클로르메콰트는식물 생장 조절제북미 지역에서 곡물 작물에 클로르메콰트 사용이 증가하고 있습니다. 독성 연구에 따르면 클로르메콰트에 노출될 경우 규제 당국이 정한 일일 허용량보다 낮은 용량에서도 생식능력 저하 및 태아 발달에 유해한 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났습니다. 본 연구에서는 미국인을 대상으로 수집한 소변 샘플에서 클로르메콰트를 검출했으며, 검출률은 2017년 69%, 2018~2022년 74%, 2023년 90%였습니다. 2017년부터 2022년까지는 낮은 농도의 클로르메콰트가 검출되었으나, 2023년부터는 농도가 유의미하게 증가했습니다. 또한, 클로르메콰트가 귀리 제품에서 더 자주 검출되는 것을 확인했습니다. 이러한 결과와 클로르메콰트의 독성 데이터는 현재의 노출 수준에 대한 우려를 제기하며, 클로르메콰트 노출이 인체 건강에 미치는 영향을 평가하기 위해 보다 광범위한 독성 시험, 식품 감시 및 역학 연구의 필요성을 시사합니다.
본 연구는 발달 및 생식 독성을 가진 농약인 클로르메콰트가 미국 인구와 식품 공급망에서 처음으로 검출된 사례를 보고합니다. 2017년부터 2022년까지 채취한 소변 샘플에서는 유사한 농도가 검출되었지만, 2023년 샘플에서는 유의미하게 높은 농도가 검출되었습니다. 이 연구는 미국에서 식품 및 인체 샘플에 대한 클로르메콰트 모니터링을 확대하고, 독성학적 및 역학적 연구를 수행해야 할 필요성을 강조합니다. 클로르메콰트는 동물 연구에서 저용량에서도 유해한 건강 영향이 보고된 신종 오염물질이기 때문입니다.
클로르메콰트는 1962년 미국에서 식물 생장 조절제로 처음 등록된 농업용 화학물질입니다. 현재 미국에서는 관상용 식물에만 사용이 허가되어 있지만, 2018년 미국 환경보호청(EPA)의 결정으로 클로르메콰트로 처리된 식품(주로 곡물)의 수입이 허용되었습니다[1]. 유럽 연합(EU), 영국, 캐나다에서는 클로르메콰트가 주로 밀, 귀리, 보리와 같은 식량 작물에 사용이 승인되었습니다. 클로르메콰트는 줄기의 높이를 줄여 작물이 뒤틀려 수확이 어려워지는 것을 방지합니다. 영국과 EU에서는 장기 모니터링 연구에서 확인된 바와 같이 클로르메콰트가 곡물에서 가장 흔하게 검출되는 농약 잔류물입니다[2, 3].
클로르메콰트는 유럽과 북미 일부 지역에서 작물에 사용이 승인되었지만, 과거 및 최근 발표된 동물 실험 연구에 따르면 독성학적 특성을 나타냅니다. 클로르메콰트 노출이 생식 독성 및 생식 능력에 미치는 영향은 1980년대 초 덴마크의 양돈 농가에서 클로르메콰트 처리된 곡물을 먹인 돼지의 번식 능력이 저하되는 것을 관찰하면서 처음으로 보고되었습니다. 이러한 관찰 결과는 이후 돼지와 쥐를 대상으로 한 통제된 실험실 실험에서 재검토되었는데, 클로르메콰트 처리된 곡물을 섭취한 암컷 돼지는 클로르메콰트가 첨가되지 않은 사료를 섭취한 대조군에 비해 발정 주기 및 교미에 장애를 보였습니다. 또한, 발달 과정 중 사료나 음용수를 통해 클로르메콰트에 노출된 수컷 쥐는 시험관 내 정자 수정 능력이 저하된 것으로 나타났습니다. 최근 클로르메콰트의 생식 독성 연구에 따르면, 임신 및 초기 생애를 포함한 발달 민감기에 쥐를 클로르메콰트에 노출시켰을 때 사춘기 지연, 정자 운동성 감소, 수컷 생식 기관 무게 감소, 테스토스테론 수치 감소가 나타났습니다. 발달 독성 연구에서는 임신 중 클로르메콰트 노출이 태아 성장 및 대사 이상을 유발할 수 있다는 가능성도 제시되었습니다. 그러나 다른 연구에서는 암컷 생쥐와 수컷 돼지의 생식 기능에 대한 클로르메콰트의 영향이 발견되지 않았으며, 이후 연구에서도 발달기 및 출생 후 클로르메콰트에 노출된 수컷 생쥐의 생식 능력에 대한 영향은 확인되지 않았습니다. 독성학 문헌에서 클로르메콰트에 대한 결과가 일관되지 않은 것은 시험 용량 및 측정 방법, 모델 생물 선택, 실험 동물의 성별 차이 때문일 수 있습니다. 따라서 추가적인 연구가 필요합니다.
