Occurrence, Soil-to-Plant Transfer and Dietary Risk Assessment of Potentially Toxic Elements in Green Leafy Vegetables Irrigated with Untreated Slaughterhouse Wastewater in Rufiji District, Tanzania

당신의 정원을 거대한 살아있는 스펀지라고 상상해 보세요. 보통 우리는 그 스펀지에 깨끗한 비나 수돗물을 주어, 식물이 크고 강하게 자랄 수 있도록 햇빛과 영양분 같은 좋은 것들을 흡수하기를 바랍니다. 하지만 때때로 물이 부족한 곳에서 농부들은 창의적인 방법을 찾아야 합니다. 그들은 이미 공장이나, 이 이야기에서는 동물을 가공하는 곳에서 사용된 물을 사용할 수도 있습니다. 이 "사용된 물"은 양날의 검과 같습니다. 식물이 좋아하는 영양분으로 가득 차 있지만, 동시에 "잠재적 독성 원소"라고 불리는 보이지 않는 원치 않는 손님들을 실어 나를 수도 있기 때문입니다. 이 원소들을 생각할 때, 그것들은 토양과 식물에 달라붙는 작고 끈질긴 스 sticker(스티커)와 같습니다. 철(Fe)이나 아연(Zn) 같은 것들은 우리 몸에 적당한 양이 있으면 도움이 되는 좋은 비타민과 같지만, 너무 많으면 우리를 아프게 할 수 있습니다. 반면 납(Pb)이나 크로뮴(Cr) 같은 것들은 우리 음식에 들어있어서는 안 될 독성 스티커와 같습니다. 과학자들은 이 스티커들이 더러운 물에서 토양으로, 다시 식물의 뿌리를 타고 올라가 우리가 먹는 잎까지 이동하는 여정을 "토양-식물 전이(soil-to-plant transfer)"라고 부릅니다. 큰 질문은 이것입니다. 만약 우리가 이 사용된 물로 계속 음식을 기른다면, 우리는 실수로 서서히 작용하는 독을 스스로에게 먹이고 있는 것일까요?

이것이 바로 탄자니아 오픈 대학교(The Open University of Tanzania)의 연구팀이 루피지(Rufiji) 지역에서 조사하기로 결정한 내용입니다. 그들은 동물을 세척하고 가공하는 장소인 지역 도축장에서 나오는 특정 종류의 "사용된 물"을 살펴보았습니다. 이 물은 종종 배수관에 버려진 후 농부들에 의해 동부콩(Vigna unguiculata), 고구마(Ipomoea sp.), 호박(Cucurbita sp.)과 같은 녹색 잎 채소를 기르는 데 사용됩니다. 과학자들은 이 채소들이 도축장 물로부터 위험한 금속을 빨아들이는 스펀지 역할을 하고 있는지, 그리고 이 채소들을 먹는 것이 장기적으로 사람의 건강을 해칠 수 있는지를 확인하고 싶었습니다.

연구원들은 탐정 놀이를 하듯 더러운 물, 식물 아래의 토양, 그리고 채소 자체의 샘양을 수집했습니다. 그들은 다섯 가지 특정 금속인 크로뮴(Cr), 구리(Cu), 철(Fe), 납(Pb), 아연(Zn)을 추적하기 위해 마이크로웨이브 플라즈마 원자 방출 분광기(MP-AES)라는 첨단 기계를 사용했습니다. 그들은 도축장 물이 실제로 이러한 금속들을 운반하고 있으며, 철이 2.098 mg L⁻¹로 가장 풍부하고 그 뒤를 이어 아연, 납, 크로뮴, 구리 순으로 나타난다는 것을 발견했습니다. 토양을 확인했을 때도 상황은 비슷했습니다. 토양은 이러한 금속들로 가득 차 있었으며, 특히 철은 16,656.144 mg kg⁻¹이라는 엄청난 양이 발견되었습니다. 이는 토양이 수년간 처리되지 않은 폐수로 물을 준 결과로 축적된 금속들을 보관하는 저장고 역할을 해왔음을 시사합니다.

