프롤로그
지구를 떠도는 위험한 물질이란?

화학물질이 지탱하는 현대사회
우리들의 일상생활은 편리하고 도움이 되는 다양한 화학물질이 지탱하고 있다. 매일 생활에 이용되고 있는 화학물질의 수는 약 5만 또는 10만 종류 정도라고도 알려져 있다. 이 중에서 1/10 정도의 화학물질은 연간 1,000톤이 넘는 양으로 제조되어 출하되고 있다. 「그렇게 많이 이용하고 있어?」라고 놀라는 사람도 있을 것이다. 그러면 우선 매일 일상에서 사용하고 있는 화학물질을 살펴보자.
매일 사용하는 것으로는 세제, 샴푸, 치약과 같이 의류와 몸(신체), 식품 등을 깨끗하게 유지하기 위한 제품들이 있다. 이러한 제품에는 더러운 것을 씻어내는 것을 돕는 물질(계면활성제)와 박테리아의 증식을 억제하는 물질(항균제) 그리고 좋은 냄새가 나는 향료가 첨가되어 있다. 더욱이 이들 제품 중에는 스크럽(scrub)이라는 더러운 것을 제거하는데 도움을 주기 위한 플라스틱 재질의 작은 입자가 포함되어 있는 경우도 있다.
각 가정에 있는 TV나 PC와 같은 플라스틱 제품에는 플라스틱을 적당히 부드럽게 하기 위한 가소제와 태양광에 의해 열화되는 것을 방지하기 위한 자외선흡수제 그리고 화재의 확대를 막기 위해 제품의 연소를 억제하는 난연제 등이 첨가되어 있다.
또한 우리가 매일 먹는 음식물에는 맛있게 보이기 위한 색소와 식욕을 돋우기 위한 향료 그리고 칼로리가 적은 인공감미료와 같은 다양한 식품첨가물이 사용되고 있다. 또한 작물을 키울 때는 해충과 병원균, 잡초로부터 작물을 보호하면서 잘 키우기 위해 각종 농약이 사용되고 있다.
이와 같이 우리의 일상에서 조금만 눈을 돌려도 편리성이 높은 많은 화학물질이 사용되고 있는 것을 알 수 있다. 현대사회에서 살고 있는 우리는 의식하지 못하는 사이에 셀 수 없을 정도로 많은 화학물질의 힘을 빌려 풍요롭고 안전한 생활을 영위하고 있는 것이다.
그렇지만 이렇게 많은 물질 중에는 도움도 되지만, 어떤 불편한 성질도 가지고 있어서 조심해야 하는 물질과 사용하면 안 되는 물질도 있을 것이다.

「위험한 물질」이란?
인류가 지금까지 만들어 낸 화학물질 중에는 편리한 성질만 있는 것이 아니다. 사람 또는 자연계 생물에게 생각지도 못한 독성이 있는 것이 밝혀져 나중에 사용이 금지된 물질도 있다.
그러한 전형적인 물질이 DDT(DDTs라고도 표기함)과 같은 농약이다. 농약은 농작물과 가축에 피해를 주는 해충과 잡초에 독성을 가진 물질로 인류는 이러한 농약의 특징을 잘 이용하여 식량생산을 증대해 왔다. 한때는 DDT와 같은 유기염소계 살충제는 효능이 강하고 오래 지속되지만 사람에게는 급성독성이 약한 농약으로서 전 세계에서 사용되었다.
그러나 후에 DDT는 환경에 오래 남아 있으며, 해충 이외의 자연계 생물(예를 들면 조류 등)에도 농축되어 악영향을 미치는 것이 밝혀졌다. 이 문제는 미국 내무부 어류야생동물보호국(USFWS, United States Fish and Wildlife Service)의 생물학자였던 레이첼 카슨(Rachel Carson)의 저서 『침묵의 봄(Silent Spring)』(1962)으로 널리 알려지게 되었고, 현재 DDT의 사용은 말라리아의 매개가 되는 모기를 구제하는 목적을 제외하면 전 세계에서 엄격하게 규제되고 있다.
