건강에 영향을 미치는 원인
Cr, Cu, I. Fe, Se, Zn 등의 지역 적 함량 차이나 As, Cd, F, Pb, Se 등의 과잉 현상도 이러한 원인에 의해 비롯됩니다. 또한 자연적 요인이나 농업활동, 공업활동, 도시화에 의한 토양 내 수분 함량이나 산도, 알칼리도의 변화가 식용 작물의 특정 원소 흡수에 큰 영향을 줄 수 있습니다.
지질이 건강에 영향을 미친 사례
예로서 셰일이나 광화된 화강암 지대의 지하수를 관개수로 이용할 경우, Mo와 Se의 식물로의 흡수가 크게 증가될 수도 있으며, 유기물 함량이 낮은 산성 사질 토양에서는 I 손실과 Sel Zn의 흡수 정도가 낮게 나타나기도 합니다. 이러한 지구화학적 요인은 식물의 종류에 따라서도 크게 차이가 났습니다. 일반적으로 콩과류의 식물이 민감하게 반응하며, 반대로 곡류 식물은 미량 원소 함량이 큰 변화 없이 뚜렷한 반응을 보이지 않기도 합니다. 그러나 Se와 Zn의 곡류 내 함량은 토양의 조건과 종류에 영향을 받습니다.
미량 원소의 투여 반응
미량 원소의 투여 반응곡선 (dose-response curve) 미량 원소는 동·식물 및 인간이 섭취하는 농도에 따라 다양한 형태로 영향이 나타났습니다. 미량 원소의 영향에 대한 다양성은 미량 원소의 섭취량에 따라 인간 건강에 미치는 정(+)과 부(-)의 효과를 도시한 투여 반응 곡선으로 설명할 수 있으며 그 3가지 경우가 도시되어 있습니다. 미량 원소의 섭취량이 낮은 농도에서는 이익되거나 해로운 어떤 영향도 없지만, 높은 농도에서는 독성을 나타내거나 치명적입니다.
a의 경우에 해당하는 원소들이 Hg와 Pb입니다. 어떤 지점까지는 미량 원소의 섭취량이 증가할수록 결핍증상 없이 이익이 되는 정(+)의 영향만이 나타나고, 이 지점 이후에는 섭취량이 증가해도 더 이상 이익되거나 해로운 어떤 영향도 없습니다. b의 경우에 해당하는 원소는 골격과 치아 발달의 필수적인 칼슘 (Ca)이 있습니다. 미량 원소들에 있어서 가장 흔한 경우가 c에 해당하며 적은 양은 동·식물 및 인간의 건강과 성장에 필수적이지만 높은 농도 수준에서는 독성을 나타내거나 치명적입니다. 또한 이들 원소들이 결핍 시에는 질병이 발생하게 됩니다. c의 경우에 해당하는 원소는 Cu, Mo, F 등이 있습니다. 동물과 식물에 영향을 미치는 Cu와 Mo의 일반적인 투여 반응 곡선이 제시되어 있습니다.
독성학적 연구에서의 측정량
독성학적 연구에서는 유효량(effective dose, ED) 개념을 이용하여 독성 원소 와 그 화학종에 대해 개개인보다는 집단 전체에서 나타나는 영향을 측정합니다. 이러한 연구에서는 해당 유형의 독성 투여-반응 곡선을 얻을 수 있 입니다. 각 곡선은 원소의 투여 함량이 증가함에 따라 특정한 반응을 나타내는 집단내의 비율을 의미합니다. ED-50 지점은 집단내 50%의 비율이 질병이나 사망과 같은 반응을 나타내는 농도를 의미합니다. 반응으로서 사망률을 고 려할 경우 치사량(lethal dose, LD)으로 표시하며 LD-50은 50%의 집단이 사망할 수 있는 양이됩니다.
다음은 3가지 종류의 독성 원소에 대한 반응곡선 으로 A곡선의 경우 선형 관계로서 독성 원소의 양과 반응 정도가 직접적으로 관련되어 있습니다. 이 경우 초기 함량의 배로 투여할 경우 역시 그 효과도 배로 증가함을 의미합니다. B 곡선은 비선형 관계로 반응을 보이는 집단내 비율이 25 ~75%에서 급격히 증가하고 있습니다. C 곡선에서는 문턱 값 효과를 나타내는 경우입니다. 즉, 문턱 값에 도달하기 전까지는 뚜렷한 반응이 보이지 않다가 이후 그 반응 비율이 증가됨을 의미합니다.
미량 원소 투여 반응곡선 확인의 어려움
실제적으로 인간에 대한 미량 원소의 투여 반응 곡선을 작성하기에는 많은 어려움이 있습니다. 인체 내 각각의 미량 원소에 의한 작용을 구분하기 어려우며, 넓은 범위 내의 농도에 노출된 대표적 집단을 찾기가 쉽지 않기 때문입니다. 또한 식물이나 동물과 같이 통제된 실험을 할 수가 없고 다양한 연령층에 따른 변화 정도를 파악하기도 어렵습니다. 따라서 투여 반응곡선은 특정한 집단에 해당하거나 단지 예상 정도에 머무르게 됩니다. 미량 원소와 건강, 지구화학적 원소 흡수 경로 지구화학적 원소들과 그 화합물은 암석권, 수권, 대기권, 생물권의 다양한 경로를 통해 이동하면서 지구화학적 순환을 이루게 됩니다.
화산활동이나 암석, 토양의 풍화와 같은 자연적 요인에 의해 환경으로 유출되며 여기에 인간의 활동에 의해 환경오염을 일으킬 수 있는 수준으로 부가되게 됩니다. 일반적으로 지 구화학적 미량 원소들의 농도는 암석에서 토양, 식물에서 동물 및 인간으로 이 동하면서 증가하게 됩니다. 미량 원소가 인체로 유입되는 다양한 이동경로가 모식적으로 요약되어 있습니다. 인간에 유입되는 미량 원소들의 생물유 용도(bioavailability)를 조절하는 기본적인 요인이 되는 미량 원소의 농도는 암 석의 종류에 따라 달라집니다. 이러한 암석 내의 미량 원소들은 다양한 자연적 작 용과 인간 활동에 의해 그 농도가 변화하여 토양, 자연수, 식물, 대기 등에 존 재하며 인체로 유입됩니다. 또한 지질학적 작용에 부가되어 식이습관이나 환경오염과 같은 문화적 요인에 의해서도 미량 원소의 섭취 정도는 변화하게 됩니다.
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