10. 환경오염독성

10. 환경오염독성 10.1 대기오염독성 10.2 수질 및 토양오염 독성 10.3 방사능 오염 독성 10.4 산업독성 10.5 환경정책 및 오염관리

10.1-1 대기오염물질 및 근원 - 주요 대기오염물질 집단; (1) 탄소산화물; 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) (2) 황산화물;이산화황 (SO2), 삼산화황 (SO3) (3) 질소산화물; 일산화질소 (NO), 이산화질소(NO2), 일산화이질소(N2O) (4) 휘발성 유기화합물; 탄화수소, 기타 유기화합물 (5) 부유 입자상 물질; 고체상 입자(먼지, 검댕이), 액적(황산, 질산, 기름 DDT나 melathione 등의 농약) (6) 광화학적 산화물; 대기중 햇빛의 존재하에서 산소, 질소산화물 및 휘발성 질소화합물 형성; O3, PANs(peroxyacyl nitrate), PBN (peroxybenzoyl nitrate) 등.

10.1-2 여러가지 대기오염 현상 1) 산업적 스모그와 광화학적 스모그; →산업적 smog는 아황산 가스와 부유입자상물질 및 아황산가스로부터 형성된 황산액적 등의 혼합물. 주로 도시지역의 공기를 회색 안개형태로 만듬. 특히 겨울철 이른 아침에 산업화가 된 도시에서 발생. →광화학적 스모그는 1차 대기오염물질들과 햇빛의 영향하에 이들 물질들이 서로 반응하여 형성되는 NO2, HNO3, O3, H2O2, PANs 및 HCHO등과 같은 2차 오염물질들의 조합을 말함. 맑은 날과 자동차가 많은 신흥도시에서 발생. 여름철 오후에 갈색 안개형태의 대기. - 지역의 기후와 지형, 인구밀도 및 산업의 크기 그리고 난방, 산업, 운송 등에 사용되는 주요 연료의 종류 및 크기에 의존

10.1-2 여러가지 대기오염 현상 2) 도시의 열섬현상; - 대형 건물 및 공장이 자연적인 공기의 흐름과 바람을 지연.높은 건물과 포장도로가 밀집된 도심지역은 열을 보유할 수 있는 비열이 높아서 낮에는 시골보다 열을 많이 보유하고 대기 기온이 높아지고 오염물을 동반하여 상승하고 팽창하여 도시 변두리에서 냉각.도시 변두리의 찬 공기가 도시 중심 지역의 지표부근으로 흘러 독립적인 순환시스템이 형성되는 현상. 3) 산성비

10.1-3대기오염이 인체에 미치는 영향 -화학물질의 종류 및 대기 중에서의 농도, 폭로시간 등에 따라 다름. -단시일 내에 육안으로 식별할 수 있는 것이 아니고 인체실험이 불가능하여 확실하게 규명이 어려움. -폐질환, 심장질환, 순환기계 질환 등 유발. -계속적 노출 시 급성영향

10.1-4 동. 식물 및 재물에 미치는 영향 -동물은 사람과 유사한 피해 -식물은 사람이나 동물보다 더 민감.특히 농작물과 과수에 피해 -분진, 가스 등으로 분진은 광합성 방해 초래 -재물은 부식, 변색, 노화 초래

10.1-5 지구생태계에 미치는 영향 - 오존층의 파괴; - 지구온난화;

10.2 수질 및 토양 오염 독성 수자원 물의 자정작용 수질오염 해양오염

10.2-1 수자원 [수자원의 종류] 1) 지표수; 지표면을 흐르고 있는 하천, 저수지, 호소(호수와 늪) 등에 모여 있는 물.유기물질이 많고 용존 산소가 높아 세균 및 미생물의 번식되며 탁도가 높음. 지층을 통하지 않으므로 광물질이 적음.상수도의 급수원. 2) 지하수; 지표면에 내린 빗물이 지하로 침투하여 지하수를 이루며 하천이나 호수를 이루는 물과 합류하거나 이들로부터 물을 공급받기도 한다.유속이 완만하여 오염물이 유입되면 제거되기까지 오랫동안 머물러 있게 된다. 3) 대양; 가장 큰 물의 저장소, 모든 담수가 최종적으로 도달하는 목적지.지상의 물질순환과 에너지 이동의 기본적 저장소.수자원의 보고,그러나 염분으로 인해 직접 음용수나 관개수 또는 세탁용수로 활용할 수 없는 한계. 4) 빙하; 고체상태의 물로 이용 곤란.지표면의 10% 차지.

