Ex) Article Title, Author, Keywords
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J Environ Health Sci. 2024; 50(6): 439-445
Published online December 31, 2024 https://doi.org/10.5668/JEHS.2024.50.6.439
Copyright © The Korean Society of Environmental Health.
Dahee Han1 , Mi Jeong Kim1 , Jio Jeong1 , Yeonseo Cho1 , Kyung-Hwa Choi2 , Yong Min Cho1*
한다희1, 김미정1, 정지오1, 조연서1, 최경화2, 조용민1*
Correspondence to:*Institute for Environmental Health, Seokyeong University, 124 Seokyeong-ro, Seongbuk-gu, Seoul 02713, Republic of Korea
Tel: +82-2-940-2928
Fax: +82-2-940-7616
E-mail: neworder@skuniv.ac.kr
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ㆍ Air pollution decreased after COVID pandemic compared to the pre-COVID period.
ㆍ Urinary concentrations of air pollutants or their metabolites also decreased after COVID pandemic.
Background: COVID19 changed the lives of people all over the world, including emissions and exposure to environmental pollutants.
Objectives: This study aimed to determine whether there was a difference between the concentration of air pollutants and the internal exposure levels of the South Korean general population before and after the outbreak of the COVID19 pandemic.
Methods: For the period from 2018 to 2020, when the Korean National Health and Environmental Survey (KoNEHS) Cycle 4 was conducted, 2018~2019 was classified as pre-COVID and 2020 as COVID, respectively. Air pollution data during this period were obtained from Air Korea (www.airkorea.or.kr). KoNEHS cycle 4 data were used as biomonitoring data to determine internal exposures.
Results: During the COVID period, the concentrations of particulate matter (18.0% for PM2.5 and 18.4% for PM10) significantly decreased compared to pre-COVID. Concentrations of volatile organic compounds and polycyclic aromatic hydrocarbons also decreased, but not to a statistically significant degree. The concentrations of urinary mercury, 1-hydroxyphenanthrene, 2-hydroxyfluorene, cadmium and 1-hydroxyryrene from KoNEHS data decreased significantly during the COVID period.
Conclusions: This study suggests that air pollution and internal exposure levels during COVID were lower than during the pre-COVID pandemic period. These findings indicate that lifestyle changes and reduced activities during the pandemic may have contributed to the observed decrease in environmental exposure.
KeywordsCOVID-19, biomonitoring, KoNEHS, pandemic, air pollution
2019년 12월 코로나바이러스감염증-19 (이하 ‘코로나-19’) 발생 이후, 2020년 1월 우리나라에서 첫 번째 코로나-19 대유행이 시작되었다. 이에 따라 2020년 2월 29일에 처음 사회적 거리두기 조치를 실시하였으며, 2021년 11월 1일부터 단계적 일상회복이 도입되었다.1) 2020년에는 2019년에 비해 산업 생산량이 감소하는 경향을 보였으며,2) 유동인구 및 교통량 또한 감소하였다.2-4) 실제로 여러 선행연구에서 코로나-19 유행 이후 우리나라 대기 중 PM2.5, PM10, NO2, CO 등의 대기오염물질 농도가 감소한 것으로 나타났다.5-7)
금속류, 다환방향족탄화수소(polyaromatic hydrocarbons, PAHs), 휘발성유기화합물(volatile organic compounds, VOCs) 등은 대표적인 대기오염물질로, 자연 중에 존재하기도 하지만 주로 산업 또는 농업, 연소 등의 인간 활동을 통해 환경 중으로 배출된다.8-10) 코로나-19로 인한 사회적 거리두기 조치가 산업활동과 교통량의 감소를 통하여 대기오염물질의 배출을 감소시켰다면, 일반인구집단에 대한 대기오염물질 노출량을 줄이는 효과가 있었을 것으로 추론할 수 있다. 인도에서는 코로나-19 락다운 기간 동안 도로 중 블랙 카본과 PAHs 농도가 감소하였고,11) 2022년 로마에서 수행된 연구에서는 코로나-19로 인한 락다운 기간(2020년)에 소변 중 S-phenylmercapturic acid (SPMA), 6-hydroxynitropyrene, 1-hydroxypyrene (1-OHP)은 락다운 종료 후(2021년) 대비 20~30% 낮았으며 소변 중 붕소, 코발트, 구리 농도 또한 락다운 기간 동안 유의하게 낮았다는 보고가 전해진다.12) 그러나 이 외에 전세계적으로 코로나-19 유행 시기에 일반인구집단에서 대기오염물질 노출 감소를 조사한 연구는 미흡한 실정이며, 우리나라에서도 코로나-19 기간 동안 대기오염물질의 감소는 확인되었으나 이러한 대기오염 개선이 국민들의 대기오염물질 노출 감소로 이어졌는지에 대한 보고는 아직까지 없는 것으로 파악된다.
우리나라 국민들의 환경유해물질 내적노출 수준에 대한 국가공식 통계로 매 3년마다 수행되는 국민환경보건 기초조사(이하 ‘기초조사’)는 국가 환경보건 정책의 기초자료를 생산하고 정책 방향을 제시하는 역할을 한다.13) 2018년부터 2020년까지 수행된 제4기 기초조사는 코로나-19 발생 전인 2018~2019년과 코로나-19 기간인 2020년 모두를 포함하고, 연도별로 우리나라를 대표하는 모집방식을 적용하고 있어 코로나-19 발생 전후의 국민 환경유해물질 노출수준을 비교하는 것이 가능하다.
따라서 본 연구는 우리나라 대기측정망 자료를 이용해 코로나-19 발생 이후 대기오염수준의 변화를 확인하고, 제4기 기초조사 자료를 통해 코로나-19 발생 전후로 우리나라 국민의 소변 중 주요 대기오염물질(금속류, PAHs, VOCs)의 노출수준을 비교하고자 하였다.
코로나-19 발생 전후 우리나라 대기오염물질 농도 변화를 확인하기 위해 한국환경공단 에어코리아(www.airkorea.or.kr)를 통해 전국 측정소에서 2018년 1월부터 2020년 12월까지 측정한 월별 PM10, PM2.5, PAHs (16종), VOCs (16종), 카드뮴 자료를 제공받았다. 검출한계를 확인할 수 없었으므로 불검출 값은 0으로 대체하여 사용하였다. VOCs 중 vinyl chloride와 1,2-dichloroethane, PAHs 중 naphthalene, acenaphthylene, acenaphthene, fluorene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benzo(g/h/i)perylene은 2018년 7월부터 측정되어 분석에 포함되었다. VOCs 16종의 결과값을 모두 합산하여 ΣVOCs로, PAHs 16종의 결과값을 모두 합산하여 ΣPAHs로 사용하였다.
제4기 기초조사에서는 2015년 인구주택총조사 결과의 전체 조사구 중 섬, 기숙 시설, 특수 사회시설, 관광호텔 및 외국인 조사구를 제외한 아파트 조사구와 일반 조사구, 신축아파트 현황, 해안층, 대기 중금속 측정망 지역을 표본 추출틀로 사용하여 목표 모집단인 대한민국에 거주하는 모든 가구 내의 만 19세 이상 가구원 전체에 대하여 대표성 있는 표본을 추출할 수 있도록 하였다. 이를 지역적 행정구역 구분과 해안층으로 분류하고, 아파트 조사구와 일반 조사구로 분류하였으며 각 지역별 표본배분은 인구제곱근비례배분법을 적용하여 조사대상자가 수도권 및 인구밀집지역에 많이 배분되는 것을 방지하였다. 최종적으로 245개 표본 조사구 내에서 외국인 가구 등을 제외한 적합가구 중 계통 추출법을 이용하여 15개 표본 가구를 선정하였으며, 표본 가구 내 만 19세 이상 모든 가구원을 조사대상자로 선정하였다. 또한 표본추출에 따른 추출률의 차이와 응답률 등을 이용해 추정의 정확도를 높일 수 있도록 가중치를 부여하였다. 기초조사 가중치는 각 표본 조사구에 대한 표본추출률의 역수와 표본 조사구에서 가구조사 착수율의 역수를 곱하여 산출하고, 2018~2020년 인구주택총조사의 평균값을 모집단 정보로 사용하여 가중치를 조정하였다. 본 연구는 제4기 기초조사에 참여한 성인 4,238명을 대상으로 하였다.
