잔류의약물질 배출경로 추정 대안설정에 관한 연구 : A study on the alternative establishment of the residual drug discharge route

국문 초록 (Abstract)

의약품은 인간뿐만 아니라 동물 등 축산에도 광범위하게 사용되고 있으며 사용량이 매년 증가하는 추세로 최근 의약물질이 환경 중에 잔류하는 오염물질로서 주목 받으며 사회적으로 이슈화 되고 있다. 처음으로 유럽에서는 잔류의약물질이 환경오염물질로 거론되었으며 하수처리장, 폐수처리장 등에서도 잔류의약물질이 검출된 것으로 보고되고 있다. 하·폐수에서 검출되는 의약물질은 일반적으로 원료 생산 공장에서 폐기 및 부산물의 폐수로 유입, 가정에서 사용 및 폐기로 인한 배출, 개인 치료를 통한 배설물 등에 의한 배출, 제약회사의 무분별한 폐기, 동물사료에 포함된 후 축산 폐기물, 배설물에 의한 배출 등 다양한 경로를 거쳐 유입가능성이 있는 의약물질은 기존의 하·폐수 처리장의 공정으로는 일부만 처리된 채, 어떤 의학물질은 전혀 처리되지 않으며 심지어 처리효율을 저하시키는 물질도 있다. 이렇게 미처리 또는 불안전하게 처리된 의약물질은 환경 중 방류되어 수계 내 존재하게 된다. 이는 사람이나 동물들에게서 비정상적인 생리학적 과정이 일어나고 생식 또는 번식기관의 손상, 발암성 위험증가는 물론 내성항생 박테리아의 발달 등 인간과 생태계에 대단히 잠재적인 영향을 미치게 된다. 국내에서의 환경 중 의약품에 대한 규제기준은 없는 상태이며 의약품의 노출실태에 대한 체계적인 조사 역시 부족하며, 단순히 하수처리장의 잔류의약물질 오염총량측면적 대량 발생으로 다른 점오염원에 대한 관심과 그에 대한 대책이 부재했었다.
이에 본 연구에서는 환경부 및 공공부문에서 조사/보고 하였던 4대강 잔류의약물질 데이터와 하수처리 방류수, 제약폐수처리 방류수, 축산폐수처리 방류수 잔류의약물질 농도/특성을 분석하여 배출경로 추정방법을 제시하고 배출경로 추정을 통한 점오염원 예측 flow diagram을 작성하였다.
연구결과는 다음과 같다.
첫째로 인체용, 동물용, 인체/동물용으로 주요 잔류의약물질의 발생원을 구분하고 체류 잔류의약물질 중 위해 우려 의약물질 선정을 위한 선정경로 조건분석을 통해 배출원 경로추정 대상 잔류의약물질을 선정하였다.
둘째로 선정된 배출원 경로추정 대상 잔류의약물질을 통해, 4대강 등 수계 내 존재하는 의약물질에 대한 고농도 잔류의약물질의 배출원을 추정하였다.
셋째로 잔류의약물질 및 배출원 특성을 이용하여 수계 내 잔류의약물질의 배출원 경로를 파악하고 점오염원에 대한 농도를 저감시키기 위한 주요 배출원 경로추정 flow diagram을 작성하였다.
본 연구를 통해 수계 내 유해 위험 잔류의약물질 검출 시 잔류의약물질에 대한 배출원을 추정하여 각 배출원의 처리공정 및 처리효율 등 개선을 통해 생태계와 인간 모두에게 끼치는 잔류의약물질에 대한 부정적 영향을 저감하는데 도움이 되는 기초자료로 활용되기를 바란다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Medicines are used extensively not only in humans but also in animal husbandry, with increasing usage every year.
Medicinal substances are attracting attention as a pollutant that remains in the environment in recent years, and it is becoming a social issue. For the first time in Europe, it has been reported that residual medicinal substances are regarded as environmental pollutants and residual medicinal substances are also detected in sewage treatment plants and wastewater. Medicinal substances detected in sewer and wastewater are generally discharged from raw material production plants to wastewater from waste materials and by-products, exhausted from use and disposal at home, discharged by excretion through personal treatment, indiscriminate disposal by pharmaceutical companies.
The medicinal materials that are likely to enter through various routes such as after-harvest livestock wastes and fecal emissions are only partially processed in the existing wastewater treatment plants, no medical substances are processed at all, and even the treatment efficiency is lowered.
This can have a profound effect on humans and ecosystems, including abnormal physiological processes in humans and animals, damage to reproductive or reproductive organs, and increased risk of carcinogenesis as well as development of resistant antibiotic bacteria. In Korea, there is no regulatory standard for medicines in the domestic environment, and there is a lack of systematic investigation on the actual condition of drug exposure, and there was no interest in other point sources and countermeasures due to the large-scale occurrence of residual drug substance in the sewage treatment plant.