채소를 조사했을 때, 식물들이 실제로 금속을 흡수했다는 사실이 밝혀졌습니다. 철이 다시 한번 챔피언이었으며, 잎에서 15.543 ~ 96.109 mg kg⁻¹의 범위를 보였고, 그 뒤를 이어 아연(2.933–7.740 mg kg⁻¹), 구리(1.212–2.307 mg kg⁻¹), 크로뮴(0.182–0.437 mg kg⁻¹), 납(0.073–0.158 mg kg⁻¹) 순이었습니다. 흥ari로운 점은 모든 식물이 똑같이 행동하지 않았다는 것입니다. 동부콩(V. unguiculata)은 철, 크로뮴, 아연을 가장 잘 흡수하는 능력을 보였고, 고구마(Ipomoea sp.)는 납을 가장 많이 보유하고 있었습니다. 호박(Cucurbita sp.)은 구리를 선호하는 듯 보였습니다.

여기서 이야기는 조금 심각해집니다. 비록 채소 속의 각 금속 함량이 FAO나 WHO와 같은 기관에서 설정한 국제 안전 기준보다 낮았지만, 연구원들은 "큰 그림"을 보기로 했습니다. 그들은 한 번에 하나씩이 아니라, 모든 금속을 함께 섭취했을 때의 위험을 합산하는 점수인 "위해 지수(Hazard Index)"를 계산했습니다. 그리고 바로 여기서 경보가 울렸습니다. 동부콩과 호박의 경우, 위해 지수가 1을 초과했습니다(각각 1.650 및 1.533). 건강 위험의 세계에서 1 이상의 점수는 사람들이 이 채소들을 정기적으로 계속 먹게 될 경우, 장기적인 비암성 건강 문제를 일으킬 가능성이 있음을 의미합니다. 이는 마치 자동차에 몇 개의 작은 흠집이 있는 것과 같습니다. 개별적으로는 사고를 일으키지 않지만, 그 흠집들을 가진 채 계속 운전한다면 자동차는 결국 고장 날 수 있습니다.

이 연구는 채소들이 즉각적으로 독성이 있는 것은 아니지만, 처리되지 않은 도축장 폐수를 지속적으로 사용하는 것이 서서히 쌓여가는 문제를 만들고 있다고 시사합니다. 금속들이 토양에 축적되고 있으며, 토양에서 우리가 먹는 음식으로 천천히 이동하고 있습니다. 연구진은 이것이 갑작스러운 재앙이 아니라, 아무것도 바뀌지 않는다면 위험을 향해 가는 "오염 궤적(contamination trajectory)"이라고 주장합니다. 그들은 금속이 물에서 토양으로, 그리고 다시 식물로 이동하는 것을 발견하여, 식품 사슬이 실제로 오염되고 있음을 입증했습니다.

그렇다면 핵심은 무엇일까요? 논문은 개별 금속의 농도가 현재 안전 기준 미만이라 할지라도, 장기간에 걸친 섭취의 결합된 효과가 위험을 초래할 수 있다고 결론지었습니다. 연구는 크로뮴의 낮은 농도가 즉각적인 위험은 제한적임을 시사하지만, 식품 사슬 내에 존재하는 이러한 금속의 존재는 장기적 노출에 대한 우려를 낳는다고 언급했습니다. 이 연구는 예비적인 연구이므로, 인간의 건강이 이러한 금속을 채소를 통해 섭취함으로써 직접적으로 영향을 받기 때문에 지속적인 모니터링이 권장됩니다.

따라서 식품 사슬 내의 과도한 축적을 방지하기 위해 채소와 기타 식품 재료에 대한 정기적인 중금속 모니터링이 필수적입니다. 본 연구는 또한 건강 위험을 줄이기 위해 채소를 섭취하기 전에 제대로 세척해야 한다고 제안했는데, 세척을 통해 채소 표면의 공중 오염 물질을 상당 부분 제거할 수 있기 때문입니다.

현재 채소의 금속 농도가 급성 오염을 나타내지는 않지만, 폐수, 토양, 전이 계수 및 위해 지수 분석으로부터 얻은 종합적인 증거는 예방적 관리와 지속적인 환경 모니터링을 요하는 '오염 궤적'의 출현을 시사합니다.