대상자의 인구사회학적 특성 및 생활습관을 조사하기 위해 가구 공통 설문과 개인 설문으로 나누어 가구 소득, 흡연 여부, 배달음식 섭취 빈도, 실외활동시간 등에 대해 설문조사를 수행하였다. 제4기 기초조사는 국립환경과학원 연구윤리위원회의 심의를 받았으며(NIER-2018-BR-003-02), 본 연구는 연구의 목적 및 방법, 연구대상자 개인정보보호대책 등에 대하여 서경대학교 기관생명윤리위원회의 심의를 받았다 (SKUIRB-2024-01-050).
제4기 기초조사 참여에 동의한 4,238명의 성인들이 제공한 소변 시료는 금속류 및 PAHs 대사체, VOCS 대사체 등의 분석에 사용되었다. 소변 중 수은은 골드아말감 수은전용분석기(Gold amalgamation direct mercury analyzer, DMA-80, Milestones, Italy)를 이용하여 분석하였고, 카드뮴은 흑연로 원자흡광분석기(Graphite-Atomic absorption spectrometer, 900Z, Perkin Elmer, Waltham, MA, USA)를 이용하였다. PAHs 대사체 4종(1-OHP, 2-naphthol [2-NAP], 2-hydroxyfluorene [2-OHFlu], 1-hydroxyphenanthrene [1-OHPhe])은 기체크로마토그래피 질량검출기(Gas chromatograph-mass spectrometry, Clarus 600T, Perkin Elmer, USA)로 분석하였으며, VOCs 대사체 2종(trans, trans-muconic acid [t,t-MA], benzylmercapturic acid [BMA])는 고성능 액체크로마토그래피 질량분석기(High-performance liquid chromatograph-mass spectrometry, API Triple Quad 5500, Sciex, Toronto, Canada)를 이용하여 분석하였다. 생체시료의 전처리 방법과 분석 조건 및 시약에 대한 내용은 제4기 국민환경보건 기초조사 생체시료 중 환경유해물질 분석매뉴얼(중금속/유기화합물)에 자세히 기술되어 있다.14,15) 검출한계(Limit of detection, LOD) 미만인 값은 LOD/√2 로 변환하여 사용하였다.
본 연구에서는 제4기 기초조사 수행기간 중 2018~2019년을 코로나-19 발생 전(이하 ‘pre-COVID’), 2020년을 코로나-19 발생 후(이하 ‘COVID’)로 보았다. 또한 사회경제적 활동량을 고려하여, 시기별로 모집된 대상자 연령대의 차이로 인한 영향을 통제하고자 전체 성인 중 젊은 성인(39세 이하), 고령자(60세 이상)를 층화 분석하였다.
소변 중 환경유해인자 농도는 정규분포를 나타내지 않고 우로 치우친(right skewed) 분포를 보였으므로 자연로그 변환하였으나, 변환 후에도 정규분포를 보이지 않았으므로 비모수 검정을 수행하였다. 반면 에어코리아에서 제공받은 대기오염물질 농도 자료는 정규분포를 보였으므로 자연로그로 변환하지 않고 통계분석에 사용하였다.
코로나-19 발생 전후로 모집된 대상자의 인구사회학적 특성을 비교하기 위해 독립표본 t 검정과 카이제곱 검정을 수행하였으며, 코로나-19 발생 전후 대기오염수준 비교를 위해 독립표본 t 검정을 수행하였다. 또한 ‘emmeans’ 패키지를 이용해 연령, 성별을 보정한 코로나-19 발생 전후 소변 중 환경유해물질 보정평균을 산출하고, 이를 Mann-Whitney U test를 수행하여 비교하였다. 통계분석 프로그램은 R 4.3.2 (R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria)을 사용하였고, 양측 유의수준이 0.05 미만일 때 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 보았다.
Table 1과 Fig. 1은 우리나라 대기측정망 자료를 이용한 대기오염수준 변화를 보여준다. COVID 시기에 카드뮴을 제외한 모든 대기오염물질 농도가 최대 40.4%까지 감소한 것으로 나타났다. 물질별로는 PM2.5 18.0% (p<0.001), PM10 18.4% (p<0.001), benzene 16.6% (p=0.006), benzo[a]pyrene 40.4% (p<0.001), phenanthrene 37.8% (p<0.001), fluorene이 33.5% (p<0.001) 감소하였다. ΣVOCs 4.5%, ΣPAHs 12.4%, naphthalene 5.2% 감소하였으나 유의한 차이는 없었다.
Table 1 Air pollution before and after COVID outbreak
Pre-COVID (2018~2019) | COVID (2020) | Change (%) pre-COVID vs COVID | p-value* | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
N | Mean±SD | N | Mean±SD | ||||
PM (μg/m3) | |||||||
PM2.5 | 9,264 | 23.2±9.3 | 6,155 | 19.0±6.4 | –18.0 | <0.001 | |
PM10 | 9,588 | 41.3±14.5 | 6,155 | 33.7±9.8 | –18.4 | <0.001 | |
VOCs (ppb)† | |||||||
TVOC | 775 | 3.910±6.224 | 465 | 3.734±4.869 | –4.5 | 0.603 | |
Benzene | 775 | 0.239±0.334 | 465 | 0.199±0.175 | –16.6 | 0.006 | |
Toluene | 775 | 1.684±2.926 | 465 | 1.665±2.830 | –1.2 | 0.909 | |
PAHs (ng/m3)‡ | |||||||
ΣPAHs | 838 | 8.162±9.665 | 481 | 7.150±8.222 | –12.4 | 0.054 | |
Benzo[a]pyrene | 838 | 0.193±0.334 | 481 | 0.115±0.186 | –40.4 | <0.001 | |
Naphthalene‡ | 646 | 0.341±0.741 | 481 | 0.323±0.962 | –5.2 | 0.728 | |
Phenanthrene‡ | 646 | 0.931±1.377 | 481 | 0.579±0.996 | –37.8 | <0.001 | |
Fluorene‡ | 646 | 3.505±3.136 | 481 | 2.330±2.784 | –33.5 | <0.001 | |
Metals (ng/m3) | |||||||
Cadmium | 1,308 | 0.689±1.345 | 748 | 0.731±1.321 | 6.1 | 0.494 |
SD: standard deviation, PM: particulate matter, VOCs: volatile organic compounds, TVOC: total volatile organic compounds, PAHs: polyaromatic hydrocarbons.
*p-values were calculated by Student’s t-test.
†Vinyl chloride, 1,2-dichloroethane were measured since 2018.07.
‡Naphthalene, acenaphthylene, acenaphthene, fluorene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benzo(g/h/i)perylene were measured since 2018.07.
본 연구 대상자 4,238명 중 3,016명은 pre-COVID 시기(2018~2019년)에, 1,222명은 COVID 시기(2020년)에 기초조사에 참여하였다(Table 2). Pre-COVID 시기의 대상자 평균 연령은 52.0세로 COVID 시기의 대상자 평균 연령인 50.7세보다 유의하게 높았다(p<0.001). 연령대를 범주화하여 교차분석한 결과에서도 pre-COVID 시기에는 30대 이하의 비율이 21.2%로 COVID 시기에 비해 낮았고 60세 이상의 비율은 37.7%로 더 높았으며 연령대 별 비율은 시기에 따라 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.001). 또한 pre-COVID 시기 대상자 중에는 남성이 56.7%로 더 많았으나 COVID 시기에는 여성이 52.3%로 더 많았다. 시기별로 모집된 대상자의 성비 또한 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p=0.008). 가중치를 부여했을 때 pre-COVID 시기의 조사 결과는 우리나라 국민 29,592,097명을 대표하였고, COVID 시기의 조사 결과는 14,305,983명을 대표하는 것으로 나타났으며, 시기별로 모집된 대상자의 연령, 성비에는 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.001).
Table 2 General characteristics of the KoNEHS participants
Variables | Raw n (%) | Weighted n (%) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Pre-COVID (2018~2019) | COVID (2020) | p-value | Pre-COVID (2018~2019) | COVID (2020) | p-value | ||
All, n (%) | 3,016 (100.0) | 1,222 (100.0) | 29,592,097 (100.0) | 14,305,983 (100.0) | |||
Age, years, mean±SD | 52.0±15.0 | 50.7±15.7 | <0.001* | 48.7±15.9 | 45.1±17.2 | <0.001* | |
19~39 | 639 (21.2) | 341 (27.9) | <0.001† | 9,166,465 (31.0) | 6,315,932 (44.1) | <0.001† | |
40~59 | 1,241 (41.1) | 452 (37.0) | 12,317,090 (41.6) | 4,567,033 (31.9) | |||
≥60 | 1,136 (37.7) | 429 (35.1) | 8,108,542 (27.4) | 3,423,018 (23.9) | |||
Sex | |||||||
Male, n (%) | 1,711 (56.7) | 583 (47.7) | 0.008† | 15,340,604 (51.8) | 6,689,475 (46.8) | <0.001† | |
Female, n (%) | 1,305 (43.3) | 639 (52.3) | 14,251,493 (48.2) | 7,616,508 (53.2) |
SD: standard deviation.
