일상생활에서 쉽게 노출되는 금속 물질들이 인체에 미치는 독성에 대해 소개한다.
인체에 독성을 유발하는 금속
우리 일상생활에 밀접하게 분포되어 있는 금속 물질. 머릿속으로 막연히 떠올리면 딱딱하고 매끈하며 아무 물질과도 반응하지 않는 단단한 돌로 생각하기 쉽다. 하지만 독성학적으로 중요한 금속들은 양이온들을 형성하기 위하여 하나 또는 그 이상의 전자를 잃음으로써 생물계에서 반응할 수 있다. 이미 수많은 종류의 금속들이 인체에 중대한 독성을 유발하는 것으로 연구되어 왔으며, 특히 고령자, 유아, 어린이, 면역수치가 현저히 감소된 사람들의 경우, 특정 수준의 금속에 노출되면 건강한 성인보다 더욱 민감하게 반응한다. 독성을 띄는 수많은 물질 중에서도 우리가 일상생활에서 쉽게 노출될 수 있는 대표적인 금속들에 대해 소개한다.
01 비소(Arsenic)
일상에서 흔히 만날 수 있는 비소의 형태로는 무기 3가 비소화합물(삼산화비소, 아비산나트륨)과 5가 무기화합물(비산 나트륨, 오산화비소, 비산)이 있으며, 화학적으로 중요한 유기 비소화합물로는 비소산, 비소당, 메틸비소류등이 있다. 무기 비소는 위장에서 80~90% 흡수되어 몸 전체에 분포되며 주로 소변으로 배설되거나 피부 박리과정에 의해 배출되기도 한다.
● 노출 경로
비소의 주된 노출 경로로는 살충제, 제초제, 제련소(비소 증기와 먼지), 비소로 오염된 식수, 식품, 해산물 등이 있다. 화장품에서는 일부 머드팩, 문신 염료, 치약, 미백 크림, 메이크업 제품 등에 사용되며, 식약처 고시 중금속 기준함량을 초과하는 화장품들이 아직까지 출시되고 있는 실정이다. 특히 몇달 전, 1세 이하의 유아에게 접종하는 BCG(결핵예방백신) 경피 백신에서 비소가 검출된 사실이 알려지면서 화학물질 유해성에 대한 국가적 관리 시스템의 한계가 드러난 바 있었다. 뿐만 아니라 2015년에는 경상남도 지역 200여개의 마을에서 비소가 함유된 물을 식수로 사용하고 있는 것이 알려져 충격을 안겨주었다. 이중 23개 마을의 식수가 하루 섭취 비소 허용치를 초과한 것으로 밝혀졌다. 이처럼 식수를 통해 무기 비소에 만성적으로 노출될 경우, 말초혈관질환이 나타날 가능성이 높다.
● 발현 증상
비소는 손톱과 모발형성 과정에 농축되는데 노출 시 손톱을 가로지르는 횡단 형태의 흰색 띠(Mess line)가 형성되며, 비소에 의한 독성이 발현된 지 약 6주 후에 나타난다. 비소에 의한 급성 중독 증상으로는 간 비대, 흑색증, 발열, 식욕부진, 심부정맥, 발작성 심장마비 등이 나타나기도 하며, 말초신경계의 감각 상실을 유도하며 빈혈과 백혈구 감소증, 과립구감소증을 일으킨다. 피부는 만성적 무기 비소 노출에 의한 주요 표적 장기이다. 비소의 장기 노출 시 피부암, 간 손상, 황달, 간 비대, 복통, 간경화, 간세포암 등이 흔하게 나타난다.
02 알루미늄(Aluminium)
알루미늄의 화학적 화합물은 전형적으로 3가의 원자 상태(Al3+)에서 형성된다. 알루미늄은 인화성 고체로 물과 접촉 시 인화성 가스를 방출한다.
● 노출 경로
인체로의 침투는 1차로 식품에서, 2차로 음용수, 3차로 직업적인 노출 상황에서 비롯된다. 직업적 노출은 흔히 광업 및 가공 과정과 알루미늄 용접에서 발생하며, 특히 알루미늄 먼지에 노출된 직업 환경의 경우 폐 섬유증이 흔하게 나타난다.
