(x)생활환경 관련자료

오존이 인체에 미치는 영향


[오존이 인체에 미치는 영향]



가. 생성과 특성

(1) 생성

(가) 오존 생성에 관여하는 물질들의 발생원

o 오존은 특정 직접 공기로 배출되는 것이 아니라 공기중의
질소산화물(NO
x)과 휘발성유기
화합물(VOC
s)이 태양광선을
받아 화학반응을 일으킨 결과로써 생성된다.

o 자동차 배기가스, 산업장 배출물질, 가솔린 증기, 화학용제가
질소산화물과 휘발성유기화합 물의 주요 원인이 되고, 오존의 전구물질로 알려져
있다.

o 오존 생성에 중요한 역할을 하는 대기오염물질중 질소산화물,
탄화수소, 일산화탄소, 메탄 등은 주로 자동차 배기가스로부터 배출되고, 오존 형성에
촉매 역할을 하는 휘발성 유기물 은 석유화학 정재공장, 석유저장고, 주유소 등으로부터
주로 배출된다.

(나) 광화학 반응에 의한 오존의 생성과정

o 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC), 메탄, 일산화탄소 등과
같은 대기오염물질들이 태양빛에 의해 광화학 반응을 일으켜 오존이 생성된다.

o 대기오염물질중 질소산화물은 오존 생성의 전구 물질이며,
주로 자동차 배기가스에서 많 이 배출된다.

o 대기중으로 배출된 자동차 배기가스는 연소되어 대부분
일산화질소로 전환되고, 이 일산화질소는 공기중의 산소와 결합하여 이산화질소로
된다.

o 이산화질소는 태양광선(특히 자외선)에 의해 광분해되어
산소원자와 일산화질소로 분리(해리)시킨다.

o 만들어진 산소원자는 대기중에 자연상태로 존재하는 산소분자와
결합하여 오존을 생성시킨다.

o 대기중에 존재하는 반응성 탄화수소, 휘발성 유기물,
메탄, 일산화탄소 그리고 자유기들이 오존 형성에 중요한 매개 역할을 한다.

o 이러한 광분해가 일어나는 데는 태양광선의 세기가 중요한
인자로 작용하기 때문에 하루 중 태양광선의 세기나 계절에 따른 차이가 오존의 생성에
중요한 인자로 작용한다.

o 햇빛과 더운 날씨는 지상 오존농도가 건강에 해로울 수준까지
높이는 원인이 된다. 많은 도시지역이 높은 오존농도를 나타내는 경향이 있으나 질소산화물이
바람에 의해 원래 배출된 곳으로부터 수 백마일 이동되어 도시 외의 지역에서도 높은
오존 농도가 나타날 수 있다.

(2) 물리화학적 특성

오존은 3개의 산소원자가 결합하여 대기 중에 형성된
기체로서 무색이고, 자극적인 냄새가 있으며, 공기보다는 조금 무겁고 물에는 잘
녹지 않는다. 그 물리화학적 특성은 표1.14.1과 같다.

나. 건강영향

(1) 인체에 미치는 독성의 작용기전

오존은 기체이므로 인체가 오존에 노출 될 수 있는
경로는 피부, 인후, 폐라고 할 수 있다. 오존이 인체에 미치는 영향은 각 장기에
따라 다른 양상으로 나타난다. 그러나 오존이 인체의 조직과

표 1.14.1. 오존의 물리화학적 특성

화학식

일반적인 존재상태(25℃, 760mmHg)

분자량

융해점

기화점

공기에 대한 상대적인 밀도

기체 상태의 농도

0℃, 760mmHg

25℃, 760mmHg

용해도(0℃, 760mmHg)

O3

무색기체

48.0

-192.7℃

-111.9℃

1.658

2.14g/ℓ

1.96g/ℓ

0.494ml/100ml

접촉하여 독성작용을 나타내는 기전은 일반적으로
동일하다고 볼 수 있다. 오존이 인체에 독성작용을 나타내는 기전은 아직 명확하게
밝혀져 있지 않지만 ① 단백질의 변성, ② 지방의 과산화(Peroxidation)에 의한다는
두 가지 가설이 제시되고 있다.