*p-values were calculated by Student’s t-test.
†p-values were calculated by chi-squared test.
제4기 기초조사 대상자들의 코로나-19 발생 전후 소변 중 환경유해인자 농도를 연령, 성별을 보정하여 나타낸 결과는 Table 3, Fig. 2와 같다. 우리나라 전체 성인을 대상으로 했을 때 소변 중 Hg, Cd, 1-OHP, 2-OHFlu, 1-OHPhe 노출수준은 pre-COVID 시기에 비해 COVID 시기에 통계적으로 유의하게 감소한 반면(p<0.001), 2-NAP와 BMA는 COVID 시기에 유의하게 증가한 것으로 나타났다(각각 p=0.004, p<0.001). 소변 중 t,t-MA는 COVID 기간에 다소 증가했으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p=0.919). 40세 미만의 젊은 성인에서도 이와 같은 경향을 확인할 수 있었으나, 60세 이상의 고령자에서는 코로나-19 발생 전후 BMA 농도에 유의한 차이가 없었다(p=0.140).
Table 3 Adjusted means and 95% confidence intervals of urinary biomarkers before and after COVID (μg/g creatinine)
Urinary biomarkers | Pre-COVID* (2018~2019) | COVID* (2020) | Change (%) pre-COVID vs COVID | p-value† |
---|---|---|---|---|
Total subjects | ||||
N | 3,016 | 1,222 | ||
Hg | 0.30 (0.29~0.30) | 0.24 (0.23~0.25) | –18.9 | <0.001 |
Cd | 0.47 (0.46~0.49) | 0.28 (0.27~0.30) | –40.4 | <0.001 |
OHP | 0.17 (0.16~0.18) | 0.08 (0.07~0.08) | –53.7 | <0.001 |
NAP | 2.75 (2.62~2.86) | 3.00 (2.81~3.22) | 9.4 | 0.004 |
OHFlu | 0.28 (0.27~0.29) | 0.20 (0.19~0.21) | –28.8 | <0.001 |
OHPhe | 0.10 (0.09~0.10) | 0.08 (0.07~0.08) | –20.5 | <0.001 |
t,t-MA | 53.52 (51.94~55.70) | 52.98 (50.40~55.70) | –1.0 | 0.919 |
BMA | 4.26 (4.14~4.44) | 4.95 (4.66~5.21) | 16.2 | 0.001 |
Young adults (<40 years) | ||||
N | 638 | 341 | ||
Hg | 0.29 (0.27~0.31) | 0.26 (0.24~0.28) | –10.4 | 0.005 |
Cd | 0.25 (0.23~0.27) | 0.12 (0.11~0.14) | –51.8 | <0.001 |
OHP | 0.18 (0.17~0.20) | 0.08 (0.07~0.09) | –55.1 | <0.001 |
NAP | 3.00 (2.72~3.29) | 3.67 (3.25~4.18) | 22.1 | 0.014 |
OHFlu | 0.28 (0.26~0.30) | 0.23 (0.20~0.25) | –18.1 | 0.007 |
OHPhe | 0.10 (0.09~0.11) | 0.08 (0.07~0.09) | –18.1 | 0.011 |
t,t-MA | 62.80 (57.97~68.03) | 62.80 (56.26~70.11) | 0.0 | 0.873 |
BMA | 3.25 (3.00~3.53) | 4.14 (3.71~4.62) | 27.1 | 0.001 |
Elderly (≥60 years) | ||||
N | 1,136 | 429 | ||
Hg | 0.31 (0.27~0.29) | 0.22 (0.20~0.24) | –28.1 | <0.001 |
Cd | 0.67 (0.63~0.71) | 0.47 (0.42~0.51) | –30.0 | 0.001 |
OHP | 0.15 (0.14~0.16) | 0.07 (0.07~0.08) | –51.3 | <0.001 |
NAP | 2.47 (2.30~2.65) | 2.64 (2.36~2.95) | 6.9 | 0.284 |
OHFlu | 0.27 (0.25~0.29) | 0.18 (0.16~0.20) | –34.9 | <0.001 |
OHPhe | 0.10 (0.09~0.10) | 0.07 (0.07~0.08) | –24.4 | <0.001 |
t,t-MA | 46.99 (44.70~49.90) | 45.60 (41.68~49.40) | –3.0 | 0.352 |
BMA | 5.53 (5.16~5.87) | 5.99 (5.42~6.69) | 8.3 | 0.140 |
OHP: 1-hydroxypyrene, NAP: 2-naphthol, OHFlu: 2-hydroxyfluorene, OHPhe: 1-hydroxyphenanthrene, t,t-MA: trans,trans-muconic acid, BMA: benzylmercapturic acid.
*Age and gender were adjusted for adjusted means.
†Variables were ln-transformed and p-values were calculated by Mann-Whitney U test.
코로나-19는 우리나라를 비롯한 전세계인들의 생활에 큰 영향을 주었다. 사회적 거리두기는 이동의 제한, 산업활동의 축소를 통한 대기오염물질의 배출 감소와 대기오염 개선 효과를 가져왔고, 이는 여러 연구들을 통해서도 증명되었다. Ju 등(2021)6)의 연구에서, 2020년 3월 우리나라의 대기 중 PM2.5, PM10, NO2, CO 농도는 2019년 연평균에 비해 17~45%까지 유의하게 감소했다. Lee와 Finerman (2021)2)은 코로나-19 환자 발생과 교통량 변화에 초점을 맞추어 대기오염 기여도를 확인하였는데, 2020년부터 2021년 사이에 코로나-19 환자 수의 증가는 교통량을 감소시켜 PM10, PM2.5, CO, NO2, O3의 감소와 연관이 있다고 보고하였다.
본 연구에서 대기 중 미세먼지(PM10 및 PM2.5) 농도는 코로나-19 발생 전후로 크게 감소하였다. 금속류는 미세먼지를 구성하는 대표적인 성분이므로,16) 미세먼지 농도의 감소와 함께 금속류 농도 역시 감소로 이어지지만 본 연구에서 대기 중 카드뮴의 농도는 의미 있는 증감을 보이지 않았다. 본 연구에서 활용한 대기 중 금속류 자료는 대기 중금속 측정망의 자료로, 도시 지역 또는 산업단지 인근지역에 설치된 대기 중금속 측정망은 전국 단위의 미세먼지 측정망과 일치하지 않으므로 본 연구에서 확인한 미세먼지 감소 추세와 다른 결과를 보였을 수 있다. 또한 도시나 산업단지 지역의 경우 토양에 축적된 금속 원소가 재비산 등을 통해 대기 중으로 배출되는 경우가 많은데 카드뮴은 납, 구리, 아연, 니켈 등에 비하여 토양에 흡착되는 양이 상대적으로 적어,17) 사회적 거리두기로 인한 교통량 감소의 영향을 적게 받았을 가능성이 있다. 그럼에도 불구하고, 전국 단위의 미세먼지 농도 감소는 전국민의 카드뮴 노출 저감을 불러왔을 것으로 예측할 수 있고 이는 제4기 기초조사에서 나타난 전국민 대표 소변 중 카드뮴 농도의 유의한 감소를 통하여 확인할 수 있다.