최근 독성학 연구에서 클로르메콰트가 발달, 생식 및 내분비계에 영향을 미치는 것으로 나타났지만, 이러한 독성 효과가 발생하는 기전은 아직 밝혀지지 않았습니다. 일부 연구에서는 클로르메콰트가 에스트로겐 또는 안드로겐 수용체를 포함한 잘 알려진 내분비 교란 물질의 기전을 통해 작용하지 않으며, 아로마타제 활성에도 영향을 미치지 않는다고 제시합니다. 다른 연구에서는 클로르메콰트가 스테로이드 생합성을 변화시키고 소포체 스트레스를 유발하여 부작용을 일으킬 수 있다는 가능성을 시사합니다.
클로르메콰트는 유럽의 일반적인 식품에 널리 존재하지만, 인체 노출을 평가하는 생체 모니터링 연구는 상대적으로 적습니다. 클로르메콰트는 체내 반감기가 약 2~3시간으로 짧으며, 인체 대상 연구에서 대부분의 실험 투여량은 24시간 이내에 체내에서 배출되었습니다. 영국과 스웨덴의 일반 인구 표본에서 클로르메콰트는 연구 참가자의 거의 100%의 소변에서 검출되었으며, 클로르피리포스, 피레트로이드, 티아벤다졸 및 만코제브 대사산물과 같은 다른 살충제보다 훨씬 높은 빈도와 농도로 검출되었습니다. 돼지를 대상으로 한 연구에서는 클로르메콰트가 혈청에서도 검출될 수 있고 모유로 이행될 수 있음이 밝혀졌지만, 혈청과 모유에서의 클로르메콰트 존재는 생식 기능 장애와 관련될 수 있음에도 불구하고, 인체 또는 다른 실험 동물 모델에서의 이러한 연구는 아직 이루어지지 않았습니다. 임신 중과 영유아의 경우 클로르메콰트 노출은 중요한 영향을 미칠 수 있습니다.
2018년 4월, 미국 환경보호청(EPA)은 수입 귀리, 밀, 보리 및 특정 축산물에서 허용되는 클로르메콰트 함량 기준을 발표하여 미국 식품 공급망으로의 클로르메콰트 수입을 허용했습니다. 이후 2020년에는 귀리의 허용 함량 기준이 상향 조정되었습니다. 이러한 결정이 미국 성인 인구의 클로르메콰트 발생률 및 유병률에 미치는 영향을 파악하기 위해, 본 예비 연구에서는 2017년부터 2023년까지, 그리고 2022년에 미국 내 세 지역 주민들의 소변에서 클로르메콰트 함량을 측정하고, 2023년에 미국에서 구매한 귀리 및 밀 제품의 클로르메콰트 함량을 측정했습니다.
