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폐금속광산 지역 농작물섭취경로의 인체위해도 산정을 위한 생물농축계수와 토양분석방법에 관한 연구
임태용,이상우,윤성택,김순오,Lim, Tae-Yong,Lee, Sang-Woo,Yun, Seong-Taek,Kim, Soon-Oh 한국지하수토양환경학회 2016 지하수토양환경 Vol.21 No.6
Generally, the contribution of crop-intake pathway (CIP) is remarkable in human health assessment (HHA) of heavy metal contamination. Although the crop exposure concentrations (Cp) should directly be used for calculating the average daily dose (ADD) of CIP, the soil exposure concentration (Cs) multiplied by soil-crop bio-concentration factor (BCF) has frequently been used instead of using Cp values. Thus, the BCF values are significant in the HHA, and care should be taken to ensure the reasonable acquisition of BCF values. Meanwhile, the BCF values are known to be significantly affected by analytical methods. Nevertheless, they have been calculated from the concentrations of soil and crop analyzed by only one method: total digestion (aqua regia extraction). For this reason, this study was initiated to seek appropriate soil analysis methods for effective computation of the ADD of CIP. The concentrations of 5 metal contaminants (As, Cd, Cu, Pb, and Zn) in 127 soil samples obtained from 4 abandoned metal mine areas were analyzed by several methods including total digestion and partial digestions using 0.1/1 N HCl, 1M $NH_4NO_3$, 0.1 M $NaNO_3$, and 0.01M $CaCl_2$. The heavy metal concentrations in 127 crop samples (rice grains) were analyzed by total digestion as well. Using the concentrations of soils and crops, the BCF values of each contaminant were calculated according to the kind of soil extraction methods applied. Finally, the errors between Cp and $C_s{\times}BCF$ were computed to evaluate the relevance of each method. The results indicate that the partial extraction using 0.1 N and 1 N HCl was superior or equivalent to total digestion. In addition, the 0.1M $NaNO_3$ method combined with total digestion is recommended for improving the reliability of BCF values.
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임태용(Tae Yong Lim),이상우(Sang Woo Lee),박미정(Mi Jeong Park),이상환(Sang Hwan Lee),김순오(Soon Oh Kim) 大韓環境工學會 2015 대한환경공학회지 Vol.37 No.11
본 연구는 국내 폐금속 광산에 특화된 인체위해성평가 방법을 제시하고, 두 폐금속 광산 지역에 시범적으로 적용하여 광산별 중금속 오염물질(As, Cd, Cu, Pb, Zn)에 대한 인체위해도를 정량적으로 산출하고자 수행되었다. 이를 위해 폐금속광산에 적합한 7가지 노출경로 등의 노출시나리오를 설정하고, 폐금속 광산 지역 거주 주민의 특성에 맞는 노출인자를 추출하여 인체위해성평가에 활용하였다. 또한 최종적으로 얻어진 발암 및 비발암 위해특성을 광산별, 노출경로별, 오염물질별, 수용체별로 비교 분석하였다. 두 광산 모두에서 총 초과발암위해도가 허용 가능한 위해도인 1×10-6의 값보다 크게 나타나서 발암위해성이 있는 것으로 판명되었으며, 두 광산에서의 발암위해성은 유사한 것으로 조사되었다. 또한 두 광산 모두에서 성인에 대한 위험지수가 1보다 큰 값을 보여 비발암위해성이 있는 것으로 나타났고, 어린이의 경우에는 위험지수가 1보다 작은 값을 보여 상대적으로 비발암위해성이 낮은 것으로 조사되었다. 비발암위해성은 대정광산에서 봉광산보다 상대적으로 큰것으로 나타났다. 그리고 발암 및 비발암위해성을 유발하는 주요한 노출경로는 농작물섭취와 지하수섭취로 평가되었다. 어린이의 경우에는 성인에 비해 상대적으로 표토섭취와 표토피부접촉 경로에 의한 발암 및 비발암 위해성이 큰 것으로 조사되었다. 