담배 특이 니트로사민(TSNAs)과 NNN
폐암과 비강암·구강암·간암·식도암·췌장암 유발
[에너지단열경제]이승범 기자
지난 14일 환경부는 전북 익산시 장점마을의 암 집단 발병이 인근 비료공장 배출 유해물질과 역학적 관련성이 있다는 결론을 내린 바 있다.
장점마을에서는 2001년 비료공장인 금강농산이 들어선 후 주민 99명 중 22명에게서 암이 발생해 이중 14명은 숨졌고 8명이 투병하고 있다.
장점마을의 남녀 전체 암 발병률은 갑상선을 제외한 모든 암, 간암, 기타 피부암, 담낭 및 담도암, 위암, 유방암, 폐암에서 전국 표준인구집단에 비해 약 2~25배 범위를 보였다.
환경오염 피해로 인한 특정 요인이 아닌 다양한 원인으로 인해 발생 가능한 질병인 비특이성 질환의 역학적 관련성을 정부가 확인한 첫 사례로 알려지고 있다.
환경부는 조사 결과 유기질 비료 생산공장에서 비료관리법에 의해 열을 가하지 않는 퇴비로만 사용해야 할 연초박(담배를 만드는 과정에서 발생하는 찌꺼기)을 열을 가하는 비료 생산공정인 건조 공정에 불법적으로 사용했음을 밝혀냈다.
이 과정에서 발암물질인 다환방향족탄화수소(PAHs)와 담배 특이 니트로사민(TSNAs)이 공기중으로 배출돼 주민들에게 영향을 주었다는 것을 확인했다.
다환방향족탄화수소 중 벤조에이피렌과 담배 특이 나이트로사민 중 NNN과 NNK는 국제암연구소가 지정한 1군 발암물질이다.
벤조에이피렌은 단기간 노출시 눈·피부 자극과 어지러움, 구토, 염증 반증이 나타나며 장기간 노출시는 폐암과 비강암·구강암·간암·식도암·췌장암 등을 일으키는 것으로 알려졌다.
또 간 및 신장의 손상과 심혈관계 이상으로 인해 사망까지 이를 수 있다.
담배특이니트로사민에의 NNN과 NNK도 1군발암 물질로 폐암과 비강암·구강암·간암·식도암 등을 일으키는 것으로 알려져 있다.
<다환 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbon .PAHs)>
유기물질의 불완전 연소로 생성, 담배찌꺼기 고열로 가열시 발생
여러 고리 방향족 탄화 수소(PAHs) 또는 다환 방향족 탄화수소(多環芳香族炭化水素)로 불린다.
방향족 탄화 수소중 여러개의 고리를 가진 화합물을 말한다.
즉, 벤젠 고리를 여러 개 갖고 있는 화합물질을 의미하지만, 아줄렌은 예외적으로 벤젠 고리가 존재하지 않는다.
여러 고리 방향족 탄화 수소들은 신체에서 산화되어 극성 작용기가 부가되면 DNA와 결합하여 돌연변이를 일으키는 발암물질로 작용한다.
PAHs는 2개 또는 그 이상의 방향족 고리로 연결되어 있는 유기화합물이다.
PAHs는 많은 부류의 화합물로 이루어져 있으며, 개별물질이 불완전연소나 유기물의 열분해로 발생되며, 인체나 환경에 중대한 오염원이 되고 있다.
PAHs는 상온에서 고체로 존재하며, 비점과 융점이 높고, 증기압은 낮으며, 분자량 증가에 따라 극히 낮은 수용해도를 나타내는 성질을 지니고 있다.
PAHs는 여러 유기용매에 의해 용해되며, 친유성이 높다.
PAHs는 유기물질의 불완전 연소로 생성되고 여러 가지 배출원으로 부터 배출되는데 자연적인 배출원과 인위적인 배출원으로 나뉜다.
인위적인 배출원의 경우 자동차, 난방설비, 산업시설, 소각로, 발전소 등에서 사용되는 화석연료의 연소, 쓰레기 및 폐기물 등의 불완전 연소, 토양 잔재의 연소가 90%를 차지한다.
PAHs가 발생원에서 발생하여 대기 중으로 방출할 때는 대부분 가스 형태지만 대기 중에서 냉각되는 동안 응축과 흡착에 의해 입자상으로 상변환이 일어난다.
휘발성이 좀 더 강한 PAHs, 즉 일반적으로 발암물질이 아닌 가벼운 PAHs는 연료가스가 냉각됨에 따라 흡착 또는 응축에 의해 배출되는 입자상에 빠르게 부착된다.