2017년부터 2023년까지 세 지역에서 수집된 샘플을 사용하여 미국 거주자의 소변 내 클로르메콰트 농도를 측정했습니다. 21개의 소변 샘플은 사우스캐롤라이나 의과대학(MUSC, 찰스턴, 사우스캐롤라이나, 미국)의 2017년 기관윤리위원회(IRB) 승인 프로토콜에 따라 분만 당시 동의한 익명의 임산부로부터 수집되었습니다. 샘플은 최대 4시간 동안 4°C에 보관한 후 소분하여 -80°C에서 냉동 보관했습니다. 25개의 성인 소변 샘플은 2022년 11월 Lee Biosolutions, Inc(메릴랜드 하이츠, 미주리, 미국)에서 구입했으며, 이는 2017년 10월부터 2022년 9월까지 수집된 단일 샘플을 나타냅니다. 이 샘플은 메릴랜드 하이츠 수집에 참여한 자원 봉사자(남성 13명, 여성 12명)로부터 수집되었습니다. 샘플은 수집 직후 -20°C에서 보관했습니다. 또한, 2023년 6월 플로리다 자원봉사자(남성 25명, 여성 25명)로부터 수집한 소변 샘플 50개를 BioIVT, LLC(미국 뉴욕주 웨스트베리)에서 구입했습니다. 모든 샘플은 수집이 완료될 때까지 4°C에서 보관했으며, 이후 소분하여 -20°C에서 냉동 보관했습니다. 공급업체는 인체 샘플 처리 및 샘플 수집에 필요한 IRB 승인을 획득했습니다. 검사 대상 샘플에는 어떠한 개인 정보도 포함되지 않았습니다. 모든 샘플은 분석을 위해 냉동 상태로 발송되었습니다. 자세한 샘플 정보는 보충 자료 표 S1에서 확인할 수 있습니다.
인간 소변 시료 중 클로르메콰트의 정량은 Lindh et al.이 발표한 방법을 약간 수정하여 영국 HSE 연구소(Buxton, UK)에서 LC-MS/MS로 측정했습니다. 간단히 설명하면, 여과하지 않은 소변 200 μl에 내부 표준 물질이 포함된 0.01 M 아세트산암모늄 1.8 ml를 혼합하여 시료를 준비했습니다. 그런 다음 HCX-Q 컬럼을 사용하여 추출하고, 먼저 메탄올로 컨디셔닝한 후 0.01 M 아세트산암모늄으로 컨디셔닝하고, 0.01 M 아세트산암모늄으로 세척한 다음, 메탄올에 1% 포름산을 첨가한 용액으로 용출했습니다. 시료를 C18 LC 컬럼(Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, UK)에 로딩하고 0.1% 포름산:메탄올 80:20의 등용매 이동상을 사용하여 유속 0.2 ml/min으로 분리했습니다. 질량 분석법으로 선택된 반응 전환은 Lindh et al. (2011)에 의해 설명되었습니다. 검출 한계는 다른 연구에서 보고된 바와 같이 0.1 μg/L였습니다.
소변 내 클로르메콰트 농도는 μmol 클로르메콰트/mol 크레아티닌으로 표시되며, 이전 연구에서 보고된 바와 같이 μg 클로르메콰트/g 크레아티닌으로 변환됩니다(1.08을 곱함).
Anresco Laboratories, LLC는 귀리(일반 귀리 25종, 유기농 귀리 8종)와 밀(일반 밀 9종) 식품 샘플에서 클로르메콰트를 검출하기 위한 검사를 실시했습니다(미국 캘리포니아주 샌프란시스코). 샘플 분석은 기존에 발표된 방법[19]을 수정하여 수행했습니다. 2022년 귀리 샘플과 2023년 모든 밀 및 귀리 샘플의 검출 한계(LOD)/정량 한계(LOQ)는 각각 10/100 ppb와 3/40 ppb로 설정했습니다. 자세한 샘플 정보는 보충 정보 표 S2에서 확인할 수 있습니다.
소변 내 클로르메콰트 농도는 지리적 위치와 채취 연도별로 그룹화되었으며, 2017년 미주리주 메릴랜드 하이츠에서 채취한 두 샘플은 사우스캐롤라이나주 찰스턴에서 채취한 다른 2017년 샘플들과 함께 그룹화되었습니다. 클로르메콰트 검출 한계 미만의 샘플은 검출률을 2의 제곱근으로 나눈 값으로 처리했습니다. 데이터가 정규 분포를 따르지 않았으므로, 그룹 간 중앙값 비교에는 비모수적 크루스칼-왈리스 검정과 던의 다중 비교 검정을 사용했습니다. 모든 계산은 GraphPad Prism(보스턴, 매사추세츠)을 사용하여 수행되었습니다.
