지구지질환경이 질병의 원인
지구화학적 무기원소들은 결핍이나 과잉 또는 공급의 불균형으로 인해 인간이나 동물의 건강에 중요한 영향을 줄 수 있으며 질병을 유발할 수 있습니다. 많은 경우 이러한 사례는 먹이사슬을 통한 무기원소들의 이상 분포에서 비롯되며, 이러한 무기원소들의 기원이 되는 암석 및 토양의 조성이나 지구화학적 환경의 변화에서 그 원인을 찾을 수 있습니다.
질병과 지구지질의 상관성 연구
최근 지구화학적 연구 수준의 발달로 인 해 무기원소의 과잉이나 결핍과 관련된 질병의 원인과 그 상관성을 밝히는 많 은 연구가 수행되고 있습니다. 지질환경과 인간의 건강 및 질병에 관련해서 캐나다 British Columbia 대학의 Warren 교수가 1954년 처음으로 보고한 바 있으며 이후 다양한 주제를 대상으로 많은 연구가 잇따르고 있습니다. 이러한 연구들은 지구과학과 의학을 접목시켜 지리학적 의학(geographic medicine) 또는 의학 지리학(medical geography)의 분야로 분류되기도 하며, 보다 포괄적으로 의학 지질학 (medical geology) 또는 지의학(geomedicine)으로 구분됩니다. 또한 식물, 동물 및 인간의 질병 발생 분포와 환경지구화학과의 상관성을 연구하는 분야를 지질 전염병학(geoepidemiology)이라 합니다.
이러한 연구에서는 인위적인 환경오염문제뿐만 아니라 자연적인 지질학적 환 경과 식물 및 동물, 궁극적으로 인간의 성장과 질병 발생과의 보다 넓은 상호 관련성을 조사하고 있으며 지질학 및 지구화학 분야에서 새로운 연구주제로 대두되고 있습니다.
상관성 규명이 가능해진 이유
이는 비교적 최근에 낮은 최저측정 한계를 갖는 정교한 분석기기의 개발로 미량 원소의 농도와 분포 조사가 가능해졌기 때문입니다. 또한 과거에는 몇몇 주성분 원소에 의한 영향만이 관심사였으나 이제는 미량 원소가 인간이나 기타 유기체에 미치는 영향이 인식되고 있기 때문이다(Montgomery, 1995). 기본원리 지질환경과 질병 간의 관련성은 중요한 연구주제가 되고 있지만 엄밀한 원인과 결과의 상관성을 규명하기란 매우 어려운 작업입니다. 따라서 이러한 상관성의 기본원리가 되는 지구화학적 원소들과 미량 원소의 투여 반응 곡선에 대한 논의가 필요합니다.
건강과 관련된 지구화학적 원소
지구화학적 원소 인간 및 동물의 건강과 관련하여 지구화학적 원소들은 크게 2개의 그룹으로 구분할 수 있습니다. 인간과 동물의 생활과 성장에 필수적인 원소로 알려진 것으로 전이원소의 첫째 행에 해당하는 Fe, Mn, Ni, Cu, V, Zn, Co, Cr 등을 들 수 있으며 Mo, Sn, Se, I. F 등도 포함됩니다. 이러한 원소들은 주로 결핍 현상과 관 련되어 성장장애와 질병을 발생시킬 수 있습니다. B의 경우 동물에게는 필수 원소 가 아니지만 고등식물의 성장에는 필수적입니다.
반대로 상대적으로 낮은 농도 에서도 부정적인 생리학적 중요성을 가지며 잠재적으로 독성을 띄는 원소들로 서 As, Cd, Pb, Hg와 일부 U의 딸 원소들을 들 수 있습니다. 모든 미량 원소들은 오랜 시간 일정 농도 이상으로 섭취 또는 호흡할 경우 독성을 가집니다. 또한 많은 잠재적 독성 원소들이 식물의 성장에는 영향을 미치지 않지만, 식물체내에 농축될 수 있고 먹이사슬을 통해 인간과 동물에게 부정적인 건강상의 영향을 줄 수 있습니다.
대부분의 유기체는 지각의 경우와 마찬가지로 단지 몇 가지의 주성분 원소 로 구성되어 있습니다. 인체도 99% 이상이 표 12-1에서 보는 바와 같이 산소, 탄 소, 수소, 질소, 칼슘, 인 등의 6가지 원소로 구성되어 있습니다. 실제로 인체의 약 60%는 물이며 나머지 기타 원소들은 암석에서와 마찬가지로 매우 낮은 농도, 즉 미량 원소로서 존재합니다.
주된 원인은 미량원소
미량 원소는 10에서 100ppm 또는 그 이하의 농도 범위를 갖는 원소로 정의할 수 있습니다. 주성분 원소가 인체에 치명적인 영향을 주는 기준 원소이지만 지질환경과 질병의 연구분야에서는 이러한 미량 원소들의 과잉이나 결핍, 그리고 이들 원소들이 동·식물과 인간의 건강에 미치는 영 향에 대해서도 매우 관심이 있습니다. 생물 개체에 영향을 줄 수 있는 많은 미량 원소의 수나 그 다양한 효과 때문에 각각의 원소에 의한 작용을 구분하고 규명하는 연구가 매우 어렵고 복잡한 연구과제가 되고 있습니다. 또한 단일 원소에 대해서도 농도에 따라 그 효과가 매 우 다양하게 나타났습니다. 따라서 철과 같은 주성분 원소의 중요성은 17세기 이래로 알려져 왔지만, 미량 원소의 필수적인 작용이 인식된 지 는 불과 20년도 되지 않습니다. 미량 원소의 섭취에 영향을 줄 수 있는 지구화학적 또는 토양에 의한 요인들 의 예가 제시되어 있습니다. 이러한 예들은 토양의 기원이 되는 암석의 지구화학적 조성이 토양과 여기서 재배되는 식물 내 원소의 균형에 직접 또는 간접적으로 영향을 줄 수 있음을 보여 줍니다.
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