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<유해물질 바로알기>비소

식탁에서 체크해야 할 유해물질은 무엇일까? 유해물질은 음식을 통해 우리 입으로 들어오는 직접적인 경우도 있다. 가족의 건강을 지킬 수 있는 안전 대책이 궁금하다면 유해물질을 잘 파악하고 있는게 중요하다.


식품의약품안전처(처장 손문기)는 식품 및 의약품 등과 관련한 유해물질의 이해 증진 및 정보 제공을 위해 '유해물질 총서'를 제작해 홍보하고 있다. 총서에는 총 80종의 유해물질의 일반적 특성과 노출경로 등의 내용이 담겨 있다.

 
이에 본지는 식약처로부터 연재를 통해 황색포도상구균, 캠필로박터, 아크릴아마이드 등 생소한 용어들의 유해물질에 대해 알아보고자 한다. <편집자 주>


- 일반적 특성


비소(CAS No. 7440-38-2: arsenic, As)는 지구의 지각에 널리 분포하는 자연 발생 원소이다. 비소는 화학적으로 준금속(metalloid)으로 분류되며 금속과 비금속의 특성을 모두 가지고 있으나 흔히 금속으로 간주한다.


비소는 환경 중에서 산소, 염소, 황 등과 화합물을 이룬 상태로 발견되는데 이 비소를 무기비소(inorganic arsenic)라 부른다. 반면에 탄소 및 수소와 화합물을 이룬 경우는 유기비소(organic arsenic)로 구분한다. 대부분의 무기·유기비소 화합물은 흰색 또는 무색의 가루로서 증발성이 없으며, 냄새나 맛도 없는 경우가 대부분이다. 일반적으로 유기비소 화합물은 무기비소에 비해 독성이 낮다.


비소의 노출은 여러 경로를 통해 이루어지나 피부 및 호흡에 의한 노출보다는 음용수 및 식품에 의한 경구노출이 주요 요인이라고 알려져 있다. 비소는 주로 해산물, 쌀·곡물, 가금류 등의 식품에서 검출된다. 해산물이 가장 많은 양의 비소를 포함하고 있긴 하지만 해조류를 포함한 어류 및 갑각류에 함유된 비소는 대부분 아르세노베타인(arsenobetaine)이라는 독성이 낮은 유기비소 화합물이다. 일부 해조류에는 독성이 강한 무기비소가 포함돼 있을 수 있다.


무기비소는 인간 발암물질(human carcinogen)로 알려져 있으며 세계보건기구(WHO, World Health Organization) 산하 국제암연구소(IARC, International Agency for Research on Cancer)의 발암성 분류에서 사람에게 암을 일으키는 물질인 발암성 등급 1군(Group 1 Group 1: The agent is carcinogenic to humans.
)에 해당되는 물질로써 사람에게 폐암, 피부암, 간암, 방광암 등을 유발한다고 보고됐다.


비소는 원소주기율표 15족에 해당하는 원소로서, 화학적으로 준금속으로 분류되며 금속과 비금속의 성질을 모두 갖는다. 비소 원소는 금속 비소로도 불리며, (As(0))은 보통 회색의 부서지기 쉬운 고체인 α-결정형을 지닌다. β-형은 짙은 회색의 무정형 고체이며 이 밖에도 다른 동소체가 존재할 수 있다. 비소는 화합물에서 보통 세 가지 산화 상태 중 한 가지로 존재한다(-3, +3, +5). 비소 화합물은 비소-탄소 결합의 유무에 따라 유기·무기 화합물로 구분된다.


- 노출원 및 노출경로


비소는 토양, 수질 및 대기 중에 널리 분포하고 있다. 토양 중 비소의 농도는 지역에 따라 크게 달라지지만 일반적으로 1 ~ 40 ppm ppm: parts per million 범위 내이며 평균 수준은 3 ~ 4 ppm이다. 그러나 지질학적으로 비소가 많이 포함된 지역이나 일부 광산 및 용광로가 있는 지역, 이전에 비소 함유 농약을 사용했던 지역 근처에서는 그 농도가 훨씬 높다. 지표수 및 지하수의 비소 농도는 일반적으로 1 ppb ppb: parts per billion이지만 토양 중 비소 농도가 높은 지역에서는 1,000 ppb를 초과하기도 한다.