● 발현 증상
1) 알츠하이머
알루미늄과 알츠하이머병 간의 상관관계는 오랫동안 추측의 문제였다. 알츠하이머병이 발현된 두뇌에서 높은 알루미늄 농도가 그 결과일 수도 있고, 혈액-뇌 장벽 기능의 저하로 인해 더 많은 알루미늄이 뇌로 유입될 수 있다고 볼 수 있다. 또한 최근 연구결과에 따르면 초기에 시행된 과거의 연구에서 세포의 염색 방법이 실험체의 알루미늄 오염을 초래했을 수도 있다는 가능성이 제기되고 있다.
2) 만성 신부전
인체에서 알루미늄 독성의 대부분은 직업적으로 알루미늄에 노출된 사람 혹은 만성 신부전 환자에게서 관찰되고 폐, 뼈 및 중추신경계가 알루미늄의 주요 표적 장기가 된다. 만성 신부전으로 장기간 투석을 하는 환자에게서 치매에 따른 말하기 장애, 경련 등과 같은 증상이 보고되어 왔다. 투석치료 시작 3년 후부터 뇌, 근육 및 뼈의 알루미늄 함량이 증가하는 것으로 나타나는데, 이러한 현상은 일반적으로 투여되는 경구용 수산화알루미늄 또는 투석액을 제조하는 데 사용된 물에서 유래한 알루미늄에 의한 중독일 수도 있다.
뿐만 아니라 광범위한 종과 다양한 연령대의 실험동물에서 신경 독성을 나타낸다. 초기 병리적 변화는 많은 뇌 영역들의 거대신경, 근위 축상들과 신경섬유뭉치(NFTs)에서의 축적이다. 이것은 신경절의 상실 및 수상돌기 가지의 위축과 관련이 있다. 또한 인지 및 운동 기능의 손상과 행동 이상 증상이 관찰된다. 알루미늄을 함유한 제산제의 과도한 섭취로 인해 장에서 인산염 흡수가 방해받게 되고 이로 인해 골연화증이 생길 수 있다. 골연화증은 투석액에 있는 알루미늄에 노출된 요독증 환자에서도 발생할 수 있으며, 이는 골의 알루미늄 농도가 높아짐에 따라 기화작용에 대한 직접 결과일 수도 있다.
03 수은(Mercury)
일명 퀵실버(Quicksilver)라고도 불리는 금속성 수은은 특이하게 실온에서 액체상태로 존재한다. 실제로 수은은 이러한 액체 상태보다 ‘수은증기(Hg0)’ 형태로 인체에 흡입 노출되는 것이 훨씬 위험하다. 과거 치과에서 은, 주석, 구리를 수은과 섞은 복합물인 아말감의 제조 시 직접적으로 흡입 노출된 의사들의 수은중독에 대한 논란이 지속되기도 하였다.
● 노출 경로
수은은 자연 속에서 장기간에 걸쳐 재순환되는 물질이다. 자연에서 안정한 기체인 수은증기는 지구의 표면에서 증발하여 화산에 의해 배출된다. 또한 주오염원인 석탄연소 발전소와 도시 소각장에서 배출되어 일정 시간이 지나면 수은증기는 용액형 형태로 전환되고, 빗물에 의해 다시 땅으로 돌아온다. 수생성 퇴적물에 부착된 수은은 메틸 수은으로 ‘플랑크톤 → 초식성 어류 → 육식성 어류 → 바다 포유류’로의 미생물 이동 과정을 통해 인간이 최종적으로 섭취하게 된다. 쉽게 말해, 해산물의 섭취로 인해 ‘메틸 수은’에 노출되는 것.
● 발현 증상
이는 성인의 건강을 위협하는 차원을 넘어 임신 중 태아에 축적되어 심각한 발달 장애를 일으킨다. 또한 신경독성을 반드시 일으켜 감각 장애와 서투름, 신경쇠약, 시력과 청력의 손실, 비틀거리는 걸음걸이 등의 증상을 유발한다.
