2.4 실내공기 오염 (Indoor Air Pollution)
실내공기 오염과 그로 인한 건강상 위해 문제는 이미 ‘세계보건기구(WHO)’와 미국을 비롯한 선진국의 주요관심사로 다루어져 왔다. WHO 보고서에 따르면, 실내공기 오염에 의한 사망자수는 연간최대 600만명에 이르고, 특히 실내공기 오염에 의한 사망자는 280만명으로 추정되고 있다. 그리고 실내에서 방출되는 실내공기 오염은 실외에서 보다 사람의 폐에 전달될 확률이 1천배가 높으므로 실내오염도를 20%만 줄여도 급성기관지 질환사망률을 최소한 4~48% 줄일 수 있는 것으로 보고되고 있다.
실내공기환경에 영향을 미치는 요소에는 온.습도나 풍속과 같은 물리적 요소와 일산화탄소, 이산화질소, 담배연기 같은 화학적 요소 및 세균, 바이러스, 벌레 같은 생물학적 요소가있다. 실내공기 오염
실내공기 오염은 온도, 습도, 기류, 복사열 등의 온열환경요소와 일산화탄소, 이산화탄소, 질소산화물 등의 가스성분 및 공기 중에 떠다니는 부유분진, 각종 미생물 등의 오염물질요소가 복합적으로 작용하여 진행된다. 실내 공기오염의 진행 과정을 구체적으로 살펴보면,그림 2.4에서와 같이 먼저 재실자들이 작업환경에서 산소를 마시고 이산화탄소를 배출하고있으며, 흡연 및 생활 활동을 하면서 많은 오염물질을 발생시키고 있다. 더욱이 최근에는 새로운 건축 자재가 개발. 사용됨에 따라 포름알데하이드, 휘발성 유기화합물질(VOC)등과 같은 오염물질이 실내에 방출되고 있다.
풍력환기온도차환기통풍플래넘 환기전반환기환기회수포름알데히드기계환기수증기+열창, 기밀성능유량계수국소배기CO, CO2, NO2연소채취+열기구담배연기+냄새바닥환기라돈★ 습기
그림 2.4 실내에서 방출되는 오염물질 (출처: Eco-Fresh)
2.4.1 실내공기 오염 물질과 발생원
WHO에서는 WHO와 유럽연합(EU)이 공동으로 작성한 “공기질 가이드라인”을 기초로Expert Task Force에서 1997년 공기질 가이드라인(Guideline for Air Quality)을 작성하였다. 이중에서 실내공기질의 주요한 오염물질과 발생원을 정하였으며, 오염물질의 발생원에서는 표 2.2처럼 실외, 실내, 실외, 실내의 3분류로 구분하였다.
표 2.2 오염물질의 발생원 분류
구분 주요오염물질 SO. SPM/RSPO₁발생원연료의 연소, 용광로 광화학반응 실외화분(꽃가루)나무, 풀, 잡초, 식물 Pb, Mn자동차 Pb, Cd 공업배출 VOCs, PAHNOx, COCO₂SPM & RSP 담배연기실외 실내 VOCsPb, Cd포자라돈포름알데하이드 석면 NH₁실내 PAH. AsVOCS 먼지 알레르기미생물석유화학제품, 불완전연소의 연료에서의 증발작용 연료의 연소연료의 연소, 대사 작용생물적 활동, 연소, 증발휘발작용, 연료의 연소, 대사작용, 살충제, 방향제균류나무, 건축재료 물절연재료, 가구, 담배연기 난연성 물질, 절연재료대사작용담배연기접착제, 용제, 요리, 화장품 방향제, 도료, 수은 함유제품에서 방풀애완용 동물의 털, 진드기 전염병
2.4.2 대표적인 실내공기 오염 물질
2.4.2.1 실내공기 오염 물질: 라돈(Radon)
라돈은 우라늄, 토륨 등의 방사성 물질이 붕괴하면서 생성되는 방사성 가스로서 지구상에서 발견된 약 70여 가지의 자연 방사능 물질 중의 하나로 무색, 무취의 기체이다.
실내 라돈의 주요원인은 건물지반이나 주변토양, 광석, 상수도 및 건물자재, 그리고 요리나 난방 목적으로 사용되는 천연가스 등이다. 라돈은 건물의 균열, 연결부위, 혹은 배수관이나 오수관, 전기 가스 상수도 주변의 틈을 통해서 실내로 유입된다.