96개의 소변 샘플 중 77개(전체 소변 샘플의 80%)에서 클로르메콰트가 검출되었습니다. 2017년 및 2018~2022년과 비교했을 때, 2023년 샘플에서는 검출 빈도가 더 높았습니다. 각각 23개 샘플 중 16개(69%)와 17개(74%)에서 검출되었으며, 50개 샘플 중 45개(90%)에서 검출되었습니다(표 1). 2023년 이전에는 두 그룹에서 검출된 클로르메콰트 농도가 유사했지만, 2023년 샘플에서는 이전 연도 샘플보다 클로르메콰트 농도가 유의미하게 높았습니다(그림 1A,B). 2017년, 2018~2022년, 그리고 2023년 샘플에서 검출된 클로르메콰트 농도 범위는 각각 크레아티닌 1g당 0.22~5.4μg, 0.11~4.3μg, 그리고 0.27~52.8μg이었다. 2017년, 2018~2022년, 그리고 2023년 모든 샘플의 중앙값은 각각 0.46μg, 0.30μg, 그리고 1.4μg이었다. 이러한 데이터는 체내 클로르메콰트의 짧은 반감기를 고려할 때 노출이 지속될 수 있으며, 2017년에서 2022년 사이에는 노출 수준이 낮았고 2023년에는 노출 수준이 높아졌음을 시사한다.
각 소변 샘플의 클로르메콰트 농도는 평균값 위에 막대 그래프로, 오차 막대는 표준 오차(±)를 나타내는 단일 점으로 표시됩니다. 소변 내 클로르메콰트 농도는 크레아티닌 1g당 클로르메콰트(mcg) 단위로 선형 척도와 로그 척도로 표시됩니다. 통계적 유의성 검정에는 비모수 크루스칼-왈리스 분산 분석과 던의 다중 비교 검정을 사용했습니다.
2022년과 2023년에 미국에서 구입한 식품 샘플을 분석한 결과, 전통적인 귀리 제품 25개 중 2개를 제외한 모든 제품에서 클로르메콰트가 검출되었으며, 농도는 검출되지 않은 수준부터 최대 291μg/kg까지 다양했습니다. 이는 귀리에서 클로르메콰트가 존재함을 시사합니다. 채식주의자의 비율이 높은 지역에서는 2022년과 2023년에 수집된 샘플의 평균 클로르메콰트 농도가 각각 90μg/kg과 114μg/kg으로 유사한 수준을 보였습니다. 유기농 귀리 제품 8개 중 단 한 개 샘플에서만 17μg/kg의 클로르메콰트가 검출되었습니다. 또한, 검사한 밀 제품 9개 중 2개에서 각각 3.5μg/kg과 12.6μg/kg의 낮은 농도의 클로르메콰트가 검출되었습니다.
이는 미국에 거주하는 성인과 영국 및 스웨덴 이외의 인구에서 소변 내 클로르메콰트 측정에 대한 첫 번째 보고서입니다. 스웨덴의 1,000명 이상의 청소년을 대상으로 한 살충제 생물 모니터링 추세는 2000년부터 2017년까지 클로르메콰트 검출률이 100%임을 기록했습니다. 2017년 평균 농도는 크레아티닌 1g당 0.86마이크로그램의 클로르메콰트였으며 시간이 지남에 따라 감소한 것으로 보이며, 최고 평균 농도는 2009년의 2.77마이크로그램이었습니다. 영국에서는 생물 모니터링을 통해 2011년과 2012년 사이에 크레아티닌 1g당 15.1마이크로그램의 훨씬 높은 평균 클로르메콰트 농도가 발견되었지만, 이 샘플은 농업 지역에 거주하는 사람들에게서 수집되었습니다. 노출에는 차이가 없었습니다. 살포 사건[15]. 2017년부터 2022년까지 미국 표본을 대상으로 한 연구에서는 유럽의 이전 연구들에 비해 중간값이 더 낮게 나타났으며, 2023년 표본에서는 중간값이 스웨덴 표본과 유사했지만 영국 표본보다는 낮았습니다.