10.2-2 물의 자정작용 지표수에는 자연형태의 오염물질이 존재하며 이러한 물질은 자연의 정화과정에 의하여 제거되든지 무해한 상태로 변화 1) 물리적; 희석, 확산, 침전, 재현탁, 여과, 대기 중의 산소가 물속으로 전달되거나 반대로 수중에서 화학적 또는 생물학적 과정에 의해 생성된 기체가 대기 중으로 방출되는 기체전달, 햇빛에 의해 열전달 등을 들 수 있다. 화학적 및 생물학적 자정작용에 영향을 미침. 2) 화학적; 물은 여러 경로에서 용해된 많은 광물질과 기체들을 함유하게 되는데 이들이 산화환원, 용해-침전 및 다른 화학적 변화 등으로 정화를 돕기도 하고 방해하기도 한다. 하천과 호소에서 일어나는 화학적 변화는 물의 pH을 안정화. 3) 생물학적; 에너지원이 필요한 자정으로 생분해성 유기물이나 다른 영양분의 경우 이러한 에너지는 이 물질을 먹이와 에너지로 이용하는 미생물에 의해 공급. 즉 미생물이 수중의 오염물질을 분해하는데 있어서 촉매역할 수행하여 자정작용 함.

10.2-3 수질오염 1) 정의; 자연적 인위적 요인에 의해 물이 이용상의 지장을 초래하거나 환경의 변화를 야기하여 수중생물에 영향을 주는 상태로 변화하는 것으로 수질의 악화되는 것을 말함. 2) 원인; - 자연적 원인; 강우량의 불균형으로 인한 하천용량의 저하와 하상 형태의따른 유속 및 유량의 불연속성, 그리고 하천유역의 침식작용에 의한 부유물질의 하천유입. (일시적이며 큰 문제가 안됨-자연의 자정능력) - 인위적 원인; 오염물질의 계속적 배출 및 하천으로의 유입으로 자연의 자정능력 초과. 별도의 오염물질 처리시설을 갖추어야 함. -점오염원 (point source); -비점오염원 (nonpoint source);

10.2-3 수질오염 3) 영향; -인체에 미치는 영향; 직접적으로 급, 만성 중독, 수인성 질병 및 기생충 감염, 간접적으로 미나마타병(수은)과 이따이 이따이병(카드뮴) 등 유발. -용수에 미치는 영향; 음용수, 공업용수, 및 농업용수가 오염될 경우 정수처리비가 상승, 또한 오염물질의 농도와 정도가 높을 경우 관의 부식과 찌꺼기 부착 등으로 송수 및 배수 능력과 냉각능률의 저하를 일으킬 수 있고 제품의 품질저하를 야기. 토지 생산성 저하, 농촌의 노동환경 악화. -수중생태계에 미치는 영향; ① 부영양화 현상; 하천이나 호소에 유기물 또는 질소. 인 등 영양염류가 과잉 공급되어 식물성 플랑크톤 즉 조류의 이상번식을 촉진하여 물색깔의 변화와 투명도 저하를 초래하여 수질이 악화된 현상. ② 용존산소의 고갈; 유기 오염 물질로 수상에 얇은 막을 형성함으로써 공기중의 산소가 물에 용해되는 것을 방해. ③ 적조현상; 해수 속으로 N, P 등의 영양염류가 과다하게 유입되고 해수의 온도가 21-26℃을 나타내면 특정 조류가 이상 증식하여 바닷물의 색깔이 붉어지는 현상.

10.2-3 수질오염 3) 영향; ④ 생물농축과 먹이사슬; 자연계 내에서 수중의 아주 적은 농도의 유독물질이 수천, 수만배로 생물체내에 축적되는 생물농축현상으로 먹이사슬에 의해 먹이로서 섭취될 때마다 농축되어 가는 과정을 말함. ⑤ 열오염; 수온 상승에 따른 수질오염을 열오염이라하며 많은 수중 생물들이 수온에 영향을 받으므로 큰 영향을 미침. ⑥ 침적현상; 하수 및 폐수 중의 현탁물질이 하천, 호수 및 바다에 퇴적하는 침적현상으로 수질이 악화될 뿐만 아니라 어류의 산란장소와 피난처에 피해를 주고 물밑 무척추동물의 생존에 영향을 끼침. 영향- 예방 및 사후대책-

10.2-4 해양오염 1) 정의; 해수의 조성에 변화가 생긴 것.연안오염이 더 심각한 문제로 대두. 2) 원인; 오염물질이 직접 해양으로 투입되는 직접적인 원인(유류오염사고) 과 구조물 등에 의해 해류의 확산에 영향을 주거나 구조물로 인한 각종 오염물이 유입되는 간접적 원인 (방파제, 방조제, 수문 등의 항만시설). 3) 방지대책; 유입되면 제거가 힘들기 때문에 유입을 차단하는 등 예방.

