ERA
ERA 인간 활동의 결과로 야기될 수 있는 바람직하지 않은 생태적 영향의 가능성을 추정하는 논리적인 과정이다. 인간의 활동 결과란 사고에 의한 유해물질의 환경방출을 포함하여 건축행위, 농업을 위한 지형을 변경하는 행위 등과 같은 정상적인 사회활동 등을 말한다. 이 경우 생태적 교란을 가져오는 다양한 상황에 대한 위해성을 평가할 수는 있지만 통상적으로 HRA에서와 마찬가지로 ERA에 있어서도 주가 되는 부분은유해물질이 생태계에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 다시 말하면 ERA는 유해물질이생태계에 미치는 독성평가와 생태계에 독성을 발현할 만큼의 충분한 양이 존재하는지여부를 판단하는 노출평가의 결합이라 할 수 있다. 그러나 최근까지도 공공의 인식 부족과 적절한 평가의 부재 그리고 생물종의 복잡성으로 인하여 보편화되지는 않았다. 일반적으로 ERA 과정은 다음과 같이 3단계로 나누어진다.
- (1) 문제의 공식화 단계 : 문제의 정의, 필요한 정보 및 자료의 수집
- (2) 분석 단계: 유해성평가, 노출평가
- (3) 위해성결정 단계: 유해성과 노출 평가의 종합, 결과의 종합 정리 및 제시
문제의 공식화(problem formulation)
유해물질의 생태계에 대한 문제가 무엇인지를 파악한 다음 관련된 정보와 자료를 수집하는 단계이다. 이 단계의 목적은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫번째는 인간동 결과 야기되는 생태계의 교란을 적절하게 대변할 수 있는 지표를 찾아내는 일이다. 두번째는 생태계에 가해지는 스트레스-다양한 인간활동 결과 혹은 부산물-와 생태계의 변화를 대표하는 지표와의 상관관계를 잘 표시할 수 있는 모델의 개발 혹은 선정하는 일이다. 또한 이 단계에서 얻은 평가의 종말점과 모델의 통합을 통하여다음 단계의 위해성 분석에 활용할 수 있다. 여기서 평가의 종말점은 생태계내 어떤대상을 보호한 결과 나타날 수 있는 실제적 가치를 분명하게 보여주는 것인 만큼 다음과 같은 세가지 관점에서 선정하여야 한다.
- 첫째, 생태학적인 관련성을 고려하여야 한다. 왜냐하면 생태계는 기능적, 구조적으로서로 통합되어 다양성을 유지하고 있기 때문이다.
- 둘째, 생태계의 외부에서 가해지는 스트레스에 대한 민감성 정도를 고려하여야 한다.여기서 민감성은 특정한 스트레스에 대한 반응성 정도로서 민감성이 크다는 것은 외부에서 가해지는 스트레스에 약하다는 의미가 된다. 민감성을 나타내는 지표로서는치사율, 수정률 감소정도, 성장 감소 정도, 행동의 이상유무 등을 들 수가 있다. 일반적으로 번식률이 낮을수록 수명이 긴 생물일수록 외부의 스트레스에 대하여 민감한관계로 쉽게 번식률이 감소하거나 심할 경우에는 멸종에 이를 수 있다.
- 셋째, 어떤 모델을 적용할 것인가를 고려하여야 한다. 모델의 선정은 문제의 복잡성,스트레스의 종류, 평가의 종말점, 생태계의 특성 등에 따라 단순 모델을 적용할 것인지 혹은 복잡한 모델을 적용할 것인지를 결정하게 된다.
위해성분석 (risk analysis)
이 단계는 유해물질에 대한 노출 및 독성에 대한 특성을 평가하는 단계이다. 따라서노출특성과 독성특성을 분석하기 위해서는 유해물질의 생산, 분배, 사용, 폐기 등과같은 물질순환의 일련의 과정은 물론 각 단계별에 필요한 정보를 확보하는 것 역시중요하다.
(1) 유해물질의 생태계 노출에 대한 특성 분석
노출특성 평가는 물질의 환경매체로의 유입 및 그 양과 농도를 측정하고 물질에 노출된 생물상을 규명하는 과정이다. 노출평가시 필요한 사항은 물질의 최초 배출 비율과 환경에서 생기는 생물학적·화학적 변화, 환경내 지속성, 용해성, 휘발성 및 광분해성 등이다. 노출기간과 노출강도 역시 중요한 사항이다. 노출평가의 최종 결과는산출된 환경 중 농도를 mg/L, g/m², g/ha, mg/kg 등으로 나타내며 노출크기와 기간등을 종합한다.