지역별 및 시점별 노출 정도의 차이는 농업 관행과 클로르메콰트 규제 현황의 차이를 반영하는 것일 수 있으며, 이는 궁극적으로 식품 내 클로르메콰트 함량에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 2023년 소변 샘플에서 검출된 클로르메콰트 농도는 이전 연도에 비해 유의미하게 높았는데, 이는 클로르메콰트 관련 EPA 규제 조치(2018년 클로르메콰트 식품 함량 제한 포함)의 변화를 반영하는 것일 수 있습니다. 이러한 조치는 향후 미국 식품 공급에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 2020년까지 귀리 섭취 기준을 상향 조정하는 등의 조치가 필요합니다. 이러한 조치는 캐나다 등으로부터 클로르메콰트로 처리된 농산물의 수입 및 판매를 허용할 수 있습니다. EPA 규제 변화와 2023년 소변 샘플에서 검출된 클로르메콰트 농도 상승 사이의 시차는 클로르메콰트를 사용하는 농업 관행 도입의 지연, 미국 기업의 무역 협정 협상 지연, 그리고 개인의 개입 등 여러 요인으로 설명될 수 있습니다. 기존 제품 재고 소진 및/또는 귀리 제품의 유통기한 연장으로 인해 귀리 구매에 차질이 발생하고 있습니다.
미국 소변 샘플에서 관찰된 클로르메콰트 농도가 잠재적인 식이 노출을 반영하는지 확인하기 위해, 2022년과 2023년에 미국에서 구매한 귀리 및 밀 제품에서 클로르메콰트 농도를 측정했습니다. 귀리 제품은 밀 제품보다 클로르메콰트를 더 자주 함유하고 있으며, 제품별 클로르메콰트 함량은 평균 104ppb로 다양하게 나타났습니다. 이는 미국과 캐나다로부터의 공급 차이로, 클로르메콰트로 처리된 귀리로 생산된 제품 간의 사용 여부 차이를 반영하는 것일 수 있습니다. 반면, 영국 식품 샘플에서는 빵과 같은 밀 기반 제품에서 클로르메콰트가 더 많이 검출되었으며, 2022년 7월부터 9월까지 영국에서 수집된 샘플의 90%에서 클로르메콰트가 검출되었습니다. 평균 농도는 60ppb입니다. 마찬가지로, 영국산 귀리 샘플의 82%에서 평균 1650ppb의 농도로 클로르메콰트가 검출되었는데, 이는 미국 샘플보다 15배 이상 높은 수치이며, 영국 샘플에서 관찰된 높은 소변 농도를 설명할 수 있을 것입니다.
생체 모니터링 결과에 따르면 2018년 이전에 클로르메콰트에 노출된 것으로 나타났지만, 클로르메콰트에 대한 식이 내성은 확립되지 않았습니다. 미국에서는 식품 내 클로르메콰트 규제 대상이 아니며, 미국에서 판매되는 식품의 클로르메콰트 농도에 대한 과거 데이터도 없지만, 클로르메콰트의 짧은 반감기를 고려할 때 이러한 노출은 식이성 노출일 가능성이 높습니다. 또한, 밀 제품과 계란 분말에 함유된 콜린 전구체는 식품 가공 및 제조 과정에서 사용되는 고온에서 자연적으로 클로르메콰트를 생성하며, 이로 인해 5~40ng/g 범위의 클로르메콰트 농도가 나타날 수 있습니다. 식품 검사 결과, 유기농 귀리 제품을 포함한 일부 샘플에서는 자연 발생 클로르메콰트 연구에서 보고된 수준과 유사한 농도의 클로르메콰트가 검출되었지만, 다른 많은 샘플에서는 더 높은 농도의 클로르메콰트가 검출되었습니다. 따라서 2023년까지 소변에서 관찰된 클로르메콰트 농도는 식품 가공 및 제조 과정에서 생성된 클로르메콰트에 대한 식이 노출 때문일 가능성이 큽니다. 2023년에 관찰된 수치는 자연적으로 생성된 클로르메콰트와 농업에서 클로르메콰트로 처리된 수입 제품에 대한 식이 노출 때문일 가능성이 높습니다. 샘플 간 클로르메콰트 노출량의 차이는 지리적 위치, 다양한 식습관, 또는 온실 및 묘목장에서 클로르메콰트 사용으로 인한 직업적 노출 때문일 수도 있습니다.