제4기 기초조사에서, COVID 시기에 우리나라 국민의 소변 중 Hg, Cd, 1-OHP, 2-OHFlu, 1-OHPhe 노출수준은 통계적으로 유의하게 감소하였다. 로마에서 수행된 선행연구에서 락다운 기간 동안 참가자들의 소변 중 1-OHP는 락다운 종료 이후보다 낮게 나타나 본 연구결과와 유사하였으나, SPMA와 2-NAP 또한 락다운 기간에 더 낮았다.12) 본 연구에서는 2-NAP와 BMA는 유의하게 증가하여 선행연구와 다른 결과를 보였는데, Jin 등(2021)18)은 석유 유래 물질로 제조한 의료용 마스크 착용으로 인해 naphthalene과 VOCs에 노출될 수 있다고 보고하였다. 해당 연구에서 특히 naphthalene은 마스크에 함유된 PAHs 중 80%를 차지했으며, 마스크를 착용했을 때 마스크와 얼굴 사이에서 측정한 톨루엔 농도는 착용 후 4시간까지 대기 중 농도보다 높았다. 마스크 착용을 통해 일부 유해인자에 노출될 가능성을 고려한다면, 로마의 선행연구12)와 본 연구 결과의 차이는 이탈리아와 우리나라의 마스크에 대한 인식 및 착용 행태에 따른 차이일 수 있다.19,20) 또한 대기 중 VOCs 농도는 일반적으로 실외보다 실내에서 더 높은 경향을 보이고, 특히 남미나 유럽 국가에 비해 아시아 국가에서 더 높게 나타난다.21)
본 연구에서 대상으로 한 금속류, PAHs, VOCs는 실외대기환경을 통합 흡입 경로로만 노출되는 물질이 아니다. 잘 알려진 바와 같이, 금속류는 오염된 식품이나 해산물 섭취, 금속 성분을 함유한 생활화학제품, 흡연, 직업적 노출 등에 의하여 노출된다.9) PAHs와 VOCs 역시 직업적 노출과 흡연 등이 노출원인이 될 수 있으며, 연소 활동, 가공식품 섭취, 실내 인테리어와 생활화학제품 등을 통하여 노출될 수 있다.10,21-23) 본 연구에서는 코로나-19 기간 동안의 대기환경 개선이 생체지표 농도 감소에 직접적인 영향을 준 것인지는 확인할 수 없었지만, 2020년의 대기오염지표와 생체지표 농도의 변화가 서로 연관되어 있을 가능성을 배제할 수 없다. 특히 우리나라에서는 사회적 거리두기 지침과 함께 창문 개방 등을 통해 하루 최소 2회 이상 환기를 권고하였으므로,24) 대기오염의 개선이 국민들의 체내 오염물질 노출수준을 낮추는데 효과가 있었을 것으로 기대할 수 있다. 이러한 환경오염물질들이 일반인구집단에게 암, 생식독성과 변이원성, 다양한 종류의 만성질환을 유발하고 조기사망을 초래한다는 점을 감안한다면,9,16,23,25) 향후 코로나-19로 인한 대기오염 개선이 환경성질환 저감 효과로 이어졌는지에 대한 연구도 필요할 것이다.
본 연구의 제한점으로는, 1) 2018~2020 3년 전체 대상자를 통합했을 때 전국을 대표하는 표본인데, 2018~2019년과 2020년으로 분리했을 때 각 표본의 지역적 분포와 인구사회학적 특성에 차이가 없다고 단정할 수 없다. 본 연구에서 연도별로 모집된 대상자들의 거주 지역은 확인할 수 없었으나, 인구사회학적 특성 중 특히 연령의 영향을 통제하기 위해 젊은 성인과 고령자를 연령 층화하여 분석하였다. 2) 대기오염물질은 계절의 영향을 많이 받는데 본 연구에서는 이를 확인할 수 없었다. 3) 본 연구에서 확인한 노출 감소 효과는 코로나-19로 인한 사회적 거리두기의 영향이라고 해석할 수 있으나, 2024년 기준 사회적 거리두기가 완전히 해제되었으므로 2020년의 노출 감소 효과가 현재까지 지속되고 있다고 볼 수 없다. 4) 노출 감소 효과에 대기오염 개선뿐 아니라 사회적 거리두기 및 재택근무 권고에 따른 실외활동 감소가 기여했을 가능성을 배제할 수 없다.
그럼에도 불구하고 본 연구는 코로나-19 발생 전후 대기오염수준의 변화와 이에 따른 우리나라 국민의 환경유해인자 노출수준을 비교 평가했다는 의미를 가진다.
코로나-19는 수년간 사회 전반에 걸쳐 많은 것들을 바꾸어 놓았다. 이러한 변화는 대기환경에도 영향을 주었으며, 대기오염물질에 대한 국민 노출 수준에도 영향을 준 것으로 여겨진다. 본 연구는 코로나-19가 대기오염의 저감을 가져왔다는 기존의 연구결과들을 뒷받침하며, 이러한 대기오염의 저감이 국민들의 대기오염물질 노출수준의 저감을 가져왔을 가능성을 제시한다.
본 연구는 환경부 국립환경과학원 제4기 국민환경보건 기초조사 자료(NIER-GP2022-016)를 제공받았습니다. 또한 본 연구는 2024년도 환경부 주관 「화학물질 안전관리 전문 인력 양성 사업」의 화학물질 특성화대학원 지원 사업을 통한 성과물임을 밝힙니다.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
한다희(박사과정), 김미정(석사과정), 정지오(학사과정),
조연서(연구원), 최경화(교수), 조용민(교수)
J Environ Health Sci. 2024; 50(6): 439-445
Published online December 31, 2024 https://doi.org/10.5668/JEHS.2024.50.6.439
Copyright © The Korean Society of Environmental Health.
Dahee Han1 , Mi Jeong Kim1 , Jio Jeong1 , Yeonseo Cho1 , Kyung-Hwa Choi2 , Yong Min Cho1*
1Institute for Environmental Health, Seokyeong University, 2Department of Preventive Medicine, Dankook University College of Medicine
Correspondence to:*Institute for Environmental Health, Seokyeong University, 124 Seokyeong-ro, Seongbuk-gu, Seoul 02713, Republic of Korea
Tel: +82-2-940-2928
Fax: +82-2-940-7616
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Background: COVID19 changed the lives of people all over the world, including emissions and exposure to environmental pollutants.
Objectives: This study aimed to determine whether there was a difference between the concentration of air pollutants and the internal exposure levels of the South Korean general population before and after the outbreak of the COVID19 pandemic.
Methods: For the period from 2018 to 2020, when the Korean National Health and Environmental Survey (KoNEHS) Cycle 4 was conducted, 2018~2019 was classified as pre-COVID and 2020 as COVID, respectively. Air pollution data during this period were obtained from Air Korea (www.airkorea.or.kr). KoNEHS cycle 4 data were used as biomonitoring data to determine internal exposures.
Results: During the COVID period, the concentrations of particulate matter (18.0% for PM2.5 and 18.4% for PM10) significantly decreased compared to pre-COVID. Concentrations of volatile organic compounds and polycyclic aromatic hydrocarbons also decreased, but not to a statistically significant degree. The concentrations of urinary mercury, 1-hydroxyphenanthrene, 2-hydroxyfluorene, cadmium and 1-hydroxyryrene from KoNEHS data decreased significantly during the COVID period.
Conclusions: This study suggests that air pollution and internal exposure levels during COVID were lower than during the pre-COVID pandemic period. These findings indicate that lifestyle changes and reduced activities during the pandemic may have contributed to the observed decrease in environmental exposure.
Keywords: COVID-19, biomonitoring, KoNEHS, pandemic, air pollution
2019년 12월 코로나바이러스감염증-19 (이하 ‘코로나-19’) 발생 이후, 2020년 1월 우리나라에서 첫 번째 코로나-19 대유행이 시작되었다. 이에 따라 2020년 2월 29일에 처음 사회적 거리두기 조치를 실시하였으며, 2021년 11월 1일부터 단계적 일상회복이 도입되었다.1) 2020년에는 2019년에 비해 산업 생산량이 감소하는 경향을 보였으며,2) 유동인구 및 교통량 또한 감소하였다.2-4) 실제로 여러 선행연구에서 코로나-19 유행 이후 우리나라 대기 중 PM2.5, PM10, NO2, CO 등의 대기오염물질 농도가 감소한 것으로 나타났다.5-7)
금속류, 다환방향족탄화수소(polyaromatic hydrocarbons, PAHs), 휘발성유기화합물(volatile organic compounds, VOCs) 등은 대표적인 대기오염물질로, 자연 중에 존재하기도 하지만 주로 산업 또는 농업, 연소 등의 인간 활동을 통해 환경 중으로 배출된다.8-10) 코로나-19로 인한 사회적 거리두기 조치가 산업활동과 교통량의 감소를 통하여 대기오염물질의 배출을 감소시켰다면, 일반인구집단에 대한 대기오염물질 노출량을 줄이는 효과가 있었을 것으로 추론할 수 있다. 인도에서는 코로나-19 락다운 기간 동안 도로 중 블랙 카본과 PAHs 농도가 감소하였고,11) 2022년 로마에서 수행된 연구에서는 코로나-19로 인한 락다운 기간(2020년)에 소변 중 S-phenylmercapturic acid (SPMA), 6-hydroxynitropyrene, 1-hydroxypyrene (1-OHP)은 락다운 종료 후(2021년) 대비 20~30% 낮았으며 소변 중 붕소, 코발트, 구리 농도 또한 락다운 기간 동안 유의하게 낮았다는 보고가 전해진다.12) 그러나 이 외에 전세계적으로 코로나-19 유행 시기에 일반인구집단에서 대기오염물질 노출 감소를 조사한 연구는 미흡한 실정이며, 우리나라에서도 코로나-19 기간 동안 대기오염물질의 감소는 확인되었으나 이러한 대기오염 개선이 국민들의 대기오염물질 노출 감소로 이어졌는지에 대한 보고는 아직까지 없는 것으로 파악된다.
