비닐하우스 농작업자에 대한 acetamiprid 노출 및 위해성평가

서 론

농약을 사용하는 농약 살포자(operator)는 농약 살포액 조제와 살포과정에서 직접적으로 농약에 노출되고, 농작업자(agricultural worker)는 농약이 살포된 지역에서의 농작업으로 인해 간접적으로 잔류농약에 노출된다. 그러나 많은 종류의 농약과 다양한 농작업으로 인한 농약 노출량을 모두 측정하는 것은 현실적으로 어려워 미국, 유럽 등에서는 노출 시나리오와 예측 모델을 개발하여 농약 노출량을 계산하고 농약 등록 시 농약 살포자와 농작업자 위해성 평가에 이용하고 있다(Kim, 2013).

2008년 이전, 우리나라 농약 살포자에 대한 위해성(risk) 평가는 농약 등록 시 제출하는 실험동물을 이용한 독성자료를 이용하여 유해성(hazard)을 알아보거나(Lee et al., 2005), 외국의 노출량 예측 모델을 활용하여 위해성을 평가하는 정도였다(Hong et al., 2007). 그러다 2009년부터 국내 농작업형태를 반영한 한국형 농약 노출량 예측모델(Korean Pesticide Operator Exposure model; Ko-POEM)을 개발하여 농약 등록단계에서 농약 살포자에 대한 위해성 평가에 활용하고 있다(RDA, 2020). 그 후 피부, 호흡 등의 노출 경로와 패치, 전신복장 등의 분석법에 따라 농약 살포자에 대한 위해성을 알아보고자 하는 연구는 계속되었고, 그 결과 농약의 제형별, 살포방법, 개인 보호 장비 착용여부 등 다양한 상황에 따라 위해성이 다르게 나타남이 밝혀졌다(Kim et al., 2011; Kim et al., 2012; Kim et al., 2014; Lee et al., 2019).

한편, 통계 자료에 의하면 우리나라 농업인구와 경지면적은 감소하는 반면 시설재배 면적은 계속 증가하여 2018년 기준으로 81,195 ha에 달한다. 특히 소득 증가와 웰빙(well-being) 추구 등으로 소득이 높은 신선한 채소 재배가 늘어났는데, 2018년 말 채소를 재배하기 위한 비닐하우스, 유리온실 등 시설면적은 51,226 ha로 전체 시설재배 작물면적의 63%를 차지한다. 채소재배 시설 유형별로 보면 비닐하우스가 50,876 ha로 전체 채소 재배 시설의 99.3%를 차지한다(KOSIS, 2019). 비닐 하우스재배는 일반재배 보다 상대적으로 고온 다습한 조건으로 병해충 발생이 빈번하고 빠르게 확산되기 때문에 효과적인 농약 방제는 비닐하우스 재배의 성패와 직결된다(MAFRA, 1999). 하지만 농작업자가 하우스 농작업을 통해 잔류농약에 반복 노출될 경우 정자의 농도나 형태, 생존력 등이 위험에 처할 수 있고(Abell et al., 2000), 임신 기간을 늘려 태아에 위험을 줄 수 있으며(Bretveld et al., 2006), 낮은 잔류 농약에 노출 되더라도 염색체 이상을 보일 수 있고(Lander et al., 2000), 농약이 살포된 노지 또는 하우스 농작업자는 신경이상과 관련이 있는 것으로 알려져 있다(Kamel et al., 2003). 협소하고 밀폐된 공간에서 장시간 작업을 하는 비닐 하우스재배 농업인의 두통, 손떨림, 현기증, 구토, 호흡곤란 등의 하우스병(house diseases) 증상은 단순히 밀폐된 공간에 의한 스트레스나 고온 다습 등의 영향뿐만 아니라 하우스내의 잔류농약들에 대한 접촉과 호흡에 의한 중독으로 보고하고 있다(Kim, 1994; Lee et al., 1994; Lee et al., 1999; Lim and Kim, 2003; Lee, 2004; Kim et al., 2006; Park and Oh, 2008).

