Abstract

Health effects caused by particulate matter and guidelines for health care

Jo Hyun-Jung, Park Seong-Woo, Lee Hee-Il, Lee Sang-Won
Division of Strategic Planning for Emerging Infectious Diseases, KCDC

Background: Since particulate matter (PM) comprises extremely small particles, it can persist in the atmosphere and penetrates the lungs through the respiratory tract and is transported to different parts of the body through the blood vessels, causing adverse effects on human body. PM mainly affects the respiratory and cardiovascular systems and can induces inflammatory reactions through direct contact with the skin, eyes, nose and throat mucous membranes. Because the annual average concentration of PM in Korea remains continuously high in spring and winter, it is essential to protect human health against its adverse impacts.
Current status: PM can affect the general population, especially those with low immunity, such as children, elderly, pregnant females, and patients with underlying diseases (respiratory diseases, cardiovascular diseases, and asthma), who can be classified as the vulnerable group.
Future Perspective: The best precaution against PM is to minimize exposure. Therefore, it is important to check the daily PM concentration and minimize outdoor activity. Wearing of masks by individuals belonging to the vulnerable group may lead to development of symptoms such as dyspnea, headache. In this case, they need to take off it immediately and consult with doctors about the mask wearing.

Keywords: Particulate matter, Respiration disorders, Cardiovascular diseases, Inflammation, Mucous membrane



들어가는 말

미세먼지(Particulate Matter, PM)는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질인 먼지 중, 입자가 매우 작은 것으로 지름이 10 μm보다 작은 경우(PM10)와 2.5 μm보다 작은 경우(PM2.5)로 나뉜다. 미세먼지를 이루는 성분은 그 미세먼지가 발생한 지역이나 계절, 기상조건 등에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로는 대기오염물질이 공기 중에서 반응하여 형성된 덩어리(황산염, 질산염 등), 석탄 · 석유 등 화석연료를 태우는 과정에서 발생하는 탄소류와 검댕, 지표면 흙먼지 등에서 생기는 광물 등으로 구성된다. 미세먼지 발생원은 자연적인 것과 인위적인 것으로 구분된다. 자연적 발생원은 흙먼지, 바닷물에서 생기는 소금, 식물의 꽃가루 등이 있다. 인위적 발생원은 보일러나 발전시설 등에서 석탄 · 석유 등 화석연료를 태울 때 생기는 매연, 자동차 배기가스, 건설현장 등에서 발생하는 날림먼지, 공장 내 분말 형태의 원자재나 부자재 취급공정에서의 가루성분, 그리고 소각장 연기 등이 있다. 또한, 가정에서 가스레인지, 전기그릴, 오븐 등을 사용하여 조리를 할 때도 발생한다[1].
미세먼지는 눈에 보이지 않을 만큼 매우 작기 때문에 대기 중에 머물러 있다가 호흡기를 거쳐 폐 등에 침투하거나 혈관을 따라 체내로 이동하여 들어감으로써 인체에 나쁜 영향을 미칠 수 있다[2]. 현재까지 알려진 바에 따르면, 미세먼지는 일차 방어막인 피부와 눈, 코 또는 인후 점막에 직접 접촉하여 물리적 자극과 국소 염증반응을 유발한다고 알려져 있으며, 조직 및 세포 독성의 기전으로 산화 스트레스 증가(oxidative damage)가 가장 대표적이며, 염증반응에 의한 손상(inflammatory damage), 및 DNA 손상(DNA damage) 등이 알려져 있다. 미세먼지는 허혈성심장질환 및 뇌졸중과 같은 심혈관계질환 및 호흡기질환 발생에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 특히 PM2.5의 경우 입자가 더 작아 더 많은 영향을 끼치고 이에 대한 기전 및 원인에 대한 연구가 보고되고 있다[3]. 2013년 세계보건기구(World Health Organization, WHO) 유럽지구 보고서에 따르면 장기간(수개월 이상) PM2.5에 노출시, PM2.5 농도가 10 µg/m3 증가할 때마다 심장질환 및 폐질환으로 인한 사망률이 6∼13% 증가한다고 보고하였다[4]. 또한 이외에도 저체중, 조산 등 임산부와 태아에서의 PM2.5의 영향에 대해 보고되고 있다[5].
WHO는 미세먼지(PM10, PM2.5)에 대한 대기 질 가이드라인을 1987년부터 제시해 왔고, 2013년에는 세계보건기구 산하의 국제암연구소(International Agency for Research on Cancer, IARC)에서 에서 대기오염과 미세먼지(outdoor air pollution, particulate matter)를 1군 발암물질(Group 1)로 지정하였다[6].
2014년 기준으로 전세계 인구의 92%가 WHO에서 제시한 대기오염 제한 기준을 초과하는 지역에 살고 있는 것으로 나타났으며, 대기오염은 뇌졸중, 심장질환, 폐암, 천식을 포함한 급·만성 호흡기 질환의 질병 부담을 가중시키는 것으로 알려져 있다. 2012년 기준 PM2.5의 노출정도에 따른 질병부담을 파악한 결과, 전 세계적으로 약 3백만 명이 실외대기오염에 의해 조기 사망하는 것으로 추정되며, 이 중 72%가 심뇌혈관질환, 14%가 만성폐쇄성폐질환(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD) 또는 급성하기도감염, 14%가 폐암으로 조기 사망한 것으로 추정하였다. 이들 88%는 저소득 또는 중간소득 국가들로서 대부분이 서태평양 지역과 동남아시아 지역의 국가들이었다[7].
한편, 2016년 경제협력개발기구(Organisation for Economic Co-operation and Development, OECD) 보고서에 따르면 실외 미세먼지와 오존으로 인한 조기사망률이 인구 백만명 당, 중국(2,052명), 인도(2,03 9명), 카스피해 인근(1,110명), 한국(1,109명)순으로 높았으며, OECD 국가 중에서는 한국이 가장 높은 조기사망률을 보이는 것으로 나타났다[8].