오염물질별 위해성을 살펴보면, 발암위해성은 As, 비발암위해성은 As, Cd, Pb 등으로부터 주로 유발되어 As가 발암 및 비발위해성의 주요한 오염물질로 조사되었다. This study was conducted to propose the methodology of human risk assessment specialized to domestic mine areas and to quantify the human risk of heavy metal (As, Cd, Cu, Pb, and Zn) contamination around two abandoned metal mines. To attain the goals, we established a relevant exposure scenario, including 7 exposure pathways and extracted a variety of exposure factors reflecting the characteristics of inhabitants around abandoned metal mine areas. Finally, carcinogenic and non-carcinogenic risks were compared between two areas, exposure pathways, heavy metal contaminants, and receptors. The total excess carcinogenic risks of two mine areas of concern were calculated to be larger than the acceptable carcinogenic risk (1×10-6), indicating those two areas are not safe for carcinogenic hazard. In addition, the hazard indices of two areas were computed to be higher than unit risk (1), suggesting that the areas of concern have non-carcinogenic risk. Ingestion of crop and intake of groundwater were evaluated to be main exposure pathways contributing to carcinogenic and non-carcinogenic risks within the areas. Also, the results show that carcinogenic and non-carcinogenic hazards were mostly attributed to As and As, Cd, and Pb, respectively.
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국내 폐금속 광산에 특화된 노출인자를 이용한 두 폐금속 광산 중금속 오염에 대한 인체위해성평가 비교
임태용 ( Tae-yong Lim ),이상우 ( Sang-woo Lee ),조현구 ( Hyen Goo Cho ),김순오 ( Soon-oh Kim ) 한국환경영향평가학회 2016 환경영향평가 Vol.25 No.6
현재 국내에는 많은 휴·폐광산들이 존재하며, 이로부터 다양한 중금속 오염물질(As, Cd, Cu, Pb, Zn)들이 광산 주변 토양, 지하수, 지표수, 농작물로 유입되어 주민들의 건강에 심각한 위해를 끼치고 있다. 이에 본 연구에서는 국내 폐금속 광산에 거주하는 주민들의 특성에 맞는 노출인자를 추출하고, 적합한 노출경로를 설정하여, 국내 폐금속 광산인 양곡광산과 삼산제일광산 지역 두 곳을 선정하여 중금속오염에 대한 인체위해성평가를 수행하였다. 최종적으로 얻은 발암위해도의 경우 두 광산 모두 허용 가능한 발암위해도인 1×10<sup>-6</sup>의 값을 초과하여 발암위해성이 있는 것으로 나타났다. 그리고, 비발암위해도의 경우 수용체별로 차이를 보였는데, 양곡광산의 성인남자와 성인여자, 삼산제일광산의 성인남자의 위해지수가 1보다 큰 값을 나타내어 비발암위해성이 있는 것으로 조사되었다. 양곡광산의 어린이, 삼산제일광산의 성인여자와 어린이를 대상으로 한 위해지수는 1보다 작은 값을 나타내어 비발암위해성이 낮은 것으로 나타났다. 발암위해성을 유발하는 주요 노출경로는 지하수섭취와 농작물섭취이며, 주요한 중금속 오염물질은 비소인 것으로 밝혀졌다. 비발암위해성을 유발하는 주요 노출경로도 발암위해성과 동일하게 지하수섭취와 농작물섭취이며, 주요 중금속 오염물질은 비소, 구리, 납인 것으로 조사되었다. 두 광산의 발암위해도를 비교해 보면 양곡광산이 삼산제일광산보다 10배 정도 높게 나타났으며, 비발암위해도의 경우에도 양곡광산이 삼산제일광산보다 4배 정도 높게 평가되었다. 이러한 결과는 양곡광산의 상대적으로 매우 높은 비소 지하수노출농도로부터 기인하는 것으로 판단된다. 본 연구에서 수행한 국내 폐금속 광산 중금속 오염에 대한 인체 위해성평가는 여러 노출인자의 부재로 인해 노출량을 산정하지 못하는 한계가 있었다. 또한 농작물섭취경로에 의한 노출량 산정 시 농작물을 직접 분석하여 얻는 농작물노출농도 대신에 토양노출 농도와 토양-농작물 생 축적계수(bioconcentration factor, BCF)를 이용하였는데 이로 인한 오차가 발생할 수 있을 것으로 판단된다. There are numerous closed and abandoned mines in Korea, from which diverse heavy metals (e.g., As, Cd, Cu, Pb, Zn) are released into the surrounding soil, groundwater, surface water, and crops, potentially resulting in detrimental effects on the health of nearby residents. Therefore, we performed human risk assessments of two abandoned metal mines, Yanggok (YG) and Samsanjeil (SJ). The exposure parameters