라돈 및 라돈의 부산 물질이 건강에 미치는 영향은 호흡기계 질환발생으로 이것은 개인이들이 마시는 공기의 물리적 특성, 양, 폐의 생물학적 특성에 따라 달라질 수 있다. 라돈의 알파붕괴에 의하여 라돈의 딸핵종이 생성되는데 이 딸핵종은 기체가 아닌 미세한 입자로 흡입시 폐포나 기관지에 부착되어 알파선을 방출하기 때문에 폐암이 발생되는 것으로 알려져 있다.
2.4.2.2 실내공기 오염 물질: 휘발성 유기화합물(VOCs)
실내에서의 휘발성 유기화합물 발생원은 건축 재료, 세탁용제, 페인트, 살충제를 들 수 있으며, 아래 표 2.3에 나열되어 있다. 여기서 방출된 유기용제는 피부로 흡수되기 쉽고, 체내에 흡수된 후에도 중추신경과 부신 등 주요기관을 침범하기 쉽다.
이와 같은 유기용제는 휘발성이 크므로 공기 중에 가스로서 포함되는 일이 많으므로 이런 물질들이 직접 닿지 않더라도 호흡기로 중독을 일으키게 된다.
실내공기 오염 물질 중요한 유기용제는 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등이며, 방향족 탄화수소로 VOC 농도가 높은 곳에 장시간 노출되면 피로감, 정신착란, 두통, 구역, 현기증 등의 증상이 나타난다. 또한 이러한 VOC 물질의 대부분은 발암성 물질로 알려져 있다.
표 2.3 VOCs의 주요 발생원
오염물질주요발생원 Benzene TolueneXylene 연기, 세척 및 청소용품, 페인트 접착제, 파티클보드페인트, 접착제, 난방기구, 카펫트, 단열재, 왁스, 코킹제페인트, 접착제, 난방기구, 카펫트, 코킹제, 염료착색제 VOCs Ethylene가구광택제, 페인트, 바닥왁스, 전기용품 펜타클로로벤젠디클로로벤젠 목재방부제, 곰팡이 제거제, 좀약방향제, 곰팡이 제거제, 좀약
2.4.2.3 실내공기 오염 물질: 포름알데하이드(HCHO)
실내공기 오염 물질 포름알데하이드는 자극성이 매우 강한 무색의 기체로 일반주택과 공공건물에서 많이 사용되는 단열재인 UFFI(Urea Formaldehyde Foam Insulation)이외에 실내가구의 철, 가스난로 등에서의 연소과정, 접착제, 흡연 의약품등에서 발생되는 것으로 보고되고 있다.
포름알데하이드의 인체에 미치는 영향은 독성 정도에 따라 흡입, 흡수, 피부를 통한 경로로 침투되고 이중 흡입에 의한 독성이 가장 강하게 나타나는 것으로 알려져 있다. 포름알데하이드는 그 농도가 1ppm 또는 그 이하에서 눈, 코, 목의 자극증상을 보이고 동물 실험에서는 발암성이 있는 것으로 나타난다.
특히 단열재로 우레아스지폼 단열재를 사용한 주택에 살고 있는 주민 등을 대상으로 조사한 결과, 장기간 노출되었을 경우 정서적 불안정, 기억력상실 등을 유발한다.
2.4.2.4 실내공기 오염 물질: 호흡성 분진(PM10)
실내에서의 분진은 크게 실내 바닥에서 발생된 먼지, 담뱃재, 각종 연소과정에서 나오는 먼지, 검댕과 같이 실내 자체에서 발생된 분진과 농도가 높은 다른 지역, 자동차등 실외 대기 중의 분진이 실내로 유입된 분진으로 나눌 수 있다.
미세입자는 인간 및 동물이 호흡을 할 때 흡입되어 폐 깊숙이 침투함으로 대기오염 중에 미세 입자는 불완전연소, 대기 중 1차 오염물의 화학적 반응, 고온 응축 과정을 통해 생성되며, 가벼운 중량 때문에 공기 중에서 수일 때로는 수주일 분포한다.