몸 말


국내 연평균 미세먼지 농도는 그간 여러 미세먼지 저감 정책 수립 및 적용으로 점점 줄어들고 있는 추세이다[9]. 하지만 겨울철과 봄철의 경우, 미세먼지 농도가 지속적으로 높게 나타나고 있어 국민 건강보호를 위한 대책 마련이 필요하다. 따라서 이 글에서는 각 민감계층별 미세먼지에 의한 건강영향을 알아보고, 민감계층의 미세먼지에 대한 건강보호 방법을 자세히 알아보고자 한다.

1) 미세먼지 건강영향
미세먼지는 일반인을 비롯한 모든 계층에 영향을 끼칠 수 있으나, 특히 면역력이 약한 어린이, 어르신, 임산부는 미세먼지 민감계층으로 분류할 수 있다. 또한 미세먼지가 주로 호흡기계나 심혈관계에 영향을 미치는 만큼 호흡기질환, 심혈관질환, 천식 등의 기저질환자도 민감계층으로 분류할 수 있다.
어린이의 경우, 아직 폐를 비롯한 장기들의 발달이 다 이루어지지 않아, 미세먼지가 어린이의 폐 등 장기 발달 및 성장을 저해할 수 있다. 임산부의 경우, 아직까지 명확하게 기전이 밝혀지진 않았으나, 산모에게 노출되는 대기오염 물질들이 모체의 태반을 통해 그대로 태아에게 전달될 뿐만 아니라 산소나 영양분 공급 능력을 감소시켜 태아의 발달과 성장에 큰 악영향을 초래할 수 있어 저체중 또는 조산의 원인이 될 수 있다고 알려져 있다[10]. 어르신의 경우 당뇨, 고혈압 등 기저질환과 호흡기질환, 심혈관질환 등의 중증질환을 가지고 있는 경우가 많아 미세먼지로 인한 건강피해가 더 악화되는 것으로 보고되고 있다.
미세먼지는 폐렴, 폐암 발생을 증가시키고 폐기능을 저하시키며, 만성호흡기질환자의 증상을 악화시킬 수 있다. 특히 만성폐쇄성폐질환(COPD)의 급성 악화를 유발하기도 한다. 질병관리본부 연구보고서에 따르면, 미세먼지(PM10) 농도가 10 ㎍/㎥ 증가할 때마다 만성폐쇄성폐질환(COPD)으로 인한 입원률이 2.7%, 사망률은 1.1% 증가하고 미세먼지(PM2.5) 농도가 10 ㎍/㎥ 증가할 때마다 폐암 발생률이 9% 증가하는 것으로 보고된 바 있다[11].
또한, 미세먼지는 혈관 등에 자극을 주어 심근경색, 허혈성심질환, 부정맥, 뇌졸중 등의 심뇌혈관질환자의 증상을 더욱 악화시키는 것으로 알려져 있다. 심지어 일반인의 경우도 미세먼지에 장기간 노출이 될 경우, 심근경색과 같은 허혈성심장질환이나 심부전의 발생이 증가하고 심혈관질환으로 사망에 이르는 것으로 보고되고 있다. 질병관리본부 연구보고서에 따르면 미세먼지에 장기간 노출 시, 평균 PM2.5 농도 10 ㎍/㎥ 증가할 때 사망률이 약 10% 증가함을 보였고, 이들 중 심혈관질환 연관 사망률은 3～76% 까지 증가하는 것으로 보고되었다[12]. 또한, 미세먼지(PM10) 농도 10 ㎍/㎥ 증가시 뇌혈관질환 사망률이 10% 증가됨이 확인되었고, 미세먼지(PM2.5) 농도 10 ㎍/㎥ 증가시 뇌혈관질환으로 인한 사망 발생 위험도가 80% 증가되고 뇌졸중 또한 20% 이상 증가시키며, 뇌혈관질환에 의한 입원률도 증가시킨다는 보고가 있다[12-13].