In this study, we analyzed the concentration and characteristics of the four major river medicinal substances surveyed and reported by the Ministry of Environment and the public sector, analyzed the concentration and characteristics of sewage treatment effluent, pharmaceutical wastewater treatment effluent, The flow diagram of the point pollution source through estimation is prepared and the results of the study are as follows.

First, we classify the sources of major residual drugs for human, animal, and human and animal, and select residual drug substance to be estimated for source route through analysis of selected path conditions for selecting drug substance of concern for residues.

Secondly, we estimated the sources of high - level residual medicinal substances for the medicinal substances present in the four - river water system through the selected residual medicinal substances.

Third, a flow diagram for predicting the main source route for the reduction of concentration to the point source was prepared by using the residual drug substance and source characteristics to identify the source route of the residual drug substance in the water system.

This study estimates the sources of residual medicinal substances in the case of hazardous chemical residues in the aquatic environment and manages the treatment process and treatment efficiency of each source to reduce the adverse effects on residues in both ecosystems and humans.

Key words : Residual medicinal substance

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 1 절 연구배경 및 목적 1
• 제 2 절 연구내용 및 범위 2
• 제 2 장 이론적 고찰 4
• 제 1 절 잔류의약물질의 발생에 관한 선행연구 4
• 제 2 절 의약물질 환경유입 경로 8
• 1. 하수처리공정 9
• 2. 축산폐수처리공정 9
• 3. 제약/병원 폐수처리공정 11
• 제 3 절 선행연구 분석 12
• 1. 하천수 및 호소수 시료채취 지점 12
• 2. 축산폐수처리장/제약폐수처리장 시료채취 12
• 3. 조사항목 14
• 4. 분석방법 16
• 제 4 절 발생경로 별 잔류의약물질 농도 18
• 1. 하수처리장 방류수 잔류의약물질 농도 분포 18
• 2. 축산폐수처리장 방류수 잔류의약물질 농도 분포 19
• 3. 제약폐수처리장 방류수 잔류의약물질 농도 분포 20
• 제 3 장 연구방법 22
• 제 1 절 연구진행 방법 22
• 제 2 절 flow diagram 구성요소 적용방법 22
• 1. PEC(예측환경농도) 23
• 2. PECcorr 23
• 3. HQ(유해지수) 23
• 4. MEC(실측환경농도) 23
• 5. PhATETM 모형 24
• 6. 미국 FDA 의약물질 환경위해성 평가 절차 및 단계 24
• 제 4 장 연구 결과 25
• 제 1 절 인체용 잔류의약물질 flow diagram 작성 25
• 1. 인체용 잔류의약물질 위해우려 의약물질 선정(1) 25
• 2. 인체용 잔류의약물질 위해우려 의약물질 선정(2) 27
• 3. 인체용 잔류의약물질 배출원 경로 추정 30
• 4. 인체용 잔류의약물질 flow diagram 31
• 제 2 절 동물용 잔류의약물질 flow diagram 작성 34
• 1. 동물용 잔류의약물질 위해우려 의약물질 선정 34
• 2. 동물용 잔류의약물질 배출원 경로 추정 35
• 3. 동물용 잔류의약물질 flow diagram 38
• 제 3 절 인체/동물용 잔류의약물질 flow diagram 작성 40
• 제 5 장 결론 41
• References 44
• Abstract 47