지하수는 지표수보다 비소 농도가 훨씬 높을 수 있다. 대기 중 비소의 수준은 < 1 ~ 2,000 ng/m3이며 지역·날씨·산업에 따라 달라진다. 그러나 도시 지역의 대기 중 비소 농도는 평균 20 ~ 30 ng/m3에 이른다.


비소의 노출은 여러 경로를 통해 이뤄지나 피부 및 호흡에 의한 노출보다는 음용수 및 식품에 의한 경구노출이 주요 요인이라고 알려져 있으며 비소로 오염된 용수에서 토양, 작물, 인간에 이르는 흡수경로를 보이고 있어 오염된 식품의 섭취로 인한 인간의 비소 노출 우려가 높다고 할 수 있다. 식품 중 비소 농도는 20 ~ 140 ppb로 나타나지만 우려 대상인 무기 비소의 양은 훨씬 적다.


한편, 비소 생산 및 사용 노동자, 폐기물 매립지 또는 비소가 많이 포함된 토양 지역에 사는 사람, 비소 함유 농약이 사용됐던 지역에 사는 사람 등은 높은 수준의 비소에 노출될 수 있으며 비소가 처리된 목재를 사용하거나 태울 경우에도 문제가 생길 수 있다.


또한 식품 이외에 전분을 함유한 부틸렌숙시네이트-아디페이드공중합체(PBSA, butylenesuccinate-adipate copolymer)와 폴리락타이드(PLA, polylacide), 셀로판제, 종이제 또는 가공지제, 금속제, 목재류, 옹기류, 전분제 등과 같은 기구 및 용기·포장 물질을 통해서도 소량의 비소에 노출될 수 있다.


- 주요 노출 원인 식품


비소는 주로 해산물, 쌀·곡물, 가금류 등의 식품에서 검출된다. 해산물이 가장 많은 양의 비소를 포함하고 있긴 하지만 해조류를 포함한 어류 및 갑각류에 함유된 비소는 대부분 아르세노베타인이라는 독성이 낮은 유기비소 화합물이며 일부 해조류에는 독성이 강한 무기비소가 포함돼 있을 수 있다.


농산물 중 특히 쌀은 비소 화학종 중에서도 독성이 강한 무기비소를 함유하고 있다고 보고되고 있어 상대적으로 독성이 약한 유기비소를 함유하고 있는 해산물과 비교했을 때 동량으로 농산물을 섭취 한 경우 비소 노출로 인한 인체 독성은 높을 수 있다.


쌀의 경우 무기비소에 대한 오염도가 적더라도 쌀을 포함한 농산물 및 그 가공품의 섭취 비율이 매우 높은 우리나라 국민들의 식이섭취특성을 고려할 때 비소에 대한 인체위해가 높을 수 있다.


일부 해산물을 제외한 대부분의 식품 중 비소농도는 1 mg/kg wet weight Wet weight: 습윤 중량, 건조시키지 않은 상태에서의 단위 체적당의 중량 이하이나, 바다생선은 평균 5 mg/kg wet weight 이하, 심해어류와 조개류는 수십 mg/kg (일반적으로 생선에서 비소농도는 1~10 mg/kg이나 심해어류나 조개류에서는 100 mg/kg 이상인 것도 있음)의 비소를 함유하고 있기도 하다.


일반적으로 해양환경에서 비소는 인체에 덜 유해한 지용성 혹은 수용성 유기비소 화합물(주로 arsenobetaine)로 존재하여 체내에서 쉽게 배설되는 것으로 알려져 있다. 그러나 Khan 등(2015)의 보고에 의하면 파래(laver), 다시마(seatangle), 미역(sea mustard)에서는 유기비소 화합물이 검출되었으나, 톳(hijiki)과 모자반(gulf weed)에서는 대부분 무기비소 화합물이 검출됐다.


한편 가금류 및 돼지의 조직에 비소가 축적되는 것은 사료의 첨가제로 사용된 유기비소 화합물에 의한 것으로 보고 있다.