비닐하우스 재배농민 실태 조사에 따르면 농가의 1년 동안 농약살포 횟수는 평균 23.79회로 일반 농가의 8.36회 보다 약 3배 많다(Jen, 1996). 또한 비닐하우스 농가 하루 작업시간은 9시간 이상이었고, 농약 살포 후 다시 비닐하우스에 재 입실시간은 1~2시간 이내가 4 5 .5%, 3 시간 이후가 54.5% 이었다(Kim and Park, 1994). 이런 비닐하우스 농가의 농약 살포횟수와 재 출입시간은 농작업자의 농약 노출 가능성이 노지보다 높을 수 있음을 예상할 수 있다. 그러나 우리나라의 농업환경은 비닐하우스 등 시설재배가 성행하고 있으나 농약 살포된 하우스 내 농작업을 하는 농작업자에 대한 농약 노출이나 위해성 평가연구는 거의 없다.

따라서 본 연구에서는 딸기의 목화진딧물을 방제하는 살충제 아세타미프리드(acetamiprid)를 대상으로 유럽의 농약 노출량 산정 모델인 OpEx(Occupational Exposure)를 활용하여 농약 살포방법별 개인 보호 장비 착용에 따른 농작업자의 농약 노출량을 구하고 위해성을 평가하였다.

재료 및 방법

농약 사용정보

Table 1에서 보는 바와 같이 딸기의 목화진딧물을 방제하는 acetamiprid는 입상수화제(WG), 액상수화제(SC), 수화제(WP), 입상수용제(SG), 분산성액제(DC), 그리고 액제(SL)등 12개 품목을 대상으로 하였다. 12제품의 1 ha 당 원제 살포량은 0.024~0.060 kg이었고(KCPA, 2020), 1 ha 당 살포물량은 1,200 L로 하였다(RDA, 2020).

Table 1.

The general information of acetamiprid

결과 및 고찰

Spray 살포 후 농작업자 노출량

비닐하우스 내 딸기에 acetamiprid를 직접 살포 후 농작업자의 개인 보호 장비 착용에 따른 12개 농약제품의 노출량을 Fig. 1에 나타내었다.

Fig. 1.

The dermal systemic exposure of sprayed acetamiprid calculated by OpEx depending on the personal protective equipment.

1 ha 당 acetamiprid 살포량이 0.024 kg으로 12개 제품 중 살포량이 가장 적은 4% WG와 8% SC 2개 제품은 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.05568 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우 노출량은 0.02880 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용할 경우는 노출량이 0.00720 mg/kg bw/day으로 나타났다. 농작업자가 작업복을 착용할 경우는 개인 보호 장비를 착용 하지 않을 때 보다 농약 노출은 48% 감소하였고, 작업복과 장갑을 함께 착용 할 때는 개인 보호 장비를 착용하지 않았을 때 보다 87% 농약 노출 저감 효과가 나타났다. 이것은 Krieger와 Dinoff (2000)의 농약 살포지역 내 딸기 수확 작업을 하는 농작업자의 소변 샘플모니터링 결과 장갑을 착용한 농작업자가 장갑을 착용하지 않은 농작업자보다 40% 농약 노출 저감 효과를 보인다는 보고와 유사하였다.

1 ha 당 acetamiprid 살포량이 0.03 kg인 2 .5% WP와 5 % WP 2개 제품은 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.06960 mg/kg bw/day 이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우 노출량은 0.03600 mg/kg bw/day 이었고, 작업복과 장갑을 착용할 경우는 0.00900 mg/kg bw/day으로 나타났다. 4% WG와 8% SC보다 1 ha 당 acetamiprid 살포량이 0.006 kg 더 많아 농작업자 노출량도 20% 증가하였다. 개인 보호 장비 착용에 따른 농작업자 노출량 저감 효과는 4% WG와 8% SC와 동일하였다. 1 ha 당 acetamiprid 살포량이 0.036 kg인 6% WG는 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.08352 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우는 노출량이 0.04320 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용할 경우는 0.01080 mg/kg bw/day으로 나타났다. 2.5% WP와 5 % WP보다 1 ha 당 acetamiprid 살포량이 0.006 kg 늘어남에 따라 농작업자 노출량도 17% 증가하였고, 개인 보호 장비 착용에 따른 농작업자 노출량 저감효과는 4% WG와 8% SC와 동일하였다.

