독성(Toxicity)은 화학물질이 사람의 건강이나 환경에 좋지 아니한 영향을 미치는 화학물질 고유의 성질, 정도, 특성, 범위를 말한다. 즉 화학물질 그 자체가 가지고 있는 본래의 위험성이다.
화학물질의 독성
⊙ 독성학(Toxicology)이란 화학물질이 생물체 내에 악영향(독성)을 일으킬 수 있는 가능성을 정량적으로 평가하기 위해 화학물질과 생물체 사이의 상호작용을 연구하는 것을 말한다.
- 독성의 성질, 독성의 발생기전, 독성에 영향을 미치는 요인 등을 연구
- 일반적으로 동물실험을 통해 화학물질이 인체에 미치는 영향을 간접적으로 평가
독, 독물, 독약, 극약, 독소 등 용어
⊙ 먹거나 흡입하여 체내로 흡수되고, 바르거나 주사하든지 하여 체내에 퍼졌을 때 비교적 소량이지만 화학작용에 의해 조직손상이나 기능장애를 일으키는 물질을 '독'(poison)이라 한다.
⊙ '독약'(poisonous drug)이라고도 할때는 독성이 강하여 극히 적은 양으로도 사람이나 동물의 생명을 해칠수 있는 약제를 의미하는데 아비산, 몰핀, 염산, 황린 등이 있다.
⊙ '극약'(powerful drug)은 독약보다는 약하나 적은 분량으로 사람이나 동물에게 위험을 줄 수 있는 약제로서 산토닌, 카페인 등이 있다. 한편 독극물(poison)은 약사법에 규정한 독물과 극물을 아울러 이르는 말로서 보건위생에서의 위험과 해를 막기위하여 규정한 비의약품으로 독성이 강한 시안화나트륨과 황산 등이다.
⊙ 한편 독소(toxin)는 생물체가 만들어내는 독성과 항원성을 가지는 물질로서, 독소를 적당한 동물에 주사하면 항체인 항독소(antitoxin)가 만들어진다.
독소는 중독증상을 나타내기 까지 일정시간이 걸리고, 동물에 따라 감수성이 다른점이 독물(toxicant)과 다르다. 독소에는 생물체가 파괴되었을 때 독성을 갖는 내독소(endotoxin)와 생물체 주위로 물질을 분비하는 외독소(exotoxin)가 있다. 티프스균이나 콜레라균독소가 내독소이고 디프테리아균이나 파상풍균이 내는 것이 외독소이다.
⊙ 독물이 몸안에 들어가 기능장애를 일으킨 것을 중독(poisoning 혹은 intoxication)이라 하고 독 혹은 독소가 피속에 흐르는 것을 독혈증(toxemia) 혹은 독소혈증(toxinemia)이라 한다. 그리고 독작용을 완화하는 작용을 해독(detoxification)이라고 한다.
화학물질의 독성(Toxicity), 위해성(Hazard), 위험(Risk) 및 노출(Exposure)
⊙ 독성은 화학물질이 사람의 건강이나 환경에 좋지 아니한 영향을 미치는 화학물질 고유의 성질, 정도, 특성, 범위를 말한다. 즉 화학물질 그 자체가 가지고 있는 본래의 위험성이다.
위해성은 독성을 가지고 있는 화학물질이 사용될 때 안전한 사용을 위한 관리대책의 수준이다. 즉, 화학물질을 사용할 때 환기시설의 설치, 보호구의 착용, 용기 등을 말한다. 독성이 높더라도 사용할 때 철저한 관리대책을 마련할 경우 위해성은 낮을 수 있다.
위험은 유해인자의 위해성과 노출 가능성의 조합이다. 즉 화학물질이 노출되는 경우 사람의 건강이나 환경에 피해를 줄 수 있는 정도를 말한다.
⊙ 화학물질에 대한 노출은 사람의 몸으로 흡수될 수 있는 물질과의 접촉을 의미한다. 노출을 평가 한다고 하는 것은 측정 등을 통하여 흡수의 가능성을 추정하는 것을 말한다. 화학물질에 대한 흡수경로는 호흡기계·피부·소화기계 등이다. 화학물질의 물리·화학적 특성, 취급형태, 발생형태 등에 따라 흡 수의 경로는 달라진다.