10.2-4 동. 식물 및 재물에 미치는 영향 -동물은 사람과 유사한 피해 -식물은 사람이나 동물보다 더 민감.특히 농작물과 과수에 피해 -분진, 가스 등으로 분진은 광합성 방해 초래 -재물은 부식, 변색, 노화 초래

10.2-5 지구생태계에 미치는 영향 - 오존층의 파괴; - 지구온난화;

10.3 방사능 오염독성 전리 방사선 방사선 배출원 인간 및 생물에 미치는 영향 핵에너지

10.3-1 전리 방사선 - 최외각 궤도의 전자들이 이탈되어 이온을 생성하는 방사선을 말함. 1) 방사선의 종류: α입자; 두 양자와 두 중성자 무게와 같은 질량, 전하는 +2, 방출 시 원자량은 넷, 원자번호는 둘이 적은 원소를 생성 β입자; 방출 시 중성자가 양자로 전환되어 원자번호가 하나 증가되지만 원자량에는 변화가 없다. γ입자; 질량과 전하가 없는 고주파를 갖는 전자기파, 자연적 발생 χ선; 질량과 전하가 없는 고주파 전자기파, 물리화학적으로 발생 ※중성자 방출은 단지 합성 방사선 핵 종에서만 일어나고 이 중성자를 포획하면 원자량이 하나 증가된 동위원소가 형성

10.3-1 전리 방사선 2) 투과성의 차이: 조직 투과성은 방서선 종류와 에너지에 따라 달라짐. 투과에 의한 조직의 손상정도는 전리 방사선 양에 비례 평균 에너지 이송률 (linear energy transfer: LET)= 방사선에 노출된 조직 손상은 LET치가 증가됨에 따라 커짐.

10.3-1 전리 방사선 3) 방사선의 측정단위 N= Noe-kt 속도= ln N- ln No = -kt lnN/No =-kt t=1/2 (반감기)에서 농도=N=No/2 ln1/2 = -kt1/2 ln2 =kt1/2 t1/2 =ln2/k = 0.6931/k (초기농도와 무관) 방사선 측정단위 전통단위국제단위 1 Ci 37 x 109 Bq 1 rad 1 x 10-2 Gy 100 rad 1 Gy 1 R (뢴트겐) 285 x 10-6 CKg-1 3876 R 1 C kg-1 Rem (SI 단위는 시버트, Sv)은 어떤 방사선의 생물학적 파괴능과 동일세기의 흡수선 량을 말함. 1 라드 x선이 갖는 생물에 대한 파괴능과 동일 세기. α선에 대해서는 환산계수 20을 곱해야 함.

10.3-2 방사선 배출원 -자연적 요인; 우주에서 오는 방사선과 238U, 232Th, 235U등이 분해되는 과정에서 생성되는 방사선. U은 암석, 토양, 인산염, 퇴적물에서 지역적으로 분포. 라돈은 분해시 238U과 232Th로부터 생성되는 동위원소 218과 216 플로륨으로 분해되기 때문에 문제 (조직 손상 초래) -인위적 요인; 핵발전소, 핵폭탄실험, 핵사고, 그리고 과학과 의학분야 등에서 사용하고 있는 다양한 방사선.

10.3-3 인간 및 생물에 미치는 영향 전리 방사선종은 치명적. ex. 히로시마 원자폭탄 피해 1) 자유라디칼의 작용기전 물 분자 유리이온이나 이온화된 입자 상호간 충돌로 생기는 OH기나 H기가 영향; 자유 라디칼은 세포 내 거대 분자인 핵산, 단백질, 지질과 탄수화물과 상호작용하여 다양한 손상유발.세포분열이 빠른 장기가 방사능에 민감. 2) 방사선의 독성 -독성 및 증상: 초기 증상은 메스꺼움과 구역질→ 탈모와 자반경. → 구강, 직장, 비뇨기계의 출혈과 설사와 같은 증상 (조혈기관, 위장관 손상에 대한 대표적 증상) -만성적 노출에 따른 독성; 잘 모르는 실정, 실험동물 data 외삽, 백혈병, 갑상선암,유방암, 폐암 등의 발생률 증가

10.3-3 인간 및 생물에 미치는 영향 3) 식물에 대한 독성 -다양한 민감도 (약 1000배 까지 차이) 가장 저항성이 큰 식물은 포복성 및 부착성 식물로 3000R보다 더 많은 양의 방사선에 생존.관목, 수목 같은 큰 키 식물들은 350R에도 치사 4)생물종에 따른 차이 - 생물 종에 따라 다양한 방사선 민감도 성장기 생물들이 성숙한 생물보다 더 민감. 어린이, 태아는 특히 민감; 작은 양에도 장애, 발육장애, 기형 그리고 암 유발