와인 및 광천수(mineral water)에서 가끔 수백 µg/L의 비소가 검출되기도 하는데 이는 비소함유 농약의 사용 때문으로 보고 있다. 와인 중에는 3가 무기비소가 대부분이며, 5가 무기비소도 검출됐으나 메틸화된 형태는 확인되지 않았다. Noble 등(1976)은 1949 ~ 1974년 미국의 9개 와인 중 비소 농도를 20 ~ 110 µg/L라고 보고하고 있다.


국내·외 모니터링 자료를 기반으로 한 분석에 의하면 비소의 주요 노출 원인 식품은 ‘어패류’, ‘해조류’, ‘곡류’ 등으로 나타났다.


- 생산·유통 중 오염 취약점 및 관리 방안


곡류


비소는 오염된 토양이나 용수를 이용해 농작물을 재배했을 경우 수확한 농작물에서 검출될 수 있다. 특히 쌀은 재배 시 비소를 많이 흡수하는 것으로 알려져 있어 재배환경에 주의를 기울려야 한다. 쌀에 의한 비소 노출량은 최종적으로 소비량에 따라 결정되는데, 쌀의 경우 인체에 유해한 무기비소에 대한 오염도가 적더라도 우리나라에서 쌀을 포함한 농산물 및 그 가공품의 섭취 비율이 매우 높기 때문에 식이섭취특성을 고려할 때 비소에 대한 인체위해가 높게 나타날 수 있다.



해조류


비소는 오염된 바다에서 수산물을 어획하였을 경우 검출될 수 있다. 톳은 해조류 중에서도 무기비소를 많이 함유하고 있다고 알려져 있다. 양식 및 채취 환경에 따라 비소에 오염될 가능성이 있기 때문에 이에 대한 각별한 주의가 필요하다.



- 국내 관리체계


○ 식품의약품안전처


식품의약품안전처에서는 식품공전을 통해 2015년 10월 현재 식품에서는 식염, 식용유지류, 캡슐류, 음용수에 대한 기준만을 각각 0.5, 0.1, 1.5, 0.01 mg/kg으로 규제하고 있다.


또한 식품을 제외한 기구 및 용기를 통한 비소 노출에 대한 기준을 제시하고 있다. 용출규격으로는 전분을 함유한 부틸렌숙시네이트-아디페이드공중합체와 폴리락타이드, 셀로판제, 종이제 또는 가공지제, 목재류, 전분제에 한해서 As2O3로서 0.1 mg/L 이하, 금속제 As2O3로서 0.2 mg/L 이하, 옹기류 As2O3로서 0.05 mg/L 이하로 규제하고 있다.


국내에서는 1980년대 후반부터 식품 중 비소에 대한 모니터링을 지속적으로 수행해오고 있으며, 국내 식품 중 비소 오염도 및 비소의 위험성에 관한 제외국 정보 등을 활용해 국내 식품 등을 통한 비소의 일일노출허용량(TDI TDI: Tolerance Daily Intake
) 평가를 진행하고 있다.


또한 일반적으로 무기비소의 위험성만 많이 보고되고 있으나 국내 성인들의 식이 특성상 유기비소의 섭취가 많아 인체노출허용량 대비 비소노출은 걱정할 수준이 아니라고 판단했다. 그러나 전 세계적으로 비소 노출을 저감하기 위한 정책이 추진되고 있으므로 인체 바이오모니터링, 식품 중 오염도 확인, 저농도 만성노출과 관련된 건강영향지표 및 생체지표 발굴 등에 대한 연구를 지속적으로 수행해 안전관리의 과학적 근거를 확보할 필요가 있다고 발표했다.


○ 식품의약품안전평가원


식품의약품안전평가원은 2010년 제외국 기관이 기존 무기비소 인체노출허용량을 철회한 후, 2013년부터 무기비소 인체노출허용량 설정을 위한 평가를 진행했다. 이를 위해 국제식량농업기구/세계보건기구 합동식품첨가물전문가위원회(JECFA, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives), 유럽 식품안전청, 미국 환경보호청(EPA, Environmental Protection Agency) 등에서 활용하고 있는 무기비소의 음용수 및 식품섭취 경구노출을 고려한 독성기준값(POD POD: Point of departure) 산출 경구노출 환산식에 따라 국내 무기비소 인체노출허용량 설정을 위한 독성기준값을 산출했다.


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