- 작업장의 화학물질은 액체 상태나 고체 상태로 정형화되어 있거나 일정한 부분이 변해서 혹은 이탈되어 공기 중이나 다른 물체에 부착되는 경우를 가정할 수 있다. 공기 중에 가스와 증기, 흡입성 입자로 존재하는 것은 주로 호흡기계를 통해서 근로자의 몸으로 들어간다. 호흡기계는 인체에 대한 화학물질의 가장 중요한 흡수경로이다. 어떤 물질은 피부나 소화기계를 통해서 흡수되기도 한다. 유기용제나 농약 중에 액체에 녹는 물질은 피부를 통해서 흡수된다. 공기 중의 먼지도 소화기계로 흡수될 수 있다. 즉, 공기 중의 먼지가 음식물에 묻거나 손 등에 묻어 있는 것이 입으로 흡입되는 경우이다. 화학물질이 소화기계나 피부로 흡수되는 것도 매우 중요하다.
⊙ 화학물질을 사용할 때 환기 등 적정한 관리대책을 수립하여 유해성을 낮추었다 해도 환기의 부적절, 근로자의 부주의 등으로 노출 가능성이 높다면 위험은 높을 수 있다. 독성이 크다고 해서 위해성이 큰 것은 아니다. 또한, 위해성이 크다고 해서 위험이 높은 것도 아니다.
화학물질의 독성이 크다 하더라도 안전하게 관리할 경우 위해성과 위험은 낮을 수 있다.
⊙ 독성학적 연구를 통해 얻어진 자료는 특정 화학물질의 유해성평가와 위해성 평가에 사용된다.
- 유해성 (hazard) : 화학물질이 생명체에게 유해한 작용을 일으킬 수 있는 잠재적인 능력으로 화학물질 자체가 가지고 있는 성질에 기인함
- 위해성 (risk) : 생명체가 화학물질에 노출되었을 경우 유해성이 발생될 확률로 유해한 화학물질이 생명체에 노출될 가능성을 말함
투여량-반응관계(Dose-response)
⊙ 실험동물에서 특정 유해물질의 투여량이나 폭로기간에 따라 결과로 나타나는 감응반응이 어느 정도 비례한다는 것을 일괄된 수학적 관계로 나타낸 것
⊙ 독성에 영향을 미치는 인자
- 형태 및 화학적 활성도, 투여량, 투여기간, 노출경로(경구, 경피, 흡입), 종(species), 연령, 성별, 흡수능력, 대사작용, 체내분포, 배설, 다른 물질과의 상호작용 등
⊙ 일반적으로 독성물질의 상대적 비교를 하기 위해 보통 50% 사망률을 나타내는 투여량이 자주 쓰인다. 이것이 바로 LD50 투여량(50%가 사망에 이르는 투여량)이다. 가스의 경우는 LC(치사농도) 데이터가 사용된다.
- 만약 어떤 화학물질에 대한 반응정도가 사소한 눈의 자극같이 아주 미약하고 곧바로 회복되면, 반응-로그투여 곡선은 영향 투여 또는 ED곡선이라 부른다. ED50 등으로 사용되고 있다.
- 그리고 독성물질에 대한 반응이 독성을 나타내는(죽음에 이르지는 않지만 예로서 간이나 허파에 손상을 받음) 정도이면 반응-로그 투여곡선을 독성곡선 또는 TD곡선이라 부른다.
<그림 1> 투여량-로그 응답 곡선
<그림 2> Quantal dose-response curve
독성 끝점(End-point) 용어
⊙ 독성영향을 판단하는 끝점(End-point)에 대해 자주 사용하는 용어는 다음과 같다.
- LD50 : 50% Lethal Dose로서 통계적으로 시험생물의 50%를 죽게 하는 시험물질의 투여 용량(dose). 용량과 함께 시험기간을 명기(예, 14d-LD50)
[주요 단위: mg/kg, 치사량이 낮을 수록 독성이 강한 물질]
- LC50 : 50% Lethal Concentration으로서 통계적으로 시험생물의 50%를 죽게 하는 공기중 또는 수용액상의 시험물질농도. 농도와 함께 시험기간을 명기(예, 96h-LC50)
[주요 단위: mg/L, mg/m3 , ppm]
- EC50 : 50% Effective Concentration의 약어로서 일정 시험기간 동안 통계적으로 시험생물수의 절반이 독성영향을 받는 농도
- NOAEL : No Observed Adverse Effect Level의 약어로서 시험 기간 중 영향을 나타내지 않는 시험물질의 수준
작업장 (허용)노출기준
Reference : 1. 화학물질안전원 화학물질의 유해성 정보
2. Korean Industrial Health Association 2016 June 화학물질 관리에 대한 이해
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