10.3-4 핵에너지 핵반응기; 연쇄적 반응 238U은 핵분열 물질은 아니지만 전환되어 이용, 플루토늄은 핵분열 물질이기 때문에 증식형 원자로는 핵분열 에너지 뿐만 아니라 원자로 가동에 필요한 연료로 공급 1) 핵연료 - 핵반응로에 사용되는 연료: UO2 광석, 카르노석 (K2O2U2O3V2O53H2O) - 가공공정; 라듐으로부터 우라늄의 화학적 분리공정, 연마공정 포함. 우라늄은 ammonium diuranate로 전환되는 반면 라디움은 광석 중에 잔류 하여 폐기물 처리장에 남음 → 환경오염의 주범 - 235U의 농도를 적당수준으로 높임; 가스형태인 UF6로 변환하여 분리막 구멍을 이용하여 235U와 238U의 확산속도가 다른 점을 이용하여 분리

10.3-4 핵에너지 2) 핵반응기 - 가장 중요한 부분은 반응봉으로서 수천개 연료봉이 순환수 중에 잠겨 있는 구조. 붕소막대가 연료봉 사이에서 위아래로 움직임. - 235U의 분열로 중성자 생성 → 중성자 에너지 일부는 소멸 →다음 연료봉 강타. 이때 붕소봉은 중성자를 흡수하여 방출되는 에너지양을 조절하고 필요 시 반응기 중지. ※ 문제점; 방사능 분해물질이 냉각수로 유출, 중성자/양자가 냉각수의 산소와 충돌 → 방사성 동위원소를 환경에 노출

10.3-4 핵에너지 3) 핵폐기물 -주된 문제; 폐연료 처분. 배출량은 매년 사용되는 핵 연료의 1/3 → 향후 10,000년 동안 환경과 인간에 위해성 미침. -핵폐기물을 항구적으로 저장하기 위한 장치는 세계 어느 곳에도 없다. -재가공; 경제적인 이유로 실행되지 않음 4)핵발전사고 -매우 복잡한 기계로 단순기능 잘못, 방심, 장치고장, 자연재난등의 이유로 커다란 사고로 발전되며 격렬한 수증기불꽃 방사능 물질의 유출로 생태계 파괴됨. 5)핵발전의 미래 -366개 핵발전소→15% 세계 전력 담당 -경제성: 핵발전소가 감소하는 이유는 경제적 측면과 정책적인 측면에서 생각, 전력을 생산하는데 가장 비싼 방법 -안정성: 안전성에 대한 관심 역시 핵발전 산업의 쇠퇴 유도.

10.4 산업독성 노출지표 및 정의 호흡독성 유발물질 알러지 반응 유발물질 신장독성유발물질 간독성유발물질 기타독성반응

10.4-1 노출지표 및 정의 - 미국 정부산업위생전문가협의회(ACGIH)에서는 작업장에서 허용 가능한 화학적 노출에 대한 지표 "허용한계치(TLV)"를 해마다 개정 발간. - TLV; 건강 장애를 받지 않고 매일 반복하여 노출될 수 있는 공기 중 물질의 농도 3가지로 표현; ① 시간가중평균치(TLV-TWA); ② 단시간 노출한계치(TLV-STEL); ③ 천장값허용농도(TLV-C); -생물학적 노출지표(Biological Exposure Indices;BEI);

10.4-2 호흡독성 유발물질 -폐조직 손상→혈압과 폐의 혈액순환에 영향, 혈류량 변화 -기도자극물질; 수용성 가스; 암모니아, 염소, 이산화황, 불화수소 등 큰 에어로졸 입자; Arsenic oxides, sulfides, chlorides, 등 비수용성 가스; O3, NO2, COCl2, 화학산업, 폭약제조업 -폐섬유증과 원인물질; 소량의 콜라겐에 잔류물이 침적 → 점차 커져 폐 전체의섬유망에 들어가 폐의 탄력성 손실 →폐포벽 파괴 → 결과로 기종과 폐포 구획파손→대식 세포파괴 규폐증; 결정 실리카에 만성적 노출에 발생 흑색폐질환; 만성적 석탄먼지 노출에 의함 석면침착증; 석면에 의함 -폐종양과 원인물질; PAHs에 의한 호흡성노출에 의해 자주 유발.