미세먼지는 천식환자에게 기침, 쌕쌕거림, 호흡곤란 등의 천식 증상을 악화시키고 폐기능을 저하시킬 수 있다. 심한 경우 천식발작을 일으켜 응급실 방문과 입원을 증가시킬 수 있다. 질병관리본부 연구보고서에 따르면 미세먼지 10㎍/㎥ 증가 시 천식 악화 증상이 29% 증가하는 것으로 나타났고, 천식 악화로 인한 응급실 방문 및 입원도 29% 증가한 것으로 보고되었다[11].

2) 건강보호 수칙
미세먼지에 대한 최선의 예방수칙은 노출을 최소화하는 것이다. 일반인의 경우, 외출이나 야외 활동을 할때 미세먼지 차단 마스크를 착용하는 것이 미세먼지 노출을 최소화할 수 있는 최선의 방법이라 할 수 있다. 그러나, 어린이, 임산부, 어르신 등 미세먼지 취약계층과 기존 기저질환자(호흡기질환, 심뇌혈관질환, 천식)의 경우, 미세먼지 차단 마스크를 착용했을 시 호흡곤란, 두통 등의 부작용이 발생할 수 있어 증상 발생 시에는 마스크를 즉각 벗어야하며, 기저질환자의 경우 사전에 의사와 상담한 후 마스크 착용을 결정해야한다.
최근, 미세먼지 농도가 높아지는 계절에는 평소에 다음과 같은 예방 수칙을 실천할 필요가 있다. 1) 평소 일기예보 및 어플 등을 통해 주거지역의 미세먼지 농도를 수시로 파악하고 2) 미세먼지 농도가 나쁠 시 외출을 자제하는 것(미세먼지 농도가 보통일지라도 몸 상태가 좋지 않을 때는 주의)이 좋다. 또한 3) 기저질환자는 기존의 호흡기질환, 심뇌혈관질환, 천식 등에 대해 적절한 치료 및 관리를 꾸준히 유지해야 하며 4) 의사와 상의 후 미세먼지 차단 마스크(식약처 인증)를 착용하여야 한다. 미세먼지가 건강에 미치는 영향은 수일에서 최대 6주까지 지속될 수 있으므로, 5) 미세먼지 농도가 나쁨 이후 기저질환 증상이 악화될 경우 반드시 병원 방문 또는 의사와 상담하여야 한다.
만성폐쇄성폐질환(COPD) 환자는 미세먼지 농도가 ‘나쁨’ 이상인 날 부득이하게 외출할 때에는 치료약물(속효성 기관지 확장제)을 준비하는 것이 바람직하며, 심혈관질환자는 심장과 혈관에 부담을 주는 힘든 육체활동을 줄이는 것이 좋다. 천식환자도 외출 시 천식 증상 완화제를 가지고 다니는 게 좋으며, 어린이 천식환자는 유치원이나 학교 보건실에 개인 증상 완화제를 맡겨 두어 필요한 경우 언제든 사용할 수 있도록 하는 것이 좋다.