최근의 농약은 해충에는 효과적으로 작용하지만 사람과 포유동물에는 독성이 약하고, 먹이사슬을 통한 농축은 쉽게 일어나지 않도록 디자인되고 있다. 다만 해충 이외의 곤충과 곤충에 가까운 새우 등에도 독성을 가지는 것이 많기 때문에 사용할 때에는 생태계에 미치는 영향을 주의할 필요가 있다.
농약처럼 그 물질이 가진 독성을 이용할 목적으로 만들어진 것이 아닌데도 많이 제조되어 사용된 결과, 나중에 독성이 문제가 되어 제조 중지가 된 화학물질도 적지 않다. 폴리염화비페닐(PCB)도 그 중 하나이다.
PCB는 화학적으로 안정하여 쉽게 열 분해되지 않고, 전기절연성이 뛰어나다는 특징 때문에 변압기(transformer)와 콘덴서(condenser)의 절연유, 가열하기 위한 열매체, 가소제와 무탄소 복사용지(carbonless copy paper) 등 다양한 목적으로 사용되어 왔다. 일본에서의 사용량은 총량으로 54,000 톤이나 된다.
그러나 1968년에 식용유 제조과정에서 PCB가 섞여 들어가 사람의 건강에 큰 피해를 끼친 사건(유증사건)이 발생하였고, 그로인해 일본에서는 1972년에 PCB의 제조와 사용이 금지되었다. 게다가 최근에는 화재의 확대를 방지하기 위한 난연제에서도 독성을 가진 물질이 발견되어(폴리브롬화디페닐에테르(PBDE) 등) 국제적으로 사용이 금지되었다.
독성을 가진 화학물질이라고 하면, 다이옥신이라는 이름을 떠올리는 사람도 있을 것이다. 실제로 인류가 만들어낸 가장 강한 독성물질이라 불리는 다이옥신은 무엇인가에 도움이 되고자 만들어낸 물질은 아니다. 다이옥신은 물질을 태우거나 다른 화학물질을 합성할 때 함께 만들어지는 물질이고, 안정하기 때문에 좀처럼 파괴되지 않으며, 물에도 쉽게 녹지 않고, 기름에 잘 녹는 성질을 가진다. 이렇게 다이옥신처럼 의도하지 않았는데 생성된 물질을 비의도적 생성물질이라고 부른다.
다이옥신과 PCB, PBDE 등은 미량일지라도 환경으로 방출된 후에 먹이를 통하여 생물에 농축되어 먹이사슬의 상위에 있는 생물에서 높은 농도로 축적된다. 이 때문에 사람과 돌고래, 고래류와 같이 생태계의 상위에 있으면서 수명이 긴 생물은 이러한 오염물질이 장기간에 걸쳐서 체내에 계속 축적된다.
플라스틱도 최근 문제가 되는 「위험한 물질」이다. 화학적으로 안정하여 쉽게 파괴되지 않는 물질로서 생활의 다양한 곳에서 편리하게 사용되고 있지만, 일단 쓰레기로서 버려지면 곧바로 「귀찮은 존재」로 변한다. 해양에 투기되거나 떠내려간 플라스틱은 오랫동안 바다를 떠다니는 쓰레기가 되어 바다거북과 바닷새, 고래 등이 먹이로 착각하고 섭취하여 죽음에 이르는 사례도 보고되었다.
최근에는 크기가 5mm 이하인 이른바 미세플라스틱(microplastic)이 전 세계의 바다로 퍼져나가 물고기 등의 체내에 들어있는 모습도 발견되었다(상세한 것은 제2장). 플라스틱에는 다양한 화학물질이 첨가되어 있는 경우도 있기 때문에 표류하는 플라스틱에 의한 화학물질의 해양오염 확대와 그에 따른 환경에 미치는 영향도 우려되고 있다.
수은과 카드뮴 등 독성을 가진 중금속 원소는 미나마타병, 이타이이타이병과 같은 환경오염 사건과 식품오염사고를 일으켜 왔다. 원소는 없어지지 않기 때문에 일단 환경으로 방출되면, 오랫동안 오염이 지속된다. 또한 미나마타병의 원인물질인 메틸수은과 같이 먹이사슬을 통해 농축되어 건강에 피해를 끼치는 성질을 가진 것도 있다.