(가) 단백질의 변성

단백질은 인체를 구성하는 가장 기본적인 물질로서
인체의 기본단위인 세포의 막을 구성하는 성분이기도하고, 또 생명활동에 필수적인
여러 가지 생화학적 반응을 매개하는 효소의 구성성분이기도 하다. 그런데 강력한
산화제인 오존은 산화작용을 통하여 단백질을 변성시킴으로써 독성작용을 나타낸다.
설프히드릴(Sulfhydryl)계의 물질은 세포 내에서 환원제로 이용되기도 하지만 세포내에
존재하는 여러 효소와 단백질의 구성성분이기도하다. 그런데 오존은 세포막에 있는
막표면단백질들의 설프히드릴기에 작용해서 이들을 연결시킴으로써 세포막의 구조를
변화시켜 세포막을 약화시킨다. 또한 오존은 막구조를 지탱하고 있는 단백질을 분해하여
세포막을 약화시키기도 한다. 그 외에도 오존은 여러 가지 작용을 하는 효소들의
구조도 변형시켜 효소에 의해 일어나는 여러 가지 기능에 장애를 초래한다.

(나) 지방의 과산화

오존은 체내의 불포화지방산과 반응하여 독성작용을
나타낸다. 일반적으로 불포화지방산은 세포막을 구성하는 중요한 성분중의 하나이며,
폐의 조직을 덮고있는 액체에도 다량 함유되어 있다. 먼저 인체에 흡입된 오존은
불포화지방산과 반응하여 지방의 과산화를 일으킨다. 이 과정은 오존이 산의 에틸렌
그룹과 반응하여 과산화물을 형성하는 과정에 근거를 두고 있다. 이렇게 분해된 결과
자유기(Free radical)가 형성되고 이렇게 형성된 자유기는 다시금 다른 불포화지방산의
과산화를 촉진시킨다. 이러한 분해과정에서 생겨나는 산물들은 과산화수소와 알데하이드
등인데 이들 물질이 직접적으로 세포에 독성작용을 일으키는 것으로 알려져 있다.
또한 세포막을 구성하는 지방산들이 과산화되어 막의 구조가 약해져서 세포가 손상을
받기도 한다.

(2) 인체에 미치는 영향

(가) 오존에 의한 건강영향 개요

오존에 반복적으로 노출되면 폐에 비가역적 손상이
초래될 수 있다. 오존이 비록 낮은 농도일지라도 흡입하게 되면 가슴통증, 기침,
메스꺼움, 인후자극, 충혈과 같은 다양한 건강문제를 야기한다. 또한 기관지염, 심장병,
폐 기종, 천식을 악화시킬 수 있고, 폐 용량을 감소시킬 수 있다. 건강한 사람도
또한 오존에 노출되면 호흡의 곤란을 경험한다. 오존 오염은 보통 더운 기후에 형성되기
때문에 여름에 바깥에서 시간을 보내는 사람들은 누구나 영향을 받을 수 있고, 특히
어린이, 노인, 바깥에서 일을 하거나 운동하는 사람은 영향을 받을 수 있다(표 1.14.2).

표 1.14.2. 오존농도 및 노출시간별 오존의 영향

농 도(ppm)