본 연구는 저노출 인구에서 클로르메콰트의 잠재적 식이 공급원을 완전히 평가하기 위해서는 더 큰 표본 크기와 더 다양한 클로르메콰트 처리 식품 샘플이 필요함을 시사합니다. 향후 연구에서는 과거 소변 및 식품 샘플 분석, 식이 및 직업 설문 조사, 미국 내 일반 및 유기농 식품의 클로르메콰트 지속적인 모니터링, 그리고 생체 모니터링 샘플 분석을 통해 미국 인구의 클로르메콰트 노출 공통 요인을 규명하는 데 도움이 될 것입니다.
향후 미국에서 소변 및 식품 샘플에서 검출되는 클로르메콰트 수치가 증가할 가능성은 아직 확정되지 않았습니다. 현재 미국에서는 수입 귀리와 밀 제품에만 클로르메콰트 사용이 허용되어 있지만, 환경보호청(EPA)은 국내 비유기농 작물에 대한 농업적 사용을 검토하고 있습니다. 만약 국내에서의 클로르메콰트 사용이 승인되고, 해외 및 국내에서 클로르메콰트가 널리 사용되고 있는 상황에서, 귀리, 밀 및 기타 곡물 제품의 클로르메콰트 수치가 계속 상승하여 클로르메콰트 노출 수준이 높아질 수 있습니다. (미국 전체 인구 기준)
본 연구 및 다른 연구에서 측정된 소변 내 클로르메콰트 농도는 개별 샘플 제공자가 미국 환경보호청(EPA)에서 발표한 참고 용량(RfD)(체중 1kg당 0.05mg/일)보다 낮은 수준의 클로르메콰트에 노출되었음을 나타내므로 허용 가능한 수준입니다. 일일 섭취량은 유럽 식품안전청(EFSA)에서 발표한 일일 허용 섭취량(ADI)(체중 1kg당 0.04mg/일)보다 몇 자릿수 낮습니다. 그러나 클로르메콰트에 대한 기존 독성 연구 결과에 따르면 이러한 안전 기준치를 재평가할 필요가 있을 수 있습니다. 예를 들어, 현재 RfD 및 ADI(각각 체중 1kg당 0.024mg/일 및 0.0023mg/일)보다 낮은 용량에 노출된 쥐와 돼지에서 생식 능력이 감소하는 것으로 나타났습니다. 또 다른 독성학 연구에서, 임신 중 무영향관찰수준(NOAEL)인 5mg/kg(미국 환경보호청의 참조 용량 계산에 사용됨)에 해당하는 용량에 노출될 경우 태아의 성장 및 신진대사 변화뿐 아니라 체성분 변화도 나타나는 것으로 밝혀졌습니다. 또한, 규제 기준치는 생식계에 영향을 미칠 수 있는 화학물질 혼합물의 유해성을 고려하지 않습니다. 이러한 혼합물은 개별 화학물질에 노출될 때보다 낮은 용량에서도 상승적 또는 가산적 효과를 나타내어 생식 건강에 잠재적인 문제를 야기할 수 있는 것으로 나타났습니다. 현재의 노출 수준, 특히 유럽과 미국의 일반 인구에서 높은 노출 수준에 따른 결과에 대한 우려가 커지고 있습니다.
미국에서 새로운 화학물질 노출을 조사한 이번 예비 연구에 따르면, 클로르메콰트는 미국 식품, 특히 귀리 제품에서 검출되었으며, 미국인 약 100명으로부터 채취한 소변 샘플 대부분에서도 검출되어 지속적인 클로르메콰트 노출 가능성을 시사합니다. 더욱이, 이러한 데이터의 추세는 노출 수준이 증가했으며 앞으로도 계속 증가할 수 있음을 보여줍니다. 동물 연구에서 클로르메콰트 노출과 관련된 독성학적 우려, 유럽 국가(그리고 이제 미국에서도 가능성이 높음)에서 일반 인구의 클로르메콰트 노출이 광범위하게 이루어지고 있다는 점, 그리고 역학 및 동물 연구 결과를 종합해 볼 때, 식품과 인체 내 클로르메콰트 모니터링의 필요성이 시급합니다. 특히 임신 중에는 환경적으로 중요한 노출 수준에서 이 농업용 화학물질이 건강에 미칠 수 있는 잠재적 위험성을 파악하는 것이 중요합니다.
게시 시간: 2024년 6월 4일