위험한 물질의 특징
앞에서 이야기한 것처럼, 사람과 자연계의 생물에 해를 끼치는 위험성이 우려되는 「위험한 물질」은 「환경 잔류성」, 「생물 농축성」, 그리고 「독성」이 높은 물질이라고 할 수 있다.
일본에서는 일반 화학물질을 「화학물질의 심사 및 제조 등의 규제에 관한 법률」이라는 법률로 관리하고 있다. 또한 이러한 3가지 성질을 모두 갖춘 물질을 제1종 특정화학물질로 지정하여 원칙적으로 제조, 수입, 사용을 금지 또는 엄격하게 제한하고 있다. 그리고 국제적으로도 이러한 3가지의 성질을 가지면서 대기와 물의 움직임과 함께 국경을 넘어 이동하는 성질을 가진 물질은 스톡홀름협약이라는 국제협약으로 엄격하게 관리하고 있다. 스톡홀름협약의 대상물질은 POPs(Persistent Organic Pollutants, 잔류성유기오염물질의 약칭)라고도 불린다.
한편 독성이 있더라도 자연계와 생체 내에서 즉시 분해되어 자연환경에서 점차 농도가 옅어져가는 물질이면, 그 영향이 미치는 범위는 좁다. POPs가 애물단지인 것은 일단 환경에 방출되면 좀처럼 분해되지 않고, 매우 멀리까지 이동하여 생태계 상위 생물의 체내에 농축됨으로써 유해한 영향을 미칠 가능성이 있기 때문이다.
POPs와 같이 환경 잔류성과 생물 농축성이 높은 물질은 급성독성이 약하더라도 낮은 농도에서 오랫동안 노출되면, 몸속에 계속 축적되어 농도가 높아져서 유해한 영향을 끼칠 위험이 있다. 더욱이 임산부의 몸속에 축적된 물질이 태반과 모유를 통해 민감도가 높은 태아와 신생아에게 이동하여 악영향을 미칠 우려도 있다.
POPs와 플라스틱 첨가제, 계면활성제와 같은 물질에는 사람과 자연계 생물의 내분비계(호르몬)에 영향을 미쳐서 유해한 영향을 일으킬 우려가 있는 물질(내분비계교란물질·····환경호르몬이라고도 함)도 포함되어 있다. 이러한 물질 중에는 태아와 유아시기에 노출되었던 영향이 어른이 되어서 나타나는 것도 있다.
노출된 이후부터 영향이 나타날 때까지 10년 이상 오랜 시간이 걸리는 독성으로는 발암성이 흔히 알려져 있으며, 내분비계교란 화학물질에 의한 부작용도 노출된 후부터 영향이 나타날 때까지 오랜 시간이 걸린다. 이 때문에 어떤 증상이 나타났을 때는 이미 오염이 넓게 퍼져있어 돌이킬 수 없는 상태가 되어 있을 우려가 있다.
낮은 농도에서 장기간 노출되었을 때의 영향에 관한 연구는 수행하기 매우 어렵기 때문에 과학적으로 해결하지 못한 부분도 많이 남아 있다. 그러나 모른다고 해서 아무런 대책도 세우지 않으면, 피해가 이미 확대되어 독성이 밝혀졌을 때에는 회복이 불가능한 타격을 줄 위험성이 있다.
잊지 말아야 할 것은 스톡홀름협약에 등록되어 있는 POPs는 의도 했든, 의도하지 않았든 인류가 만들어낸 물질이라는 것이다. 즉, 방치하지 않고 인류가 책임을 지고 해결을 위해 노력해야 한다.

북극권-화학물질의 최종집결지
그러면 환경으로 방출된 위험한 물질은 도대체 어떤 경로를 거쳐 사람과 자연계 생물의 몸 안에 축적되는 것일까?
