으나, 극소수의 참여자에서 DEHP, DiBP, DnBP 및 DEHA 물질에 대해 HQ가 1을 초과하는 사례가 확인되었다. 이러한 결과는 생활습관, 제품 사용 행태 또는 실내 환경 요인에 따라 상대적으로 높은 노출이 발생할 수 있는 가능성을 시사한다.
본 연구는 국내 임산부 집단을 대상으로 프탈레이트 및 대체가소제 노출 수준을 포괄적으로 평가한 바이오모니터링 자료를 제시하였다는 점에서 학술적 의의가 존재한다. 본 연구 결과는 향후 취약집단의 화학물질 노출 저감 전략 수립 및 국내 환경보건 정책 개발을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 국문요지 = i
• 차례 = iv
• 표차례 = vi
• 그림차례 = viii
• 서론 = 1
• 1. 프탈레이트(Phthalates) = 1
• 2. 대체가소제 (Alternative plasticizers) = 3
• 3. 가소제의 국내외 관리 및 규제 = 5
• 4. 연구의 필요성 및 목적 = 8
• 재료 및 방법 = 10
• 1. 분석 대상물질 = 10
• 2. 시료수집 및 설문 = 14
• 3. 시약 및 용액의 제조 = 15
• 3.1 표준용액 제조 = 17
• 3.2 내부표준용액 제조 = 17
• 3.3 인공소변 제조 = 19
• 4. 전처리 방법 = 20
• 5. 기기 조건 = 23
• 6. 분석법 유효성 평가 = 29
• 7. 통계분석 = 34
• 결과 및 고찰 = 35
• 1. 연구대상자의 인구학적 특성 = 35
• 2. 임산부 소변 중 프탈레이트 및 대체가소제 대사체 노출 수준 = 38
• 2.1 국내 성인 집단과의 비교 = 45
• 2.2 국내∙외 임산부 연구 집단과의 비교 = 48
• 3. 임산부의 소변 중 프탈레이트 및 대체가소제 대사체 농도와 설문 간 유의성 평가 = 52
• 3.1 임산부의 체질량지수에 따른 소변 중 대사체 농도 비교 = 52
• 3.2 출생년도에 따른 소변 중 대사체 농도 비교 = 56
• 3.3 요오드 농도 수준에 따른 소변 중 대사체 농도 비교 = 60
• 3.4 신생아 성별 및 출생 신장에 따른 임산부 소변 중 대사체 농도 비교 = 65
• 4. 가소제 및 대체가소제의 인체 위해성 평가 결과 = 69
• 결론 = 72
• 참고문헌 = 74
• ABSTRACT = 82