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수처리 기술의 변화, 맞춤형 개선도 시급
등록일 : 2018-05-23 14:02 | 최종 승인 : 2018-05-23 14:02
심현영
▲유리컵을 채우고 있는 수돗물(출처=셔터스톡)

[리서치페이퍼=심현영 기자] 미국 수도에서 납 성분 수치가 기준치 이상으로 확인된 이후 수돗물 품질에 대한 관심이 증대됐다. 일부 사람들은 수처리 과정에서 수도에 함유된 화학물질만 제거하면 마음 놓고 마셔도 된다고 여긴다.

미 존스홉킨스대학 카슨 프라스 부교수는 수도에 함유된 화학물질을 제거하기 위해 또 다른 화학물질을 첨가한다면 인체에 해로운 독성으로 변할 수 있다고 지적했다.

수처리 공장에서는 수도에 함유된 독성 화학물질을 제거하기 위해 과산화수소와 자외선을 사용해 화학물질을 변형 생성물로 알려진 비교적 덜 해로운 성분으로 바꾸는 산화방법을 사용하고 있다.

수처리과정과 유해물질 형성

기존 연구는 염소처리 등 수도 정화 과정의 부산물에 초점을 맞췄다. 하지만 현재 수처리 시스템은 산화방법 등 신공법으로 교체됐다. 문제는 새로운 처리과정 중 발생하는 생성물에 대해 알려진 내용이 적다는 것이다.

사후 정수 과정에서 생성된 변형 생성물은 일반적으로 독성이 적다고 알려졌지만, 캘리포니아대학 연구팀은 항상 그렇지는 않다고 밝혔다.

이번 연구는 수도에서 흔히 볼 수 있는 인위적이면서도 자연발생적인 화학물질인 페놀에 초점을 맞췄다. 페놀은 염색약이나 스킨케어 제품, 화장품에서부터 의약품과 비스페놀 A나 트리클로산, 노니페놀-에톡실기 등을 포함한 살충제까지 대부분 제품에 함유된 성분이다. 또, 페놀은 수도에서 주로 생성되는 화학 물질이기도 하다.

▲수도꼭지에서 떨어지는 물방울(출처=셔터스톡)

연구팀은 페놀이 변형되는 화합물이 무엇인지 확인하기 위해 과산화물기를 사용했다. 이 과정은 수처리 공장에서 흔히 사용하는 방법이다. 이와 함께 아미노산과 단백질을 첨가했다.

연구팀은 조기 단계에서 페놀이 변하는 화합물이 무엇인지 판단하기 위해 역행 계산법을 활용했다.

연구 결과, 페놀은 불포화 디알데히드 2-부텐-1, 4-다이얼을 포함해 다양한 화합물로 전환됐다. 이 화합물은 사람 세포에 있는 DNA에 손상을 입히는 등 다수 부작용이 있는 것으로 알려졌다. 이는 DNA줄기를 깨뜨리거나 교차 연결시키기 때문이다. 흥미로운 사실은 담배 연기나 자동차 배기가스 독성 성분인 푸란도 체내에서 불포화 디알데히드 2-부텐-1, 4-다이얼로 전환된다는 것이다.

페놀 변형 화합물, 다양한 질병 유발

연구팀은 쥐 모델의 간 단백질에 해당 화합물을 노출시켜 생물학적 과정에서 2-부텐-1, 4-다이얼 영향 정도를 시험했다. 이는 단백질 합성과 에너지 신진대사, 스테로이드 합성을 포함한 생물학적 과정에 관련된 37가지 단백질 표적에 영향을 미친다는 사실도 확인했다.

2-부텐-1, 4-다이얼이 억제하는 것으로 확인된 효소 하나는 세포자멸사하는 것으로 드러났다. 살아있는 유기체에서 해당 효소 억제 시, 미확인된 세포 확산이나 종양 성장으로 이어질 수 있다는 의미다.

아울러 불포화 디알데히드 2-부텐-1, 4-다이얼은 신진대사에서 중요한 역할을 하고 있는 화합물을 방해, 비만과 당뇨병 등 잠재적 위험 질병으로 이어질 수 있다.

프라스 부교수는 "살충제 노출과 비만 사이에는 연관성이 있다"며 "이번 연구로 그 이유를 추가 설명할 수 있게 됐다"고 말했다. 살충제에는 2-부텐-1, 4-다이얼로 변형되는 페놀이 함유돼 있어, 노출 시 신진대사를 방해하고 비만으로 이어진다는 것이다.

연구팀은 또 다른 유형의 화합물도 검사할 수 있는 방법 개발을 추진하고 있다. 유사하게 반응하는 변형 생성물 형성 오염원을 연구하기 위한 다음 단계는 보다 복잡한 샘플을 사용할 수 있는 방법의 개발이다.

오염원은 매우 다양하기 때문에 수도 정화가 어렵다. 박테리아와 식물, 농작물, 가정용 폐수에는 약 8만가지 화학물질이 함유돼 있다. 또, 수도에 들어있는 화학물질 종류와 수처리 과정 도중 생성되는 변형 생성물을 정확하게 알 수 없다. 따라서 수처리 과정 도중 독성 화합물이나 독성 변형 생성물로 전환할 수 있는 화합물을 우선적으로 조사할 필요가 있다.

한편, 환경전문가들은 오는 2050년까지 전 세계 인구 약 2/3는 농장 지표수와 도시 및 공장 폐수를 식수로 의존하는 지역에 거주할 것으로 예측한다. 이는 UN 사무국 직속 경제사회처에서 시행한 연구에 따른 수치다. 따라서 안전하고 효과적인 수도 정화 기술의 중요성이 강조되고 있다.

[researchpaper 리서치페이퍼=심현영 기자]

[리서치페이퍼=심현영 기자]
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