미세입자의 또 다른 중요성은 중금속의 농축에 관한 것으로 같은 질량의 거대 및 미세입자가 있을 경우, 입자가 유해중금속 성분을 함유하고 있을 때 미세입자는 거대입자에 비해 금속의 농축정도가 급격히 증가한다.
일반적으로 입자상 물질은 눈, 코, 상기도 점막과 호흡기 계통에 영향을 주며, 생리적으로 가역적인 반응이 일어나 계속 노출되면 급성 및 만성적인 질환이 발생된다.
2.4.2.5 실내공기 오염 물질: 생물학적 오염(곰팡이류, 박테리아, 꽃가루)
생물학적 실내공기 오염물질에는 곰팡이류, 바이러스, 박테리아, 원생동물, 식물포자, 애완동물의 피부각질, 애완동물의 오줌에서 배출된 저분자 단백질, 벌레에서 떨어져 나간 몸체 조각과 배설물 등을 포함한다.
실내공기 오염 물질은 중앙 냉방을 하는 건물 안에서 환기관의 내벽은 곰팡이와 박테리아의 온상이 될 수 있다. 그리고 현대의 냉방방식은 과도한 냉방과 재난방 과정을 모두 없앨 수 있어 에너지를 크게 절약하게 되었지만 건물 속으로 보내진 공기는 과거보다 많은 습기를 함유하게 되었고 환기관의 벽 내부는 습기로 가득 차 곰팡이, 진균류, 박테리아 및 기타 미생물의 안식처가 되고 있다.
이러한 실내공기 오염 생물학적 오염물질들은 알레르기성 비염과 천식 그리고 두통, 구역, 현기증, 정신착란 피로감 등의 피해를 입힌다.
2.5 대기오염 물질이 동식물에 미치는 영향
2.5.1 동물에 대한 영향
인간은 동물을 이용한 연구를 통하여 대기오염물질이 인간의 건강에 미치는 영향을 파악할 수 있다. 동물을 이용하는 연구는 주어진 물질에 대한 노출의 정도에 따른 실험적 상태를 잘 설명하며 오염물질로 야기되는 조직 혹은 폐에서의 특별한 변화를 관찰하는데 유익한 정보를 제공한다. 이것은 특정한 오염물질에 대한 인과관계를 결정하는 증거를 제공하지만 동물연구를 인간에 적용하기에는 세심한 주의를 필요로 한다. 정부관리나 연구자에 의해 상당히 많은 동물의 종류 중 인간과 가장 유사한 동물을 실험동물로 선택하여 연구하고 있다.
수중의 중금속은 동물과 물고기에 매우 치명적이고 제련소에서 나오는 비소나 철강소서 나오는 몰리브데늄 그리고 염소공장이나 부식성 공장으로부터 배출되는 수은은 상당히 유독하다. 공장에서 나오는 대부분의 물질은 적당히 제어함으로써 제거될 수 있으나 다른 물질에 비해 수은은 소량으로도 수중생물에 상당히 치명적인 물질이다. 기체상태의 불소는 동물, 물고기, 가축에 아주 광범위하게 피해와 상해를 주는데, 방충제와 신경제 가스사용의 결과 그 영향이 보고되었다. 런던과 도노라와 뮤즈계곡에서 사육되었던 동물들이 검시에서 폐부종의 명백한 증거를 제공하며 이것은 호흡에 의한 것이 아니라 오염된 음식을 섭취함으로써 발생된 것으로 나타났다. 동물에 영향을 미치는 대표적인 물질인 중금속과 기체 오염물의 영향은 다음과 같다.
2.5.1.1 중금속이 미치는 영향
최근 소에 나타나는 문제의 하나는 오랜 시간 동안 비소에 의해 방대하게 오염된다는 사실인데 비소의 비정상적 섭취는 심각한 복통 설사, 구토, 피섞인 대소변을 일으키게 하고 호흡시 마늘 냄새가 나게 하며 간과 비장의 경변증 등을 야기한다(Arsenic trioxide가 체중에 대해 10mg/kg 정도 되면 이러한 증상이 나타난다). 소의 음식물과 건초에 25~50mg/kg(ppmwt.)의 납은 급격한 근육통, 후두막의 마비, 치아의 부식을 가져오며 입에서 거품을 일으키고 목과 목구멍에서 근육이 마비되면서 거친소리를 내게 한다. 소의 몰리브덴오염증세는 쇠약증, 설사, 빈혈, 경련과 털의 색깔화를 포함하는데, 이 물질은 230 mg/kg 정도면 증상이 나타난다.