맺는 말

WHO 대기오염 보고서에 따르면 2012년 기준 실외 대기오염으로 연간 300만 명이, 실내 대기오염으로 350만 명이 조기 사망했다고 보고하였다[7]. 이와 같이 실내와 실외 모두 미세먼지로부터 안전한 것은 아니며, 실외 미세먼지 농도가 높을 시 환기를 최소화하지만 평소에는 실내 공기를 주기적으로 환기를 해야 한다. 특히 실내에서는 가정에서 요리 중 미세먼지가 발생할 수 있으므로 요리 중, 요리 후 반드시 환기를 해야 한다. 한편, 차량 이동이 많은 도로변에 위치한 주거지의 경우, 환기 시 차량 이동이 적은 시간을 이용하거나 도로변에 위치하지 않은 창문을 이용하여 환기하는 것이 적절하다.
우리나라에서는 미세먼지에 대한 국민들의 건강피해를 낮추기 위해, 「미세먼지 관리 종합대책」(‘17.09)을 수립함으로써 미세먼지 저감 대책과 민감계층 보호대책을 마련하고 있다. 하지만 미세먼지 농도가 개선되기 위해서는 장기적으로 시간이 소요될 수 있기 때문에 개인의 건강상태, 질환 과거력 및 현재 질병 여부, 생활환경 등을 고려하여 개인에게 맞는 건강보호 수칙을 실천함으로써 미세먼지에 대한 건강보호를 해야 할 것이다.


참고문헌

1. 환경부. 2016. 바로 알면 보인다. 미세먼지, 도대체 뭘까?
2. Jennifer A. Fine particulate matter air pollution and cognitive function among U.S. older adults. Journals of Gerontology Series B: Psychological Sciences and Social Sciences. 2014;70(2):322-30.
3. EPA. 2018. https://www.epa.gov/pm-pollution/health-and-environmental-effects-particulate-matter-pm.
4. WHO regional office for Europe. 2013. Health effects of particulate matter.
5. Zhengmin Qian, Shengwen Liang, Shaoping Yang, Edwin T. Zhen Huang, Rong Yang, Jing Wang, Ke Hu, Yiming Zhang, Michael V, Longjiao Shen, Wenjin Liu, Pu Li, Patrick W, Li Yang, Wei Zhang, Wei Chen, Guanghui Dong, Tongzhang Zheng, Shunqing Xu, Bin Zhang. Ambient air pollution and preterm birth: a prospective birth cohort study in Wuhan, China. Int J Hyg Env Health. 2015;219:195-203.
6. IARC. 2013. www.iarc.fr/en/media-centre/iarcnews/pdf/pr221.
7. WHO. 2016. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs313/en.
8. OECD. 2016. The economic consequence of outdoor air pollution
9. 환경부 국립환경과학원. 대기환경연보 2016. 2017.
10. 질병관리본부. 대기오염에 대한 건강피해 연계성 연구. 2016.
11. 질병관리본부. 미세먼지황사 건강피해 예방 및 관리 권고지침 개발연구(호흡기질환). 2014.
12. 질병관리본부. 미세먼지황사 건강피해 예방 및 관리 권고지침 개발연구(심혈관질환). 2014.
13. Miller KA, Siscovick DS, Sheppard L, Shepherd K, Sullivan JH, Anderson GL and Kaufman JD. Long-term exposure to air pollution and incidence of cardiovascular events in women. The New England journal of medicine. 2007;356(5):447-58.