우리나라 국민들의 환경유해물질 내적노출 수준에 대한 국가공식 통계로 매 3년마다 수행되는 국민환경보건 기초조사(이하 ‘기초조사’)는 국가 환경보건 정책의 기초자료를 생산하고 정책 방향을 제시하는 역할을 한다.13) 2018년부터 2020년까지 수행된 제4기 기초조사는 코로나-19 발생 전인 2018~2019년과 코로나-19 기간인 2020년 모두를 포함하고, 연도별로 우리나라를 대표하는 모집방식을 적용하고 있어 코로나-19 발생 전후의 국민 환경유해물질 노출수준을 비교하는 것이 가능하다.
따라서 본 연구는 우리나라 대기측정망 자료를 이용해 코로나-19 발생 이후 대기오염수준의 변화를 확인하고, 제4기 기초조사 자료를 통해 코로나-19 발생 전후로 우리나라 국민의 소변 중 주요 대기오염물질(금속류, PAHs, VOCs)의 노출수준을 비교하고자 하였다.
코로나-19 발생 전후 우리나라 대기오염물질 농도 변화를 확인하기 위해 한국환경공단 에어코리아(www.airkorea.or.kr)를 통해 전국 측정소에서 2018년 1월부터 2020년 12월까지 측정한 월별 PM10, PM2.5, PAHs (16종), VOCs (16종), 카드뮴 자료를 제공받았다. 검출한계를 확인할 수 없었으므로 불검출 값은 0으로 대체하여 사용하였다. VOCs 중 vinyl chloride와 1,2-dichloroethane, PAHs 중 naphthalene, acenaphthylene, acenaphthene, fluorene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benzo(g/h/i)perylene은 2018년 7월부터 측정되어 분석에 포함되었다. VOCs 16종의 결과값을 모두 합산하여 ΣVOCs로, PAHs 16종의 결과값을 모두 합산하여 ΣPAHs로 사용하였다.
제4기 기초조사에서는 2015년 인구주택총조사 결과의 전체 조사구 중 섬, 기숙 시설, 특수 사회시설, 관광호텔 및 외국인 조사구를 제외한 아파트 조사구와 일반 조사구, 신축아파트 현황, 해안층, 대기 중금속 측정망 지역을 표본 추출틀로 사용하여 목표 모집단인 대한민국에 거주하는 모든 가구 내의 만 19세 이상 가구원 전체에 대하여 대표성 있는 표본을 추출할 수 있도록 하였다. 이를 지역적 행정구역 구분과 해안층으로 분류하고, 아파트 조사구와 일반 조사구로 분류하였으며 각 지역별 표본배분은 인구제곱근비례배분법을 적용하여 조사대상자가 수도권 및 인구밀집지역에 많이 배분되는 것을 방지하였다. 최종적으로 245개 표본 조사구 내에서 외국인 가구 등을 제외한 적합가구 중 계통 추출법을 이용하여 15개 표본 가구를 선정하였으며, 표본 가구 내 만 19세 이상 모든 가구원을 조사대상자로 선정하였다. 또한 표본추출에 따른 추출률의 차이와 응답률 등을 이용해 추정의 정확도를 높일 수 있도록 가중치를 부여하였다. 기초조사 가중치는 각 표본 조사구에 대한 표본추출률의 역수와 표본 조사구에서 가구조사 착수율의 역수를 곱하여 산출하고, 2018~2020년 인구주택총조사의 평균값을 모집단 정보로 사용하여 가중치를 조정하였다. 본 연구는 제4기 기초조사에 참여한 성인 4,238명을 대상으로 하였다.
대상자의 인구사회학적 특성 및 생활습관을 조사하기 위해 가구 공통 설문과 개인 설문으로 나누어 가구 소득, 흡연 여부, 배달음식 섭취 빈도, 실외활동시간 등에 대해 설문조사를 수행하였다. 제4기 기초조사는 국립환경과학원 연구윤리위원회의 심의를 받았으며(NIER-2018-BR-003-02), 본 연구는 연구의 목적 및 방법, 연구대상자 개인정보보호대책 등에 대하여 서경대학교 기관생명윤리위원회의 심의를 받았다 (SKUIRB-2024-01-050).
제4기 기초조사 참여에 동의한 4,238명의 성인들이 제공한 소변 시료는 금속류 및 PAHs 대사체, VOCS 대사체 등의 분석에 사용되었다. 소변 중 수은은 골드아말감 수은전용분석기(Gold amalgamation direct mercury analyzer, DMA-80, Milestones, Italy)를 이용하여 분석하였고, 카드뮴은 흑연로 원자흡광분석기(Graphite-Atomic absorption spectrometer, 900Z, Perkin Elmer, Waltham, MA, USA)를 이용하였다. PAHs 대사체 4종(1-OHP, 2-naphthol [2-NAP], 2-hydroxyfluorene [2-OHFlu], 1-hydroxyphenanthrene [1-OHPhe])은 기체크로마토그래피 질량검출기(Gas chromatograph-mass spectrometry, Clarus 600T, Perkin Elmer, USA)로 분석하였으며, VOCs 대사체 2종(trans, trans-muconic acid [t,t-MA], benzylmercapturic acid [BMA])는 고성능 액체크로마토그래피 질량분석기(High-performance liquid chromatograph-mass spectrometry, API Triple Quad 5500, Sciex, Toronto, Canada)를 이용하여 분석하였다. 생체시료의 전처리 방법과 분석 조건 및 시약에 대한 내용은 제4기 국민환경보건 기초조사 생체시료 중 환경유해물질 분석매뉴얼(중금속/유기화합물)에 자세히 기술되어 있다.14,15) 검출한계(Limit of detection, LOD) 미만인 값은 LOD/√2 로 변환하여 사용하였다.
본 연구에서는 제4기 기초조사 수행기간 중 2018~2019년을 코로나-19 발생 전(이하 ‘pre-COVID’), 2020년을 코로나-19 발생 후(이하 ‘COVID’)로 보았다. 또한 사회경제적 활동량을 고려하여, 시기별로 모집된 대상자 연령대의 차이로 인한 영향을 통제하고자 전체 성인 중 젊은 성인(39세 이하), 고령자(60세 이상)를 층화 분석하였다.
소변 중 환경유해인자 농도는 정규분포를 나타내지 않고 우로 치우친(right skewed) 분포를 보였으므로 자연로그 변환하였으나, 변환 후에도 정규분포를 보이지 않았으므로 비모수 검정을 수행하였다. 반면 에어코리아에서 제공받은 대기오염물질 농도 자료는 정규분포를 보였으므로 자연로그로 변환하지 않고 통계분석에 사용하였다.
코로나-19 발생 전후로 모집된 대상자의 인구사회학적 특성을 비교하기 위해 독립표본 t 검정과 카이제곱 검정을 수행하였으며, 코로나-19 발생 전후 대기오염수준 비교를 위해 독립표본 t 검정을 수행하였다. 또한 ‘emmeans’ 패키지를 이용해 연령, 성별을 보정한 코로나-19 발생 전후 소변 중 환경유해물질 보정평균을 산출하고, 이를 Mann-Whitney U test를 수행하여 비교하였다. 통계분석 프로그램은 R 4.3.2 (R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria)을 사용하였고, 양측 유의수준이 0.05 미만일 때 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 보았다.