1 ha 당 acetamiprid 살포량이 0.048 kg인 4% WP, 8% WP, 8% SG, 8% WG, 8% DC, 8% SL 등 6개 제품은 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.11136 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복만 착용할 경우 노출량은 0.05760 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용할 경우는 0.01440 mg/kg bw /day으로 나타났다. 6% WG보다 1 ha 당 acetamiprid 살포량이 0.012 kg 늘어남에 따라 농작업자 노출량도 25% 증가하였고, 개인 보호 장비 착용에 따른 농작업자 노출량 저감 효과는 위와 동일하였다. 1 ha 당 acetamiprid 살포량이 0.06 kg으로 가장 많은 5 % SL은 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.13900 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우 노출량은 0.07200 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용할 경우는 0.01800 mg/kg bw/day으로 나타났다. 4% WP 등 6개 제품보다 1 ha 당 acetamiprid 살포량이 0.012 kg 늘어남에 따라 농작업자 노출량도 20% 증가하였고, 개인보호 장비 착용에 따른 농작업자 노출량 저감 효과는 다른 농약제품들과 동일하였다. 이상의 결과를 정리하면 acetamiprid 제품의 사용량 증가에 따라 농작업자 노출량도 증가 하였으나 일정한 상관관계는 없었다. 사용량이 같은 농약은 농작업자 노출량도 동일하여 농약 제형 간 농작업자 노출량 차이는 없었다.

Mist 살포 후 농작업자 노출량

비닐하우스 내 공기 중에 acetamiprid를 분무 후 농작업자의 개인 보호 장비 착용에 따른 12개 농약제품의 노출량을 Fig. 2에 나타내었다.

Fig. 2.

The dermal systemic exposure of misted acetamiprid calculated by OpEx depending on the personal protective equipment.

4% WG와 8% SC 2개 제품은 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.055776 mg/kg bw/day 이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우의 노출량은 0.028896 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용 할 경우는 0.007296 mg/kg bw/day으로 나타났다. 살포방법 차이에 따른 농작업자 노출량은 Mist 살포가 Spray 보다 0.3% 증가를 보였고, 농작업자가 작업복을 착용할 경우는 개인 보호 장비를 착용 하지 않을 때 보다 농약 노출은 48% 감소하였고, 작업복과 장갑을 함께 착용 할 때는 개인보호 장비를 착용하지 않았을 때 보다 87% 농약 노출 저감효과가 나타났다. 2.5% WP와 5% WP 2개 제품은 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.069720 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복만 착용할 경우 노출량은 0.036120 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 착용할 경우는 0.009120 mg/kg bw/day이였다.

살포방법 차이에 따른 농작업자 노출량 증가와 개인 보호장비 착용에 따른 농약 노출 저감 효과는 4% WG와 8% SC와 동일하였다. 6% WG는 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.083664 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우 노출량은 0.043344 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용 할 경우는 0.010944 mg/kg bw/day이었다. 살포방법 차이에 따른 농작업자 노출량 증가와 개인 보호 장비 착용에 따른 농약 노출 저감 효과는 위와 동일하였다. 4% WP, 8% WP, 8% SG, 8% WG, 8% DC, 8% SL 등 6개 제품은 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0 .1115 52 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우 노출량은 0.057792 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용할 경우는 0.014592 mg/kg bw/day이었다. 살포방법 차이에 따른 농작업자 노출량 증가와 개인 보호 장비 착용에 따른 농약 노출 저감 효과는 6% WG와 동일하였다. 5% SL는 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.139440 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우 노출량은 0.072240 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용할 경우는 0.018240 mg/kg bw/day이었다. 살포방법 차이에 따른 노출량 증가와 개인 보호 장비 착용에 따른 농약 노출 저감 효과는 다른 제품들과 동일하였다. 제품의 살포량이 같은 경우 농작업자 노출량은 동일하여 Spray와 마찬가지로 제형 간 농작업자 노출량 차이는 없었다.