PAHs는 직경이 1㎛보다 작은 입자에는 주로 흡착에 의하여 비휘발성 PAHs 성분이, 직경이 1㎛ 보다 큰 입자에는 응축에 의해 휘발성 PAHs 성분이 주로 분포한다.
미세입자는 비표면적이 넓어 거대입자에 비해 상대적으로 많은 양의 PAHs를 흡착할 수 있고 대기 중에서 체류시간이 길며 사람의 폐에 대한 침투도가 매우 크다.
PAHs는 잠재적 발암성이 있다는 연구결과들이 많다.
PAHs의 주요 발생원은 석탄 증류 (Coal Coking)와 알루미늄, 철, 강철, 및 주물공정 중 주형사(molding sand)로 사용되는 결합제, 목재난로 등을 사용하는 가정과 주거 난방, 요리되는 음식, 식용유, 연료의 불완전 연소 중에 발생 될 수 있다.
또 가솔린이나 디젤 연료차량에서 주 화합물로 배출되기도 한다.
석탄화력발전소에서 대기로 배출되기도 하며 쓰레기 소각 배출가스에서도 생겨난다.
장점 마을 사태에서 보여주듯이 담배 제조 과정에서 발생한 담배찌꺼기인 연초박을 다시 고열로 가열했을 경우 발생한 것으로 드러나 주로 열을 가하는 불완전 연소시에 밚이 발생하는 것으로 추정되고 있다.
벤조[a]피렌(Benzo[a]pyrene, C20H12)은 다환 방향족 탄화수소의 하나로 가장 독성이 높은 물질로 알려져 있다.
장점 마을 사태의 주범인 것이다.
5개의 벤젠 고리가 결합한 분자로 300℃에서 600℃ 사이에서 불완전 연소를 통해 생성된 물질이다.
콜타르나 공장의 물질을 태운 후 연기를 내보내는 굴뚝, 자동차의 배기가스(특히 디젤엔진), 담배 연기, 탄 음식의 일부 등에서 나오는 물질이다.
1군 발암물질로 분류되고 있다.
벤조피렌, 다이올, 에폭사이드의 세 가지 효소 반응을 거쳐 암을 유발시키는 물질이다.
<담배 특이 니트로사민(TSNAs)과 NNN(N-Nitrosonornicotine)>
담배연기 성분 중 하나로 간, 신장 및 폐 등에 암을 유발
1군발암물질 NNN, 니코틴이 최종 원인
전자담배와 일반 연초에서는 담배 특이 니트로사민(TSNAs)이 발견되고 있다.
TSNAs는 국제암연구소(IARC)에서 발암성 물질로 분류되고 있다.
TSNAs에는 포름알데히드와 같은 1군 발암물질도 포함되어 있는 것으로 알려지고 있다.
특히 장점마을 사태의 원인으로 알려진 TSNAs 중 하나인 NNN(N-Nitrosonornicotine)은 1군 발암물질로 주의가 필요하다.
먼저 니트로사민(nitrosamines)은 RR'NNO으로 나타내는 발암원 화합물의 한 기(基)다.
R과 R'는 다양한 구조물이 있는 사슬구조로 되어 있다.
담배연기 성분 중 하나로 간, 신장 및 폐 등에 암을 유발하는 물체다.
체중 30킬로그램인 아이의 경우 니트로사민 0.009그램의 미량으로도 암 발병이 가능하다는 조사가 있다.
즉, 니티로사민이 암을 일으키는 주범인 것이다.
NNN(N-니트로소노르니코틴)의 생성에는 노르니코틴이 관여된다.
노르니코틴은 연초의 이차적 알카로이드 중 하나며 니코틴의 N-탈메틸화 반응으로부터 생성된다.
이렇게 연초에 생성된 노르니코틴은 연초를 말리고 처리하는 과정에서 발암물질로 잘 알려진 N-니트로소노르니코틴(NNN) 합성에 전구체(전 단계의 물질) 역할을 하게 된다.
일반적으로 노르니코틴이 연초 식물의 주요한 알카로이드는 아니지만 연초 잎이 노화되고 마르는 과정에서 상당한 비율로 니코틴이 노르니코틴으로 화학 변화를 일으켜 일부 연초에서는 높은 비율로 발견된다.
NNN 형성의 기본적인 생화학적 메카니즘은 노르니코틴의 N-니트로소화 반응이다.
알카로이드인 노르니코틴은 니코틴 N-탈메틸화 효소에 의해 니코틴이 N-탈메틸화 되면서 생성된다.
즉, 니코틴으로 인해 최종적으로 NNN이 유도되기 때문에 연초에서 NNN이 발생되는 것은 불가피하다.
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