Table 1과 Fig. 1은 우리나라 대기측정망 자료를 이용한 대기오염수준 변화를 보여준다. COVID 시기에 카드뮴을 제외한 모든 대기오염물질 농도가 최대 40.4%까지 감소한 것으로 나타났다. 물질별로는 PM2.5 18.0% (p<0.001), PM10 18.4% (p<0.001), benzene 16.6% (p=0.006), benzo[a]pyrene 40.4% (p<0.001), phenanthrene 37.8% (p<0.001), fluorene이 33.5% (p<0.001) 감소하였다. ΣVOCs 4.5%, ΣPAHs 12.4%, naphthalene 5.2% 감소하였으나 유의한 차이는 없었다.
Table 1 . Air pollution before and after COVID outbreak.
Pre-COVID (2018~2019) | COVID (2020) | Change (%) pre-COVID vs COVID | p-value* | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
N | Mean±SD | N | Mean±SD | ||||
PM (μg/m3) | |||||||
PM2.5 | 9,264 | 23.2±9.3 | 6,155 | 19.0±6.4 | –18.0 | <0.001 | |
PM10 | 9,588 | 41.3±14.5 | 6,155 | 33.7±9.8 | –18.4 | <0.001 | |
VOCs (ppb)† | |||||||
TVOC | 775 | 3.910±6.224 | 465 | 3.734±4.869 | –4.5 | 0.603 | |
Benzene | 775 | 0.239±0.334 | 465 | 0.199±0.175 | –16.6 | 0.006 | |
Toluene | 775 | 1.684±2.926 | 465 | 1.665±2.830 | –1.2 | 0.909 | |
PAHs (ng/m3)‡ | |||||||
ΣPAHs | 838 | 8.162±9.665 | 481 | 7.150±8.222 | –12.4 | 0.054 | |
Benzo[a]pyrene | 838 | 0.193±0.334 | 481 | 0.115±0.186 | –40.4 | <0.001 | |
Naphthalene‡ | 646 | 0.341±0.741 | 481 | 0.323±0.962 | –5.2 | 0.728 | |
Phenanthrene‡ | 646 | 0.931±1.377 | 481 | 0.579±0.996 | –37.8 | <0.001 | |
Fluorene‡ | 646 | 3.505±3.136 | 481 | 2.330±2.784 | –33.5 | <0.001 | |
Metals (ng/m3) | |||||||
Cadmium | 1,308 | 0.689±1.345 | 748 | 0.731±1.321 | 6.1 | 0.494 |
SD: standard deviation, PM: particulate matter, VOCs: volatile organic compounds, TVOC: total volatile organic compounds, PAHs: polyaromatic hydrocarbons..
*p-values were calculated by Student’s t-test..
†Vinyl chloride, 1,2-dichloroethane were measured since 2018.07..
‡Naphthalene, acenaphthylene, acenaphthene, fluorene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benzo(g/h/i)perylene were measured since 2018.07..
본 연구 대상자 4,238명 중 3,016명은 pre-COVID 시기(2018~2019년)에, 1,222명은 COVID 시기(2020년)에 기초조사에 참여하였다(Table 2). Pre-COVID 시기의 대상자 평균 연령은 52.0세로 COVID 시기의 대상자 평균 연령인 50.7세보다 유의하게 높았다(p<0.001). 연령대를 범주화하여 교차분석한 결과에서도 pre-COVID 시기에는 30대 이하의 비율이 21.2%로 COVID 시기에 비해 낮았고 60세 이상의 비율은 37.7%로 더 높았으며 연령대 별 비율은 시기에 따라 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.001). 또한 pre-COVID 시기 대상자 중에는 남성이 56.7%로 더 많았으나 COVID 시기에는 여성이 52.3%로 더 많았다. 시기별로 모집된 대상자의 성비 또한 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p=0.008). 가중치를 부여했을 때 pre-COVID 시기의 조사 결과는 우리나라 국민 29,592,097명을 대표하였고, COVID 시기의 조사 결과는 14,305,983명을 대표하는 것으로 나타났으며, 시기별로 모집된 대상자의 연령, 성비에는 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.001).
Table 2 . General characteristics of the KoNEHS participants.
Variables | Raw n (%) | Weighted n (%) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Pre-COVID (2018~2019) | COVID (2020) | p-value | Pre-COVID (2018~2019) | COVID (2020) | p-value | ||
All, n (%) | 3,016 (100.0) | 1,222 (100.0) | 29,592,097 (100.0) | 14,305,983 (100.0) | |||
Age, years, mean±SD | 52.0±15.0 | 50.7±15.7 | <0.001* | 48.7±15.9 | 45.1±17.2 | <0.001* | |
19~39 | 639 (21.2) | 341 (27.9) | <0.001† | 9,166,465 (31.0) | 6,315,932 (44.1) | <0.001† | |
40~59 | 1,241 (41.1) | 452 (37.0) | 12,317,090 (41.6) | 4,567,033 (31.9) | |||
≥60 | 1,136 (37.7) | 429 (35.1) | 8,108,542 (27.4) | 3,423,018 (23.9) | |||
Sex | |||||||
Male, n (%) | 1,711 (56.7) | 583 (47.7) | 0.008† | 15,340,604 (51.8) | 6,689,475 (46.8) | <0.001† | |
Female, n (%) | 1,305 (43.3) | 639 (52.3) | 14,251,493 (48.2) | 7,616,508 (53.2) |
SD: standard deviation..
*p-values were calculated by Student’s t-test..
†p-values were calculated by chi-squared test..
제4기 기초조사 대상자들의 코로나-19 발생 전후 소변 중 환경유해인자 농도를 연령, 성별을 보정하여 나타낸 결과는 Table 3, Fig. 2와 같다. 우리나라 전체 성인을 대상으로 했을 때 소변 중 Hg, Cd, 1-OHP, 2-OHFlu, 1-OHPhe 노출수준은 pre-COVID 시기에 비해 COVID 시기에 통계적으로 유의하게 감소한 반면(p<0.001), 2-NAP와 BMA는 COVID 시기에 유의하게 증가한 것으로 나타났다(각각 p=0.004, p<0.001). 소변 중 t,t-MA는 COVID 기간에 다소 증가했으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p=0.919). 40세 미만의 젊은 성인에서도 이와 같은 경향을 확인할 수 있었으나, 60세 이상의 고령자에서는 코로나-19 발생 전후 BMA 농도에 유의한 차이가 없었다(p=0.140).
Table 3 . Adjusted means and 95% confidence intervals of urinary biomarkers before and after COVID (μg/g creatinine).
Urinary biomarkers | Pre-COVID* (2018~2019) | COVID* (2020) | Change (%) pre-COVID vs COVID | p-value† |
---|---|---|---|---|
Total subjects | ||||
N | 3,016 | 1,222 | ||
Hg | 0.30 (0.29~0.30) | 0.24 (0.23~0.25) | –18.9 | <0.001 |
Cd | 0.47 (0.46~0.49) | 0.28 (0.27~0.30) | –40.4 | <0.001 |
OHP | 0.17 (0.16~0.18) | 0.08 (0.07~0.08) | –53.7 | <0.001 |
NAP | 2.75 (2.62~2.86) | 3.00 (2.81~3.22) | 9.4 | 0.004 |
OHFlu | 0.28 (0.27~0.29) | 0.20 (0.19~0.21) | –28.8 | <0.001 |
OHPhe | 0.10 (0.09~0.10) | 0.08 (0.07~0.08) | –20.5 | <0.001 |
t,t-MA | 53.52 (51.94~55.70) | 52.98 (50.40~55.70) | –1.0 | 0.919 |
BMA | 4.26 (4.14~4.44) | 4.95 (4.66~5.21) | 16.2 | 0.001 |
Young adults (<40 years) | ||||
N | 638 | 341 | ||
Hg | 0.29 (0.27~0.31) | 0.26 (0.24~0.28) | –10.4 | 0.005 |
Cd | 0.25 (0.23~0.27) | 0.12 (0.11~0.14) | –51.8 | <0.001 |
OHP | 0.18 (0.17~0.20) | 0.08 (0.07~0.09) | –55.1 | <0.001 |
NAP | 3.00 (2.72~3.29) | 3.67 (3.25~4.18) | 22.1 | 0.014 |
OHFlu | 0.28 (0.26~0.30) | 0.23 (0.20~0.25) | –18.1 | 0.007 |
OHPhe | 0.10 (0.09~0.11) | 0.08 (0.07~0.09) | –18.1 | 0.011 |
t,t-MA | 62.80 (57.97~68.03) | 62.80 (56.26~70.11) | 0.0 | 0.873 |
BMA | 3.25 (3.00~3.53) | 4.14 (3.71~4.62) | 27.1 | 0.001 |
Elderly (≥60 years) | ||||
N | 1,136 | 429 | ||
Hg | 0.31 (0.27~0.29) | 0.22 (0.20~0.24) | –28.1 | <0.001 |
Cd | 0.67 (0.63~0.71) | 0.47 (0.42~0.51) | –30.0 | 0.001 |
OHP | 0.15 (0.14~0.16) | 0.07 (0.07~0.08) | –51.3 | <0.001 |
NAP | 2.47 (2.30~2.65) | 2.64 (2.36~2.95) | 6.9 | 0.284 |
OHFlu | 0.27 (0.25~0.29) | 0.18 (0.16~0.20) | –34.9 | <0.001 |
OHPhe | 0.10 (0.09~0.10) | 0.07 (0.07~0.08) | –24.4 | <0.001 |
t,t-MA | 46.99 (44.70~49.90) | 45.60 (41.68~49.40) | –3.0 | 0.352 |
BMA | 5.53 (5.16~5.87) | 5.99 (5.42~6.69) | 8.3 | 0.140 |
OHP: 1-hydroxypyrene, NAP: 2-naphthol, OHFlu: 2-hydroxyfluorene, OHPhe: 1-hydroxyphenanthrene, t,t-MA: trans,trans-muconic acid, BMA: benzylmercapturic acid..