used in this assessment were specific to residents near mines and the included exposure pathways were relevant to areas around metal mines. The computed total excess carcinogenic risks for both areas exceeded the acceptable carcinogenic risk (1 × 10<sup>-6</sup>), indicating that these areas are likely unsafe due to a carcinogenic hazard. In contrast, the non-carcinogenic risks of the two areas differed among the studied receptors. The hazard indices were higher than the unit risk (=1.0) for male and female adults in YG and male adults in SJ, suggesting that there are non-carcinogenic risks for these groups in the study areas. However, the hazard indices for children in YG and female adults and children in SJ were lower than the unit risk. Consumption of groundwater and crops grown in the area were identified as major exposure pathways for carcinogenic and non-carcinogenic hazards in both areas. Finally, the dominant metals contributing to carcinogenic and non-carcinogenic risks were As and As, Cu, and Pb, respectively. In addition, the carcinogenic and non-carcinogenic risks of YG were evaluated to be 10 and 4 times higher than those of SJ, respectively, resulted from the relatively higher exposure concentration of As in groundwater within SJ area. Because of lacking of several exposure parameters, some of average daily dose (ADD) could not be computed in this study. Furthermore, it is likely that the ADDs of crop-intake pathway included some errors because they were calculated using soil exposure concentrations and bioconcentration factor (BCF) rather than using crop exposure concentrations.
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국내 폐광산지역 인체위해성평가에 적합한 노출인자 및 모델에 관한 연구
이상우,임태용,박미정,이상환,차종문,김순오 한국자원공학회 2015 한국자원공학회지 Vol.52 No.5
Currently, approximately 2,000 abandoned mines was existed in Korea and some of them left without management in Korea. Those exert adverse effect to inhabitant around mine area due to contamination of heavy metals in soils, ground water and crops. However, the research related with human risk assessment on abandoned mine area is insufficient in Korea. In this study, the exposure factors, which play a significant role to quantify the human risk caused by contamination of heavy metal around mine area, were specialized. Also, the specialized model for mine area contaminated with heavy metals was applied to estimate human risk . The results were compared with those obtained from the Korean guidelines for soil risk assessment. 현재 국내에는 약 2,000여개의 폐광산이 존재하고 있으며, 이중 일부의 폐광산은 주변에 방치된 폐석, 광미에 함유된 중금속의 유출로 인하여 주변 토양, 지하수 및 농작물 오염과 이로 인한 주민 건강의 문제가다수 보고되고 있다. 그러나 폐광산지역 중금속 오염에 의한 인체위해성을 정량적으로 평가하기 위한 기법에대한 연구는 부족한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 폐광산지역에 특성화된 노출인자를 도출하고, 이를 이용하여 국내 농경지 토양의 우려기준과 대책기준을 기준으로 국내 폐광산 주변의 중금속 오염에 의한 주민들의인체위해성 평가를 수행하여 보았으며, 이 결과를 국내 오염토양 위해성평가지침에 의한 방법과 비교하여 보았다.
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