또한 수중에서 수은은 수중식물에 의해 메틸수은으로 전환되는데 물고기는 그러한 수중식물을 먹고 이 물고기는 더 큰 물고기나 인간에 의해 소비되어 결국 인간의 몸에 고농도의 수은이 축적된다. 0.5 mg/kg의 수은이 함유한 음식은 미국에서는 소비자들에게 팔 수 없다.
2.5.1.2 기체 오염물이 미치는 영향
1969년 미국의 유타주 Dugway 실험장에서 실험중이던 신경가스 수백 갤런이 누출되어 6,000여 마리 이상의 양이 죽었다. 이런 유독성 화합물의 상당수가 제대로 관리되지 않은 채 방치되어 있어 그런 불행한 사건이 미래에도 일어나지 않을 것이라 장담할 수 없다.
또 인산비료를 생산하는 공장에서 배출되는 불소가 가축에 상당한 피해를 준다는 사실이 밝혀진 1950년 이후, 불소가 동물에 미치는 영향에 대한 연구가 활발히 이루어졌고, 소에서의 불소감염의 평가와 진단에 좋은 지침을 주었다. 만성적인 불소 중독은 소에게서 가장 많이 관찰되며, 주로 소의 치아와 척추의 장해를 가져온다. 소가 많은 양의 불소를 섭취하게 되면, 치아를 구성하는 에나멜을 약하게 하고 척추장해가 나타나며, 일시적 절름발이 현상과 몸의 경직현상이 나타난다. 대소변을 통해 불소가 배출되더라도 뼈에서의 불소 내용물은 증가하며 이로 인하여 젖분이 감소하고 피부가 황폐해지며, 털이 건조하고 거칠어진다.
2.5.2 식물에 대한 영향
대기오염에 의한 위해는 식물에서의 현저한 변화로 감지되고 피해는 식물의 계획된 사용을 방해함으로써 생기는 경제적인 손실로 정의된다. 식물은 넓은 범위에 걸쳐 공기오염물질과 반응하는데, 식물의 종류, 나이, 영양의 균형, 토양상태, 온도, 습도, 빛 등은 식물생산에 영향을 미치는 요인들이다. 대기오염의 폭로 증가로 인한 위해의 잠재적 수위를 그림 2.5에 나타내었다. 어떤 주어진 종이 낮은 수위의 오염물질에 노출되었을 때 그 영향이 관찰되지는 않았으나, 노출수위가 높아지면 생화학적 변화, 생리학적 반응, 시각장애, 죽음에 이르게 된다. 식물과 채소에서 위해는 여러 가지 요소에 의해 영향을 받으며 대기오염도 한 가지 원인이다. 가뭄, 홍수, 냉해, 고온, 싸락눈, 질병, 빈약한 토양은 식물위해의 또 다른 영향이기도 하다. 대기오염으로 인하여 식물에 영향을 주는 물질들은 다음과 같다.
죽음가시적 증상백화현상반점수확률 감소광합성 변화증산억제생리적 반응생화학적 변화[효소 수준 감소식물에 SO, 공급영향 가능성 영향 없음
농도X시간
그림 2.5 대기오염으로 인한 식물의 생물학적 반응 스펙트럼
2.5.2.1 아황산가스(SO2)
식물이 대기중의 아황산가스와 접촉하게 되면 잎 뒤쪽 표피 밑의 세포(Parenchyma)가 피해를 입기 시작하고 계속 접촉하게 되면 잎 앞뒷면의 표피 세포를 파괴하여 엽록소(Chlorophyll)가 파괴되고 황갈색 반점(Chlorosis 현상)을 일으킨다. 또한 화청소가 존재할 경우에는 갈색 및 흑갈색 반점(Necrosis 현상)이 나타난다.
식물이 피해를 받지 않을 정도의 한계농도는 대략 0.05 ppm 이하인 것으로 보고되고 있으며 대부분의 식물은 0.3~1 ppm의 SO, 농도에서 관찰할 수 있는 정도이며 연간 최대농도가 0.3 ppm을 초과하지 않는 한 급성피해는 일어나지 않는다.