*Age and gender were adjusted for adjusted means..
†Variables were ln-transformed and p-values were calculated by Mann-Whitney U test..
코로나-19는 우리나라를 비롯한 전세계인들의 생활에 큰 영향을 주었다. 사회적 거리두기는 이동의 제한, 산업활동의 축소를 통한 대기오염물질의 배출 감소와 대기오염 개선 효과를 가져왔고, 이는 여러 연구들을 통해서도 증명되었다. Ju 등(2021)6)의 연구에서, 2020년 3월 우리나라의 대기 중 PM2.5, PM10, NO2, CO 농도는 2019년 연평균에 비해 17~45%까지 유의하게 감소했다. Lee와 Finerman (2021)2)은 코로나-19 환자 발생과 교통량 변화에 초점을 맞추어 대기오염 기여도를 확인하였는데, 2020년부터 2021년 사이에 코로나-19 환자 수의 증가는 교통량을 감소시켜 PM10, PM2.5, CO, NO2, O3의 감소와 연관이 있다고 보고하였다.
본 연구에서 대기 중 미세먼지(PM10 및 PM2.5) 농도는 코로나-19 발생 전후로 크게 감소하였다. 금속류는 미세먼지를 구성하는 대표적인 성분이므로,16) 미세먼지 농도의 감소와 함께 금속류 농도 역시 감소로 이어지지만 본 연구에서 대기 중 카드뮴의 농도는 의미 있는 증감을 보이지 않았다. 본 연구에서 활용한 대기 중 금속류 자료는 대기 중금속 측정망의 자료로, 도시 지역 또는 산업단지 인근지역에 설치된 대기 중금속 측정망은 전국 단위의 미세먼지 측정망과 일치하지 않으므로 본 연구에서 확인한 미세먼지 감소 추세와 다른 결과를 보였을 수 있다. 또한 도시나 산업단지 지역의 경우 토양에 축적된 금속 원소가 재비산 등을 통해 대기 중으로 배출되는 경우가 많은데 카드뮴은 납, 구리, 아연, 니켈 등에 비하여 토양에 흡착되는 양이 상대적으로 적어,17) 사회적 거리두기로 인한 교통량 감소의 영향을 적게 받았을 가능성이 있다. 그럼에도 불구하고, 전국 단위의 미세먼지 농도 감소는 전국민의 카드뮴 노출 저감을 불러왔을 것으로 예측할 수 있고 이는 제4기 기초조사에서 나타난 전국민 대표 소변 중 카드뮴 농도의 유의한 감소를 통하여 확인할 수 있다.
제4기 기초조사에서, COVID 시기에 우리나라 국민의 소변 중 Hg, Cd, 1-OHP, 2-OHFlu, 1-OHPhe 노출수준은 통계적으로 유의하게 감소하였다. 로마에서 수행된 선행연구에서 락다운 기간 동안 참가자들의 소변 중 1-OHP는 락다운 종료 이후보다 낮게 나타나 본 연구결과와 유사하였으나, SPMA와 2-NAP 또한 락다운 기간에 더 낮았다.12) 본 연구에서는 2-NAP와 BMA는 유의하게 증가하여 선행연구와 다른 결과를 보였는데, Jin 등(2021)18)은 석유 유래 물질로 제조한 의료용 마스크 착용으로 인해 naphthalene과 VOCs에 노출될 수 있다고 보고하였다. 해당 연구에서 특히 naphthalene은 마스크에 함유된 PAHs 중 80%를 차지했으며, 마스크를 착용했을 때 마스크와 얼굴 사이에서 측정한 톨루엔 농도는 착용 후 4시간까지 대기 중 농도보다 높았다. 마스크 착용을 통해 일부 유해인자에 노출될 가능성을 고려한다면, 로마의 선행연구12)와 본 연구 결과의 차이는 이탈리아와 우리나라의 마스크에 대한 인식 및 착용 행태에 따른 차이일 수 있다.19,20) 또한 대기 중 VOCs 농도는 일반적으로 실외보다 실내에서 더 높은 경향을 보이고, 특히 남미나 유럽 국가에 비해 아시아 국가에서 더 높게 나타난다.21)
본 연구에서 대상으로 한 금속류, PAHs, VOCs는 실외대기환경을 통합 흡입 경로로만 노출되는 물질이 아니다. 잘 알려진 바와 같이, 금속류는 오염된 식품이나 해산물 섭취, 금속 성분을 함유한 생활화학제품, 흡연, 직업적 노출 등에 의하여 노출된다.9) PAHs와 VOCs 역시 직업적 노출과 흡연 등이 노출원인이 될 수 있으며, 연소 활동, 가공식품 섭취, 실내 인테리어와 생활화학제품 등을 통하여 노출될 수 있다.10,21-23) 본 연구에서는 코로나-19 기간 동안의 대기환경 개선이 생체지표 농도 감소에 직접적인 영향을 준 것인지는 확인할 수 없었지만, 2020년의 대기오염지표와 생체지표 농도의 변화가 서로 연관되어 있을 가능성을 배제할 수 없다. 특히 우리나라에서는 사회적 거리두기 지침과 함께 창문 개방 등을 통해 하루 최소 2회 이상 환기를 권고하였으므로,24) 대기오염의 개선이 국민들의 체내 오염물질 노출수준을 낮추는데 효과가 있었을 것으로 기대할 수 있다. 이러한 환경오염물질들이 일반인구집단에게 암, 생식독성과 변이원성, 다양한 종류의 만성질환을 유발하고 조기사망을 초래한다는 점을 감안한다면,9,16,23,25) 향후 코로나-19로 인한 대기오염 개선이 환경성질환 저감 효과로 이어졌는지에 대한 연구도 필요할 것이다.
본 연구의 제한점으로는, 1) 2018~2020 3년 전체 대상자를 통합했을 때 전국을 대표하는 표본인데, 2018~2019년과 2020년으로 분리했을 때 각 표본의 지역적 분포와 인구사회학적 특성에 차이가 없다고 단정할 수 없다. 본 연구에서 연도별로 모집된 대상자들의 거주 지역은 확인할 수 없었으나, 인구사회학적 특성 중 특히 연령의 영향을 통제하기 위해 젊은 성인과 고령자를 연령 층화하여 분석하였다. 2) 대기오염물질은 계절의 영향을 많이 받는데 본 연구에서는 이를 확인할 수 없었다. 3) 본 연구에서 확인한 노출 감소 효과는 코로나-19로 인한 사회적 거리두기의 영향이라고 해석할 수 있으나, 2024년 기준 사회적 거리두기가 완전히 해제되었으므로 2020년의 노출 감소 효과가 현재까지 지속되고 있다고 볼 수 없다. 4) 노출 감소 효과에 대기오염 개선뿐 아니라 사회적 거리두기 및 재택근무 권고에 따른 실외활동 감소가 기여했을 가능성을 배제할 수 없다.
그럼에도 불구하고 본 연구는 코로나-19 발생 전후 대기오염수준의 변화와 이에 따른 우리나라 국민의 환경유해인자 노출수준을 비교 평가했다는 의미를 가진다.