Fog 살포 후 농작업자 노출량

비닐하우스 내 공기 중에 acetamiprid를 연무 후 농작업자의 개인 보호 장비 착용에 따른 12개 농약제품의 노출량을 Fig. 3에 나타내었다.

Fig. 3.

The dermal systemic exposure of fogged acetamiprid calculated by OpEx depending on the personal protective equipment.

4% WG와 8% SC 2개 제품은 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.056160 mg/kg bw/day 이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우 노출량은 0.029280 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용 할 경우는 0.007680 mg/kg bw/day으로 나타났다. 살포방법 차이에 따른 농작업자 노출량은 Mist와 Spray보다 각각 0.7%, 1% 증가 하였다. 개인 보호 장비 착용에 따른 농약 노출 저감 효과는 Spray나 Mist와 마찬가지로 농작업자가 작업복을 착용할 경우는 개인 보호 장비를 착용 하지 않을 때 보다 농약 노출은 48% 감소하였고, 작업복과 장갑을 함께 착용 할 때는 개인 보호 장비를 착용하지 않았을 때 보다 87% 농약 노출 저감 효과가 나타났다. 2.5% WP와 5 % WP 2개 제품은 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.070200 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우 노출량은 0.036600 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용할 경우는 0.009600 mg/kg bw/day이었다. 살포방법 차이에 따른 농작업자 노출량 증가나 개인 보호 장비 착용에 따른 농약 노출 저감 효과는 위와 동일하였다. 6% WG는 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.084240 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우 노출량은 0.043920 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용 할 경우는 0.011520 mg/kg bw/day 이었다. 살포방법에 따른 농작업자 노출량 증가나 개인 보호 장비 착용에 따른 농약 노출 저감 효과는 위와 동일하였다.

4% WP, 8% WP, 8% SG, 8% WG, 8% DC, 8% SL 등 6개 제품은 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.112320 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복만 착용할 경우 노출량은 0.058560 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용할 경우는 0.015360 mg/kg bw/day이었다. 살포방법에 따른 농작업자 노출량 증가나 개인 보호 장비 착용에 따른 농약 노출 저감 효과 는 위와 동일하였다. 5% SL는 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않을 경우 노출량은 0.140400 mg/kg bw/day이었다. 반면, 농작업자가 작업복을 착용할 경우 노출량은 0.073200 mg/kg bw/day이었고, 작업복과 장갑을 함께 착용할 경우는 0.019200 mg/kg bw/day 이었다. 살포방법 차이에 따른 농작업자 노출량 증가나 개인 보호 장비 착용에 따른 농약 노출저감 효과는 위와 동일하였다. 사용량이 같은 제품은 농작업자 노출량도 동일하여 Spray나 Mist와 마찬가지로 농약제형 간 농작업자 노출량 차이는 없었다.