폭 로 시 간

인체
및 실험동물에 미치는 영향

0.02

0.03 – 0.3

0.05 – 0.1

0.05 – 0.2

0.05 – 0.6

0.08

0.1

0.1

0.1

0.1<

0.1 – 0.25

0.2

0.2

0.2 – 0.8

0.3

0.3

0.34

0.35

0.37 – 0.75

0.4

0.5

0.5

0.5

0.6 – 0.8

0.8 – 1.5

0.9

1

1.5 – 2.0

9

5 분

1 시간

30 분

1 시간

3 시간

30 분

1 시간

2 시간

24시간

30 분

1 시간

6 시간

5 분

2 시간

3 – 6 시간

2 시간

2 – 4 시간

2 시간

6 시간

2 – 6 시간

2 시간

5 분

6 시간

2 시간

냄 새 감 지

운동선수(달리기) 기록저하

불 안

코 및 인후 자극

천식환자의 발작빈도 증가

동물(rat)의 세균감염, 감수성 증가

두통, 눈자극

시각장애, 폐포내 산소확산력 저하

폐동맥 산소분압 증가

눈자극 증상증가

호흡수 증가

동물(rat)의 적혈구 변형

동물(rat)의 자율운동감소

눈자극

호흡기 자극, 가슴압박

호흡량 증가

동물의 호흡량 증가

시력감소

호흡량 현저히 감소

기도저항 증가, 호흡량 감소

폐기능 저하

기도저항의 증가와 폐기능의 현저한
감소

동물(rat)의 폐세포 팽창

기관지 자극, 폐기능 저하, 폐확산능력의

현저한 감소

폐 충 혈

기도저항의 심각한 감소

동물(rat)의 사망률 증가

심한 피로, 가슴통증, 기침

급성폐부종

(나) 호흡기계에 미치는 영향

오존은 산화제이자 호흡기에 대해서는 강력한 자극원으로
작용하기 때문에 오존에 노출되었을 때 일차적으로 영향을 받는 기관이 호흡기이며,
오존에 의한 영향이 가장 문제가 되는 기관도 호흡기이다. 대기중의 오존의 농도는
큰 변화 없이 일정하게 유지되는 것이 아니라 광화학반응이 일어나기 좋은 조건이
되었을 때 다량의 오존이 생성되어 고농도로 수 시간 유지되다가 다른 물질로 분해된다.
따라서 사람에게는 단기간 동안 고농도의 오존에 노출되었을 때 생길 수 있는 급성영향이
중요하다. 일반적으로 1-2시간 동안 고농도의 오존을 흡입하게 되면 호흡기에서 여러
가지 변화와 증상들이 유발되는데 이들이 완전히 가라앉아 정상을 되찾는 데에는
수일의 시간이 소요된다. 오존에 노출되었을 때 생기는 급성증상들은 기침, 숨참,
숨을 깊이 들이쉬었을 때 느껴지는 통증 등이다. 이러한 증상들에 뒤이어 폐기능상의
지표에도 변화가 온다. 고농도의 오존에 노출된 사람들은 일반적으로 노력성폐활량(사람이
의식적으로 최대한 들이쉴 수 있는 흡기량), 일초율(1초간 내쉴 수 있는 최대호기량과
노력성폐활량의 비율) 등이 감소한다. 고농도의 오존에 노출되었을 경우에는 숨을
얕게 쉬고, 그 결과 부족하게 되는 산소를 보충하기 위해서 1분간의 호흡수가 많아진다.
오존은 호흡기 가운데서도 주로 소기관지에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

오존과 호흡기질환과의 관계를 살펴보면 현재로서는
오존이 만성호흡기질환의 직접적인 원인이 된다고 보기는 어렵다. 그러나 이미 만성호흡기질환

있는 환자들에서는 대기중의 오존이 증상을 유발시키거나 악화시킬 수 있는 것으로
알려져 있다. 만성호흡기질환 가운데에서 일시적인 자극에 의해 심한 증상이 나타나는
천식이 가장 문제가 된다.

(다) 급성호흡기 질환에 미치는 영향

오존의 최고농도와 급성으로 생기는 인후염, 기관지염,
상기도 감염 등과의 사이에 의미 있는 상관관계가 나타나는 것으로 알려져 있다.

(라) 신경계통에 미치는 영향

오존은 중추신경계에도 영향을 미쳐 그와 관련된
증상들이나 행동상에 여러 가지 변화를 초래하기도 한다. 따라서 고농도의 오존에
노출되었을 때는 두통과 의식이 불분명해지는 것 등의 신경계통의 증상이 나타날
수 있다. 그리고 역학조사결과 오존의 농도와 두통발생 사이에는 일정한 상관관계가
나타나는 것으로 알려져 있다.

