PAHs 중 단일 측정치 ‘벤조피렌’, 해당 암 위험 11%밖에 차지 안 해
산불이나 발전소, 자동차 배기장치 혹은 일상적인 조리에서 유기물질이 타게 될 때는 연소로 폐암을 유발하는 것으로 알려진 오염물질의 일종인 다환성 방향족 탄화수소(PAHs)가 방출된다.

매일 대기로 배출되는 다환성 방향족 탄화수소 화합물의 종류는 100개가 넘는다. 그러나 감독기관은 다환성 방향족 탄화수소 화합물에 대한 노출로 주민들에게 암이 발생할 위험을 판단하기 위해 역사적으로 단 1개 화합물인 벤조피렌의 측정치에만 의존했다. 이제 매사추세츠 공대 과학자들은 벤조피렌이 그런 유형의 암 위험을 나타내는 지표로는 빈약하다는 것을 발견했다.

연구진은 모델링 연구에서 벤조피렌이 다환성 방향족 탄화수소와 관련된 세계적인 암 발생 위험에서 약 11%를 차지하는, 작은 역할을 담당한다고 밝혔다. 그 대신에 암 발생 위험의 89%는 다른 다환성 방향족 탄화수소 화합물들에서 연유하고, 그중 많은 것은 직접적으로 규제를 받지 않고 있다.

흥미로운 것은 다환성 방향족 탄화수소와 관련된 암 발생 위험의 약 17%는 방출된 다환성 방향족 탄화수소가 대기 중에서 반응을 일으킬 때 생성되는 화학물질인, 분해산물에서 연유한다. 분해산물 중 많은 것이 실제로 방출된 다환성 방향족 탄화수소보다 더 유독할 수 있다.

연구진은 이번 연구 결과가 과학자들과 감독기관이 주민들의 암 위험을 평가할 때 벤조피렌을 넘어 더 광범한 유형의 다환성 방향족 탄화수소를 고려하도록 부추길 것을 희망하고 있다.

벤조피렌, 다환성 방향족 탄화수소 지표로 적합 여부 연구
매사추세츠 공대의 데이터/시스템/사회 연구소와 지구/대기/행성과학과의 교수인 노엘 셀린은 이렇게 말했다. “다환성 방향족 탄화수소에 대한 규제 기준은 대부분이 벤조피렌 수준에 근거를 두고 있다. 그러나 그것은 큰 맹점으로 암 위험이 개선되고 있는지 아닌지, 또 어떤 지역이 다른 지역보다 비교적 더 나쁜지를 평가하는 데 있어서 아주 나쁜 쪽으로 오도할 수가 있는 것이다.”

벤조피렌은 역사적으로 다환성 방향족 탄화수소 노출에 대한 전형적인 화학물질이었다. 이 화합물의 지표 지위는 주로 초기의 독성 연구에 바탕을 두고 있다. 그러나 최근의 연구는 이 화학물질이 - 규제기관이 오랫동안 의존하고 있는 - 다환성 방향족 탄화수소를 대변하는 전형이 아닌 것을 시사한다. 제1 저자인 켈리는 벤조피렌이 아주 중요하지는 않다는 것을 시사하는 약간의 증거가 있지만 한두 건의 현장 연구에서 얻은 증거라고 말했다. 그 대신 켈리와 그의 동료들은 벤조피렌이 다환성 방향족 탄화수소의 지표로 적합한지를 평가하기 위해 체계적인 접근법을 택했다.

이들 연구진은 세계를 바둑판처럼 분할해서 칸칸이 개별적으로 대기 중의 화학물질들의 반응과 농도를 모의 실험하는, 전 지구 3차원 화학 수송 모델인 GEOS-Chem을 사용해서 연구를 시작했다. 그들은 이 모델을 확대해서 벤조피렌을 포함한 여러 가지 다환성 방향족 탄화수소 화합물이 대기 중에서 어떻게 반응할는지에 대한 화학적인 설명을 했다.

그 다음 배출 목록과 기상관측에 대한 최근 데이터를 입력해서 모델을 돌려 장기간에 걸쳐 전 세계의 여러 가지 다환성 방향족 탄화수소의 농도를 가상적으로 도출해보았다. 모의실험에서 연구진은 비교적 잘 연구된 벤조피렌을 포함한, 다환성 방향족 탄화수소 화학물질 16가지로 시작해서 화학물질들의 농도를 추적하고 화학물질의 분해산물, 즉 화학적 변형물의 농도도 2세대에 걸쳐 추적했다.

연구진은 도합 48종의 다환성 방향족 탄화수소를 평가했다. 그런 후 그들은 평가한 농도와 전 세계의 관측소들이 측정한 동일한 화학물질들의 실제적인 농도와 비교했다. 비교는 이 모델의 농도 예측이 실제적인 것을 보여주기에 충분할 정도로 정확했다. 그런 다음 모델의 개별적인 칸마다 연구진은 개개 다환성 방향족 탄화수소 화학물질의 농도와 그와 관련된 암 위험을 관련지었다.

그렇게 하기 위해 그들은 문헌에 나와 있는 이전의 연구에 기초해서 상이한 화학물질들의 위험을 이중으로 계산하는 것을 피할 새로운 방법을 개발해야만 했다. 마지막으로 그들은 인구밀도 지도를 이용해서, 각 지역의 특유한 다환성 방향족 탄화수소 화학물질의 농도와 독성에 기초해서 세계적인 암 발생건수를 예측했다.

홍콩과 인도 남부 암 위험 벤조피렌 측정시 3.5배, 혼합물 차이 고려시 12배
암 발생건수를 인구수로 나누면 그 화학물질과 관련된 암 발생 위험률이 나온다. 그런 식으로 연구진은 48가지 화합물의 개별적인 암 위험을 계산해내고 전체 위험에 대한 화학물질의 개별적인 기여도를 계산했다. 분석으로 전 세계적으로 다환성 방향족 탄화수소에 대한 노출로 발생하는 전체적인 암 위험에 이바지하는 벤조피렌의 기여도가 놀랄 정도로 작은 약 11%인 것으로 드러났다.

암 위험의 89%는 다른 화학물질들에서 연유했다. 또 그런 위험의 17%는 분해산물에서 연유했다. 셀린은 다음과 같이 말했다. “우리는 벤조피렌의 농도가 낮은 지역에서 분해산물 때문에 암 위험이 높은 것을 발견했다. 분해산물은 수십 배나 수백 배 더 유독하고 그래서 농도가 아주 적다는 것은 분해산물을 무시할 수 있다는 것을 의미하지 않는다.”

연구진은 전 세계의 다환성 방향족 탄화수소와 관련된 암 위험을 계산한 수치들을 비교해서, 단지 벤조피렌의 농도에만 근거해서 암 위험을 계산하는지 아니면 그 지역의 다환성 방향족 탄화수소 화합물의 광범한 혼합물에 근거해서 계산하는지에 따라 상당한 차이가 있는 것을 발견했다.

켈리는 이렇게 말했다. “과거의 방법을 사용하면 일생 암 위험은 인도 남부에 비해 홍콩은 3.5배 더 높지만, 다환성 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물의 차이를 고려하면 그 차이가 12배가 된다. 따라서 2개 지역 간의 상대적인 암 위험에 큰 차이가 있다. 그래서 우리는 감독기관이 생각하는 화합물 집단을 단 1가지 화학물질을 넘어서 확대하는 것이 중요하다고 생각한다.”

참조:
J. M. Kelly et al., “Global Cancer Risk from Unregulated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons” Geohealth. 2021 Sep 1;5(9):e2021GH000401. doi: 10.1029/2021GH000401.