노출평가에서 알 수 있는 것은 유해물질에 노출된 생물종에 대한 위해성의 정도이다. 즉 농약과 같은 물질의 경우는 살포된 지리학적 위치, 노출된 생물종의 규명, 위협받는 생물종 등에 대한 평가가 가능하며 세제류의 노출은 어류, 수생 무척추생물,식물성 플랑크톤 등에 대한 평가가 가능하다.
(2) 유해물질의 생태독성에 대한 특성 분석
독성특성을 분석하기 위해서는 다음과 같은 정보가 필요하다.
① 생태학적인 반응에 대한 정보: 스트레스에 대한 노출과 생태학적인 독성 작용과의 상관 관계, 노출 결과 발생될 수 있는 독성에 대한 가능성의 평가, 평가의 종말점과 연관지어 서 측정 가능한 독성지표를 선정하는 과정이 필요하다.
스트레스와 생태반응에 관한 일련의 정보: 어떤 스트레스에 대하여 단일 생물종만이 영향을 받을 경우에는 치사율, 성장률, 번식률 등을 독성의 지표로 삼을 수있다. 그러나 스트레스에 반응하는 것이 특정 생물집단 혹은 먹이사슬 중 일정부분인 경우에는 그 집단의 생태계내의 기능, 구조 이상 등이 지표가 된다.
일반적으로 생태계에 대한 화학물질의 독성을 평가할 경우 종말점의 선정은 생태학적으로 관련성이 높은 지표를 선택하는 것이 좋다. 생태학적으로 주로 활용되고 있는 대표적인 종말점 지표는 다음과 같다.
첫째, 어떤 생물종에 대하여 LCo이나 LD으로 표시한 급성 혹은 만성 독성자료둘째, 어떤 생물종에 대하여 NOEC로 표시한 만성 혹은 아만성 독성자료
셋째, 포유동물 또는 다른 동물에 대하여 LCso, LD50, 혹은 NOAEL로 표시한 급성혹은 만성 독성자료
여기서 만성독성시험 자료가 급성독성시험 자료보다 우선적으로 활용될 수 있다. 만성독성시험에 관한 신뢰도를 높이기 위한 측면에서는 PNECS를 구할 때 아만성독성시험 등 보다 단기간에 걸쳐 실시한 시험결과의 여러 인자들을 고려하는 것도 좋다.다만 통계적 외삽기법에서는 일반적으로 장기간에 걸친 시험에서 얻은 NOECS만이사용되고 있다. 이는 생태계에서 가장 독성물질에 민감한 종이 보호된다면 생태계구조와 기능이 유지된다고 가정하기 때문이다. 따라서 평가에 관련된 인자들을 가장민감한 종 혹은 가장 민감한 종말점 지표에 적용하는 것이 관례이다.
만약 어떤 생물종을 대상으로 실험한 종말점에 대한 독성치가 다를 경우에는 기하학적 평균값을사용할 수 있다. 유해물질의 생태계 독성에 관한 정보는 환경매체에 따라 현저한 차이를 보이기도 한다. 환경매체중 수계분야는 가장 많은 정보가 축적되어 있으며 토양과 침전물에 대한 정보는 상대적으로 빈약한 실정이다. 특히 대기오염을 통하여노출된 생물종에 대한 독성 자료는 전무하다고 할 수 있다. 따라서 대부분의 화학물질에 대한 독성자료의 축적 정도가 차이가 난다. 만약 생태계에 대한 독성자료가 불충분하면 정량적구조활성관계 (QSARs, quantitative structure-activity relationships)-유해물질의 화학 구조적 특성에 따른 독성작용을 정량적으로 분석하여 상관성을 도출하는 기법-를 활용할 수 있으며 특히 수계 환경일 경우 권장되고 있다.
화학물질의 생태계에 대한 독성평가는 일련의 자료 중 미흡한 점을 보완함은 물론기존의 독성시험과 자료에 대한 평가나 PNECS를 구하기 위한 외삼기법 등에 활용된다. 유해물질로부터 생태계 전체가 안전한 농도를 구하기 위해서는 단일 생물종에서얻은 자료를 다양한 생물들로 구성된 군집에 나아가서는 생태계 전체에 대하여 외삼할 필요가 있다.