코로나-19는 수년간 사회 전반에 걸쳐 많은 것들을 바꾸어 놓았다. 이러한 변화는 대기환경에도 영향을 주었으며, 대기오염물질에 대한 국민 노출 수준에도 영향을 준 것으로 여겨진다. 본 연구는 코로나-19가 대기오염의 저감을 가져왔다는 기존의 연구결과들을 뒷받침하며, 이러한 대기오염의 저감이 국민들의 대기오염물질 노출수준의 저감을 가져왔을 가능성을 제시한다.
본 연구는 환경부 국립환경과학원 제4기 국민환경보건 기초조사 자료(NIER-GP2022-016)를 제공받았습니다. 또한 본 연구는 2024년도 환경부 주관 「화학물질 안전관리 전문 인력 양성 사업」의 화학물질 특성화대학원 지원 사업을 통한 성과물임을 밝힙니다.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
한다희(박사과정), 김미정(석사과정), 정지오(학사과정),
조연서(연구원), 최경화(교수), 조용민(교수)
Table 1 Air pollution before and after COVID outbreak
Pre-COVID (2018~2019) | COVID (2020) | Change (%) pre-COVID vs COVID | p-value* | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
N | Mean±SD | N | Mean±SD | ||||
PM (μg/m3) | |||||||
PM2.5 | 9,264 | 23.2±9.3 | 6,155 | 19.0±6.4 | –18.0 | <0.001 | |
PM10 | 9,588 | 41.3±14.5 | 6,155 | 33.7±9.8 | –18.4 | <0.001 | |
VOCs (ppb)† | |||||||
TVOC | 775 | 3.910±6.224 | 465 | 3.734±4.869 | –4.5 | 0.603 | |
Benzene | 775 | 0.239±0.334 | 465 | 0.199±0.175 | –16.6 | 0.006 | |
Toluene | 775 | 1.684±2.926 | 465 | 1.665±2.830 | –1.2 | 0.909 | |
PAHs (ng/m3)‡ | |||||||
ΣPAHs | 838 | 8.162±9.665 | 481 | 7.150±8.222 | –12.4 | 0.054 | |
Benzo[a]pyrene | 838 | 0.193±0.334 | 481 | 0.115±0.186 | –40.4 | <0.001 | |
Naphthalene‡ | 646 | 0.341±0.741 | 481 | 0.323±0.962 | –5.2 | 0.728 | |
Phenanthrene‡ | 646 | 0.931±1.377 | 481 | 0.579±0.996 | –37.8 | <0.001 | |
Fluorene‡ | 646 | 3.505±3.136 | 481 | 2.330±2.784 | –33.5 | <0.001 | |
Metals (ng/m3) | |||||||
Cadmium | 1,308 | 0.689±1.345 | 748 | 0.731±1.321 | 6.1 | 0.494 |
SD: standard deviation, PM: particulate matter, VOCs: volatile organic compounds, TVOC: total volatile organic compounds, PAHs: polyaromatic hydrocarbons.
*p-values were calculated by Student’s t-test.
†Vinyl chloride, 1,2-dichloroethane were measured since 2018.07.
‡Naphthalene, acenaphthylene, acenaphthene, fluorene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benzo(g/h/i)perylene were measured since 2018.07.
Table 2 General characteristics of the KoNEHS participants
Variables | Raw n (%) | Weighted n (%) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Pre-COVID (2018~2019) | COVID (2020) | p-value | Pre-COVID (2018~2019) | COVID (2020) | p-value | ||
All, n (%) | 3,016 (100.0) | 1,222 (100.0) | 29,592,097 (100.0) | 14,305,983 (100.0) | |||
Age, years, mean±SD | 52.0±15.0 | 50.7±15.7 | <0.001* | 48.7±15.9 | 45.1±17.2 | <0.001* | |
19~39 | 639 (21.2) | 341 (27.9) | <0.001† | 9,166,465 (31.0) | 6,315,932 (44.1) | <0.001† | |
40~59 | 1,241 (41.1) | 452 (37.0) | 12,317,090 (41.6) | 4,567,033 (31.9) | |||
≥60 | 1,136 (37.7) | 429 (35.1) | 8,108,542 (27.4) | 3,423,018 (23.9) | |||
Sex | |||||||
Male, n (%) | 1,711 (56.7) | 583 (47.7) | 0.008† | 15,340,604 (51.8) | 6,689,475 (46.8) | <0.001† | |
Female, n (%) | 1,305 (43.3) | 639 (52.3) | 14,251,493 (48.2) | 7,616,508 (53.2) |
SD: standard deviation.
*p-values were calculated by Student’s t-test.
†p-values were calculated by chi-squared test.
Table 3 Adjusted means and 95% confidence intervals of urinary biomarkers before and after COVID (μg/g creatinine)
Urinary biomarkers | Pre-COVID* (2018~2019) | COVID* (2020) | Change (%) pre-COVID vs COVID | p-value† |
---|---|---|---|---|
Total subjects | ||||
N | 3,016 | 1,222 | ||
Hg | 0.30 (0.29~0.30) | 0.24 (0.23~0.25) | –18.9 | <0.001 |
Cd | 0.47 (0.46~0.49) | 0.28 (0.27~0.30) | –40.4 | <0.001 |
OHP | 0.17 (0.16~0.18) | 0.08 (0.07~0.08) | –53.7 | <0.001 |
NAP | 2.75 (2.62~2.86) | 3.00 (2.81~3.22) | 9.4 | 0.004 |
OHFlu | 0.28 (0.27~0.29) | 0.20 (0.19~0.21) | –28.8 | <0.001 |
OHPhe | 0.10 (0.09~0.10) | 0.08 (0.07~0.08) | –20.5 | <0.001 |
t,t-MA | 53.52 (51.94~55.70) | 52.98 (50.40~55.70) | –1.0 | 0.919 |
BMA | 4.26 (4.14~4.44) | 4.95 (4.66~5.21) | 16.2 | 0.001 |
Young adults (<40 years) | ||||
N | 638 | 341 | ||
Hg | 0.29 (0.27~0.31) | 0.26 (0.24~0.28) | –10.4 | 0.005 |
Cd | 0.25 (0.23~0.27) | 0.12 (0.11~0.14) | –51.8 | <0.001 |
OHP | 0.18 (0.17~0.20) | 0.08 (0.07~0.09) | –55.1 | <0.001 |
NAP | 3.00 (2.72~3.29) | 3.67 (3.25~4.18) | 22.1 | 0.014 |
OHFlu | 0.28 (0.26~0.30) | 0.23 (0.20~0.25) | –18.1 | 0.007 |
OHPhe | 0.10 (0.09~0.11) | 0.08 (0.07~0.09) | –18.1 | 0.011 |
t,t-MA | 62.80 (57.97~68.03) | 62.80 (56.26~70.11) | 0.0 | 0.873 |
BMA | 3.25 (3.00~3.53) | 4.14 (3.71~4.62) | 27.1 | 0.001 |
Elderly (≥60 years) | ||||
N | 1,136 | 429 | ||
Hg | 0.31 (0.27~0.29) | 0.22 (0.20~0.24) | –28.1 | <0.001 |
Cd | 0.67 (0.63~0.71) | 0.47 (0.42~0.51) | –30.0 | 0.001 |
OHP | 0.15 (0.14~0.16) | 0.07 (0.07~0.08) | –51.3 | <0.001 |
NAP | 2.47 (2.30~2.65) | 2.64 (2.36~2.95) | 6.9 | 0.284 |
OHFlu | 0.27 (0.25~0.29) | 0.18 (0.16~0.20) | –34.9 | <0.001 |
OHPhe | 0.10 (0.09~0.10) | 0.07 (0.07~0.08) | –24.4 | <0.001 |
t,t-MA | 46.99 (44.70~49.90) | 45.60 (41.68~49.40) | –3.0 | 0.352 |
BMA | 5.53 (5.16~5.87) | 5.99 (5.42~6.69) | 8.3 | 0.140 |
OHP: 1-hydroxypyrene, NAP: 2-naphthol, OHFlu: 2-hydroxyfluorene, OHPhe: 1-hydroxyphenanthrene, t,t-MA: trans,trans-muconic acid, BMA: benzylmercapturic acid.
*Age and gender were adjusted for adjusted means.
†Variables were ln-transformed and p-values were calculated by Mann-Whitney U test.
pISSN 1738-4087
eISSN 2233-8616
Frequency: Bimonthly