SO에 약한 식물로는 자주개나리, 보리, 메밀, 크로바, 목화, 담배, 사루비아, 분꽃, 코스모스, 고구마, 시금치, 무, 호박, 침엽수(소나무, 전나무, 낙엽송 등)이며 이 중 극히 지표식물(대기오염을 사람보다 빨리 감지하고 환경파괴의 정도를 알리는 식물)로는 Alfalfa가 이용된다. SO에 비교적 강한 식물로는 협죽도, 글라디올러스, 장미, 개나리, 감자, 아주까리양파, 옥수수, 감귤, 양배추, 수라목 등이 있다.
2.5.2.2 불소화합물
불소화합물 중 불화수소가 식물에 미치는 독성은 대단히 강하여 ppb-pphm의 농도에서도 피해가 관측될 정도이다. 일반적으로 식물에 미치는 영향은 기체 상태의 불화물 > 입자상태의 수용성 불화물 > 입자상태의 난용성 불화물의 순서로 큰데 기체상태의 불화물이 아닌 것도 식물체내 축적에 의한 만성적인 영향을 무시할 수 없다.
대표적인 증상으로 잎의 선단이나 엽록부를 침해하여 상아색이나 갈색으로 변화시키며 잎의 반점 발생률은 적은 편이다. 일반적으로 불소화합물의 농도가 약 50~200ppm이면 식물에 반점(Necrosis)을 일으킨다고 알려져 있으나 자두와 살구 및 배의 경우 극히 낮은 농도로도 피해를 준다고 한다. 특히 소나무와 같은 침엽수의 어린 잎은 불소화합물에 극히 민감하여 성장 및 발육에도 큰 영향을 미친다. HF에 약한 식물로는 글라디올러스, 살구, 복숭아, 소나무, 진달래, 옥수수 등이 있으며 HF에 강한 식물로는 자주개나리, 장미, 라일락, 시금치, 민들레 등이 있다.
2.5.2.3 염소(Cl) 및 염화수소(HCI)
피해는 SO의 약 3배 정도 크며 잎이 담황색 또는 갈색으로 퇴색하여 고사하고 콩, 옥수수, 토마토 등이 약하다.
2.5.2.4 오존(O3)
주로 잎의 전면에 피해를 준다. 오존 단독으로 주는 피해는 적으나 유기성 산화물과 탄화수소 등과 같이 피해를 준다. 잎의 책상세포 및 표피에 피해를 주어 회백색 또는 갈색의 반점이 균일하게 확대되어 엽록소 파괴, 동화작용 억제, 산소작용의 저해를 일으킨다. O에 약한 식물로는 담배, 파, 시금치, 토란, 포도, 밀감, 자주개나리 등이 있으며 비교적 강한 식물로서 사과, 복숭아, 아카시아, 귤, 목화, 양배추, 제비꽃 등을 들 수 있다.
2.5.2.5 광화학 스모그
고농도의 스모그에 장기간 노출되면 잎에 갈색 반점이 생기며 잎의 표면이 은색이나 청동색으로 되며 표피세포 파괴현상으로 백색이나 반점(Necrosis)이 생긴다. 광화학 스모그에 약한 식물로는 강낭콩, 시금치, 상치, 장미 등이 있으며 비교적 강한 식물로는 사과, 벚꽃, 밀감, 옥수수, 무, 수선화 등을 들 수 있다.
2.5.2.6 황화수소(H2S)
독성은 일반적으로 약하나 어린 잎의 성장기에 피해가 크다. HS에 약한 식물로는 코스모스무, 크로바, 토마토, 오이, 사루비아 등이 있으며 비교적 강한 식물로는 복숭아, 딸기, 사과, 카네이션 등이 있다.
2.5.2.7 산성비
발생기 조직(Embryonic tissue)에 대한 산성비의 영향은 주로 어린 잎과 눈의 형성시에 미치므로 잎과 줄기 생장이 감퇴하고 잎에 기형조직이 나타나며 수정시 화분의 발아와 화분관신장을 저해하기도 하며 활력이 쇠퇴한다. 이러한 피해는 무나 토마토에서 주로 나타난다.잎 속의 엽록소를 탈색시키면서 탄수화물 생산기능을 저하시키는데 pH 3.0 이하에서 이런현상이 나타난다.