(마) 감각기에 미치는 영향

오존은 자극성이 강한 기체이기 때문에 인체의 예민한
부분을 자극해 자극증상을 일으킨다. 오존의 자극에 의한 영향은 눈이나 코와 같이
외부 자극을 받아들이는 감각기에 우선적으로 나타난다. 일반적으로 눈이 자극감을
느끼는 오존의 농도는 200㎍/m
3
(0.10ppm:
대기환경기준 1시간 평균치)로 이 농도 이하에서는 특별한 자극증상이 나타나지 않는다.
또한 오존은 눈의 기능에도 영향을 미친다. 오존에 노출된 피험자들을 대상으로 시력의
여러 가지 측면에 대해 검사를 실시한 결과 암순응상태에서 시력의 예민도가 많이
감소하였고, 주변시야는 넓어졌으며, 외안근의 균형에 변화가 일어났고, 야간시력이
약해졌다. 그리고 오존의 농도를 보다 높였을 때에는 집중력이 감소된다고 호소하는
경우도 있었다. 실험에 따라 결과가 조금씩 다르기는 하나 오존을 냄새로 느낄 수
있는 한계는 15∼40㎍/m
3(0.008∼
0.02ppm)정도로
알려져 있다. 오존농도가 100∼900㎍/m
3(0.05∼0.450ppm)일 때 오존농도가 증가함에 따라 눈의 자극증상도 함께
증가하는 데 호흡기 자극증상, 두통, 기침, 가슴의 답답함 등도 모두 시간당 오존의
최고농도치와 관계가 있다.

(바) 오존과 암 발생

오존에 발암성이 있는가의 여부는 아직 실험적으로는
증명되지 않았다. 또 역학조사에서도 오존의 영향만을 따로 분리해내기 어렵기 때문에
오존과 암 발생과의 관계를 직접적으로 유추해내기는 힘들다. 그러나 일반적으로
보아 대기오염이 심한 지역에서는 폐암의 발병률이 높아진다는 것은 역학적인 연구로
입증되고 있다.

다. 건강상의 피해를 최소화할 수 있는 방안

(1) 배출저감

오존은 다른 오염물질과는 달리 사람들의 활동으로
만들어진 오존 생성의 전구물질들이 이차적으로 반응을 일으켜 만들어지는 물질이므로
다른 대기오염물질의 배출을 규제하는 것과 같이 직접적으로 그 배출을 규제하는
데에는 여러 가지 어려움이 뒤따른다. 그런데 오존생성 전구물질은 주로 자동차의
배기가스에서 나오므로 이에 대한 관리를 통하여 어느 정도 오존의 생성을 억제시킬
수 있으며, 특히 오존 농도가 높아 오존경보가 내려진 지역에는 자동차의 출입을
통제시켜 해당 지역의 오존 농도가 더 이상 높아지지 않게 할 필요가 있다.

개인들이 오존생성에 관여하는 물질의 농도를 저감시키기
위하여 할 수 있는 것은 다음과 같은 것을 들 수 있다.

– 자동차를 잘 정비하고 유지한다.

– 카풀참여, 대중교통이용, 걸어다님, 자전거 타기, 자동차
운행을 줄임(특히 더운 여름날에)

– 자동차, 정원관리장비 등에 주유시 가솔린을 흘리지 않도록
한다. 여름철에는 시원한 저녁 시간에 주유를 한다.

– 자동차 타이어에 적절히 공기를 주입하고 타이어의 균형을
유지한다.

– 지역적인 설비에너지절약프로그램에 참여한다.

– 가정용 세제, 작업장 화학약품 및 용제, 정원용 화학약품
등의 용기를 잘 밀봉하여 휘발성유기 화합물이 공기로 증발되지 않도록 하고, 이들을
잘 처리한다.

(2) 노출회피

발생차원의 관리와는 별도로 이미 오존이 발생하여
대기 중에 고농도로 존재할 때 이에 대비하는 것 또한 중요하다. 이를 위해서는 다음과
같은 사항을 숙지하고 따를 필요가 있다. 자극에 민감한 호흡기 질환자나 노약자들은
대기 중 오존의 농도가 높은 상황에 노출되지 않도록 주의해야 한다. 일반적으로
오존은 태양빛이 강하고, 공기의 이동이 적을 때 많이 발생하므로 여름철이나 정오를
전후하여 태양빛이 강할 때에 이러한 사람들은 외출을 삼가하는 것이 좋다. 특히
오존 경보가 내려진 상황에서는 실외활동을 피해야 한다.

(3) 영양섭취

비타민 C와 E에는 오존에 자극된 폐에서 일어나는
염증반응을 약화시키는 작용이 있으므로 이들 비타민을 충분히 섭취함으로써 오존에
의한 조직의 손상을 어느 정도 막을 수 있다. 비타민의 예방효과는 성인보다는 폐의
발육이 진행중인 어린이에서 더욱 효과적인 것으로 알려져 있다.

자료제공 : 환경디지털도서관

admin

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