농작업자 위해성 평가

살포 방법별 농작업자 개인 보호 장비 착용에 따른 acetamiprid 평균 농약 노출량과 AOEL를 Fig. 4에 나타내었다. 살포방법에 상관없이 농작업자가 개인 보호장비를 착용하지 않을 경우 평균 노출량은 0.09512~0.09594 mg/kg bw/day으로 AOEL 0.02500 mg/kg bw/day보다 3.8배 높게 나타남으로 농작업자가 농약 살포 지역 내에서 수확 등 농작업을 할 경우 12개 제품 모두 위해 가능성이 있는 것으로 나타났다. 또한, 농작업자가 팔과 다리가 덮인 작업복을 착용할 경우에도 평균 노출량은 0.04920~0.05002 mg/kg bw/day으로 AOEL보다 2배 높아 농약 살포 지역에서 농작업을 할 경우 12개 제품 모두 위해 가능성이 있는 것으로 나타났다. 반면, 농작업자가 작업복에 장갑을 착용할 경우는 평균 노출량이 0.01230~0.01312 mg/kg bw/day으로 AOEL 0.02500 mg/kg bw/day 보다 낮게 나타나 농작업자가 농약 살포 지역 내에서 농작업을 하여도 12개 제품 모두 위해성이 없는 것으로 나타났다.

Fig. 4.

The dermal systemic exposure of acetamiprid for different application methods depending on the personal protective equipment.

본 연구를 통해 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하면 잎 표면에 묻은 잔류농약을 효과적으로 막을 수 있고(Li et al., 2011; Sankaran et al., 2015), 농작업자가 개인 보호 장비를 착용하지 않았을 때에 비해 개인 보호 장비를 착용하고 작업을 했을 때 농작업자 손과 피부로 흡수된 농도는 낮게 나타남(Bradman et al., 2009; Salvatore et al., 2008)을 알 수 있었다. 또한, 농약이 살포된 지역에서의 개인 보호장비 착용은 농약 노출에 영향을 주는 주요 요인(Sankaran et al., 2015; Kasiotis et al., 2017)이라는 것을 재확인 할 수 있었다.

OpEx모델은 농작업자의 호흡이나 섭취(음식물 또는 담배 등)를 통한 농약 노출량은 무시하고 작물 접촉을 통한 피부 노출량만 산정하고 있어 농작업자가 마스크를 착용할 경우에 대한 농약 노출 저감 효과는 알 수 없다. 그러나, 농약 살포 지역 내 농작업자의 농약 노출은 피부뿐만 아니라 호흡이나 섭취를 통해서도 일어나지만(Aprea et al., 2002; Cherrie et al., 2006) 피부를 통한 노출이 가장 중요한 노출경로(Brouwer et al., 1992; Jurewicz et al., 2009)라는 보고를 고려하면 OpEx모델를 통해 산출한 피부 노출량은 농작업자 전체 농약 노출량으로 보고 위해성 평가를 하여도 큰 문제는 없을 것으로 생각한다. 이상의 OpEx모델을 활용한 acetamiprid 살포 지역 내 농작업을 하는 농작업자의 노출량과 위해성 평가 결과는 농작업자의 건강 보호를 위해 작업복과 장갑 등의 개인 보호 장비 착용의 중요성을 알리는데 중요한 자료가 될 것이다. 아울러 농작업자의 농약 노출을 줄이기 위해 개인 보호 장비 착용 기간이나 농약 살포 후 재 출입기간 설정에 대한 연구뿐만 아니라 우리나라 농업환경을 반영한 한국형 농작업자 노출 평가 모델 개발을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다. 현재 우리나라 농업인의 복지증진과 건강을 유지하기 위한 여러 가지 프로그램들을 국가적으로 개발하고 있으나 정작 중요한 농약살포 지역에서 농작업을 하는 농작업자의 건강보호에 대한 인식은 아직 부족한 실정이다. 따라서, 일종의 농업 직업병으로 보고 있는 농약 피해에 대해 농약 살포지역 내 농작업자에 대한 위해성을 검토하고 평가하여 농약관리 정책에 반영한다면 농촌사회뿐만 아니라 국가 사회적인 면에서도 아주 중요한 기여를 할 것이다.

Acknowledgments

본 연구는 2018년부터 2021년까지 수행중인 농촌진흥청의 “비닐하우스 재배조건에서의 농약 노출 평가”(과제번호; PJ01346603)의 연구비 지원에 의하여 이루어진 것입니다.

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