일단 환경에 방출된 물질이 몸 안으로 농축되는 기작은 앞에서 설명한 생물농축 외에도 온도에 의한 효과를 들 수 있다. 즉 고온에서 휘발하기 쉬운(대기에 머물기 쉬움) 물질은 저온에서 물과 토양에 흡착되는 경향이 있다. 이 때문에 열대지방에서 사용한 화학물질이 휘발되어 대기의 흐름에 편승하여 저온의 극지방까지 운반된 후 지표와 해양 표면에 흡착되거나(건성침적), 비와 눈에 흡수되어 떨어져서(습성침적) 오염이 확대된다는 것을 알게 되었다. 겨울철 집안에서 부엌과 욕실에서 생긴 수증기가 차가운 북쪽 창에 닿아 유리에 생긴 결로 때문에 창틀이 흠뻑 젖는 경우가 있는데 지구규모에서 일어나는 화학물질의 순환에도 이것과 비슷한 일이 일어나고 있다.
특히 북극권은 대기로 방출된 다양한 화학물질이 최종적으로 모이는 장소로 알려져 있어서 북극권의 생태계와 그곳에서 생활하는 이누이트족과 같은 사람들의 건강에 미치는 악영향이 우려되고 있다.
오염이 전 세계로 확대된 것에는 인류의 경제활동도 큰 역할을 담당하였다. POPs와 중금속류는 과거에 TV와 전지를 비롯한 다양한 제품에 사용되어 왔다. 이것들이 중고품으로서 재활용되거나, 고장난 제품에서 사용가능한 부품과 전극에 사용된 귀중품을 회수하기 위해 국경을 넘어 개발도상국으로 많이 운반되고 있다.
최근 이러한 제품과 함께 POPs와 중금속류도 이동되어 개발도상국의 오염을 확대시키는 것으로 알려졌다. 원래는 일부 지역과 국가에 한정되어 국지적으로 발생한 환경오염이 인류의 경제활동에 의해 세계 규모의 환경오염으로 확대된 것이다. 즉 국제화가 진행되면 이러한 새로운 형태의 오염이 점점 증가할 것으로 우려된다.
유감스럽게도 「지구를 떠도는 위험한 화학물질」의 존재는 아직 충분히 인지되어 있지 않다. 「화학물질」라고 하면 나와는 인연이 먼 것으로 느낄 수도 있겠지만, 이 책에서는 우리와 가족의 건강에도 깊게 관여하고 있는 절실하고, 긴급성이 높은 문제만 다루고 있다.
이 책에서는 다양한 「지구를 떠도는 위험한 물질」에 대해서 최첨단 연구 성과를 소개하겠다. 저자가 매일 느끼고 있는 문제의식과 위기감이 어떤 것인지 독자들이 이해한다면 다행이다.
(시바타 야스유키, 국립환경연구소 환경계측연구센터 일동)

이 책은 POPs(Persistent Organic Pollutants, 잔류성유기오염물질), 미세플라스틱(micro plastic), 초미세먼지(PM2.5)와 수은과 같은 중금속이 지구를 어떻게 순환하고 있는지, 사람과 자연계의 생물에 어떠한 영향을 미치는지, 또한 각각에 대해서 무엇을 어디까지 알고, 무엇을 아직 모르는지, 어떻게 판단하고 행동하는 것이 중요한지와 같은 최신의 정보들을 상세하게 설명하고 있다.<br/><br/>우리를 둘러싸고 있는 환경에는 인류가 의도적으로 만들었거나 의도하지 않았지만 우리가 인지하지 못하는 사이에 다양한 형태의 화학물질들이 존재하고 있으며, 이러한 화학물질들 중에 독성을 가진 물질들은 우리 인간을 포함한 지구생태계를 위협할 것이다.<br/><br/>이 책을 통해 우리가 살아가는 환경에서 우리를 위협하는 물질들에 대해 조금이라도 이해할 수 있는 계기가 되었으면 하는 바람과 환경분야를 연구하고자 하는 젊은이들 중에서 환경화학 분야를 전공하는 사람들과 환경분야 정책을 추진하는 공무원들이 참고도서가 되기를 바라는 마음을 담았다.