10.4-3 알러지 반응유발 물질 -면역계 기능장애 결과 -가장 흔한 알러지는 천식과 피부병 -일반적 화학물질; 유기화학제품, 금속, 먼지, 박테리아 등 플라스틱과 수지산업에 사용되는 TDI, 페놀수지, 직물마무리, 가죽처리, 포름알데히드, 베릴륨, 크롬, 니켈 등 -식품산업체에서 발생되는 화학물질; 습기 찬 건초에서 자라는 호열성 곰팡이 포자, 사탕수수 착곡 흡입성 진폐증 등

10.4-4 신장독성유발물질 -중금속 -할로겐탄화수소

10.4-5 간독성유발물질 -간에 대한 화학적 장애는 독성물질의 형태, 독성정도, 노출형태에 의해 결정. -많은 금속, 유기화합물 및 약품 ; 지방간, 간괴사 유발 -휘발성 할로겐탄화수소; 직업적 간손상 -methotrexate, INH, 알콜; 간경화

10.4-6 기타독성유발물질 -조혈독성유발물질; 공업용매와 유기합성 성분인 벤젠은 만성노출시 적혈구 백혈구혈소판 생성감소, 지속적 노출시 급성 백혈병 유발. 납도 조혈독성물질로 헤모글로빈의 포르피린 생합성 방해 -신경독성 유발물질; 금속; 비금속;

10.5 환경정책 및 오염관리 대기오염관리 수질오염관리 폐기물 관리

10.5-1 대기오염관리 -청정기술도입; 주된 오염 물질로 SO2와 입자상 물질 예비정제법; 석탄과 FeS2의 비중차이로 FeS2 제거 청정연소법; 석탄을 500-800℃로 예열, CaCO3와 혼합연소 -배출가스정화기술도입; 축열식과 비축열식 스크러버로 탈황 입자제거; 여과법, 원심분리법, 습식집진기, 정전침강법

10.5-1 대기오염관리 -자동차관련 오염물질관리; 1) 배기가스 관리- a) 제어장치부착;촉매 pt, pt-pd을 알루미늄기판에 도포, 무연휘발 사용 b) 대체연료사용;메탄올과 에탄올 2)휘발성유기물질(VOC)관리- a)자동차에서 관리; 활성탄 장치로 억제, positivecrankcase ventilation. b)연료탱크에서 관리; 연료 주입 시 연료펌프에 2단계 연료 증기 회 수 장치 장착 3) 자동차 소모품관리; 고무와 석면→수질오염문제 발생

10.5-1 대기오염관리 -질소산화물 관리 이동오염원 : 스모그 형성 고정오염원 : 산성물, 영양염류 침착원인 ① 연소조건 개선 : NOx는 1400～1500℃ 온도에서 소량 형성되고 온도가 낮아짐에 따라 분해 → 불꽃의 온도를 낮추거나 배출가스를 천천히 냉각함으로써 생성억제 ② 제어장치 부착 : 현재로는 장치 무제 촉매를 사용하여 NH4 와 NOx를 반응시켜 N2와 H2O를 형성하도록 시도 中. ③ 에너지 사용 절감 :

10.5-2 수질오염관리 • 1, 2, 3차 고도처리로 4단계로 구분 ( 1, 2차는 반드시 요구) 1차 처리 전 : 자갈, 쓰레기 등 큰 고형물은 망을 통해 여과 1차 처리 : 무거운 고형폐기물 침전 표면 부유물 제거 BOD를 25～40% 감소 2차 처리 : 호기성 미생물에 의해 분해 (폭기, 산소유입). BOD 85～ 99%제거 또는 침사지 여과 3차 처리 : 2차 처리조의 세균제거 위해 고안. 얕은 산화지에 장시간 체류 또는 침사지 여과 고도 처리 : 인산염, 질산염, 암모니아, 특이 화합물 제거 활성탄, 이온교환법을 이용

10.5-3 폐기물 오염관리 1) 일반폐기물 관리 ① 쓰레기 매립 : 지하수 오염의 위험성 →(미) 자원관리와 회수조계 연방법 제정하여 침출수 집수장치 점토판 or 플라스틱 판 폐기물 더미 처리 요구 ② 소각공정관리 : 대기오염 폐기물 - 에너지 소각법으로 폐기물 처리와 동시에 에너지로 공장이나 주거지역의 난방사용(여열의 재활용) 2) 난분해성 폐플라스틱 관리 ① 환경분해특성의 인식 : 매립지에 잔재, 소각되어 다이옥신 퓨란 같은 독성생성 ② 재활용 가능성에 대한 검토 3) 폐기물 재활용 방안 4) 유해 폐기물 관리

10. 환경오염독성

10. 환경오염독성

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