Comprehensive assessment of residential intake of EDCs, heavy metals, and house dust mite allergens in house dust

Abstract

집 먼지는 내분비교란물질 (Endocrine Disrupting Chemicals, EDCs), 중금속 및 집 먼지 진드기 알레르겐을 포함한 다양한 오염 물질의 저장소이다. 집 먼지 내 유해물질에 장기간 노출되면 건강상 악영향을 야기할 수 있지만, 집 먼지에 포함된 다양한 화학물질과 생물학적 유해물질을 종합적으로 평가한 연구는 없다. 본 연구의 목적은 집 먼지에 포함된 다양한 유해 인자의 특성을 종합적으로 평가하고, 농도에 영향을 끼치는 실내 주거환경 요인 및 영유아의 경로별 노출량을 평가하는 것이다. 집 먼지 내 EDCs와 중금속 분석을 위해 2021년 4월과 5월 서울과 경기도의 107가구와 120가구에서 각각 107개의 침강먼지 (Settled House Dust, SHD)와 120개의 공기청정기포집먼지 (Air Cleaner Captured Dust, ACCD) 샘플을 수집하였다. 집 먼지 내 진드기 알레르겐 분석을 위해 SHD를 수집한 107가구 중 30개 가구를 모집하여 30개의 침구 먼지 (bedding dust) 샘플을 수집하였다. 모든 참가자는 주택 및 생활 관련 요인으로 구성된 설문지를 작성하였다. 집 먼지 내 유해물질은 유기인계 난연제 (Organophosphorus Flame Retardants, OPFR) 18종, 프탈레이트계 가소제 (Phthalate Esters, PHTH) 16종, 비프탈산계 가소제 (Non-Phthalate Plasticizers, NPP) 5종, 중금속 7종, 집먼지 진드기 알레르겐 2종 (Dermatophagoides farinae type 1, Der f 1; Dermatophagoides pterynossynus type 1, Der p 1)이 정량 분석되었다. 물질 간 관계를 평가하기 위해 Pearson 상관 분석이 수행되었으며 연관 요인을 식별하기 위해 다중회귀분석 (MLR)이 진행되었다. 영유아의 경로별 노출량을 비교하기 위해 SHD 및 ACCD 내 유해물질 농도와 국립환경과학원 (National Institute of Environmental Research, NIER)에서 차용한 노출 계수로 섭취량과 흡입량을 추정하였다. SHD에서 가장 높은 농도로 검출된 화합물은 NPPs이었으며 PHTHs 및 OPFRs이 그 뒤를 이었다. 반면 ACCD는 반대의 순서였다. 모든 SHD 샘플에서 높은 농도의 Cd, Mn, Cr, Pb, As, Ni 및 Hg가 검출된 반면, ACCD에서의 검출률은 유의하게 낮았다. 집 먼지 진드기 알레르겐은 Der f 1의 수준이 Der p 1에 비해 현저히 높았다. SHD 내 오염 물질은 대부분의 물질이 상관성이 낮았던 반면 ACCD 내 대부분의 화학물질은 유의한 양의 상관 관계가 관찰되었다. ACCD와 SHD 모두 EDCs 농도는 전자제품과 향초 사용과 유의한 연관성을 보였던 한편 SHD 내 중금속은 연소 활동과 높은 연관성을 보였다. 집 먼지 진드기 알레르겐은 거주자의 수 및 반려동물의 유무와 유의한 연관성을 보였다. 그러나 대부분의 유해물질은 환기, 진공청소 빈도, 그리고 바닥 청소 유무에 따라 감소하는 경향을 보였다. 대부분의 화학 물질은 흡입에 비해 섭취를 통한 노출량이 훨씬 높았다. 화학물질의 흡입 노출은 SHD의 농도를 이용한 평가방법에 비해 ACCD의 농도를 이용한 방법이 유의하게 높았다. 본 연구는 SHD와 ACCD 내 EDCs, 중금속 및 집 먼지 진드기 알레르겐을 종합적으로 평가하였다. 조사 결과 다양한 발생원에서 비롯된 여러가지 오염물질이 실내환경 내에 존재했다. 특히, 가전제품과 거주자의 생활패턴이 집 먼지 내 오염물질 수준에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 영유아의 집 먼지 내 오염물질 섭취량은 흡입에 비해 섭취가 높았으나 집 먼지 내 오염물질의 흡입 노출에 대한 정량적인 평가방법이 없기 때문에 후속 연구가 필요한 것으로 사료된다. 대부분의 사람이 실내에서 오랜 시간을 보내기 때문에 집 먼지로 인한 다양한 유해물질의 노출 가능성이 있다. 따라서 집 먼지 내 유해물질 수준을 줄이기 위한 적절한 조치가 필요하다.

House dust is a reservoir for EDCs, heavy metals, and house dust mite allergens. Long term exposure to house dust contaminants could pose adverse health effects, but few studies to date have simultaneously evaluated various chemicals and biological contaminants in house dust. The objectives of this study were to comprehensively assess the characteristics of contaminants in house dust and investigate infants residential intake. A total of 107 settled house dust (SHD) and 120 air cleaner captured dust (ACCD) samples were collected from 107 and 120 houses, respectively, in Seoul and Gyeonggi Province in 2021. Among the 107 houses selected for SHD collection, 30 houses were recruited for collecting bedding dust samples. All participants completed a questionnaire comprised of housing and lifestyle related factors. Sample extracts of 18 organophosphorus flame retardants (OPFRs), 16 phthalate esters (PHTHs), and 5 non-phthalate plasticizers (NPPs) were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Sample extracts of 7 heavy metal elements were analyzed using an inductively coupled plasma optical emission spectrometer and mass spectrometer (ICP-OES and ICP-MS), and those of two house dust mite allergens (Dermatophagoides farinae type 1 (Der f 1) and Dermatophagoides pterynossynus type 1 (Der p 1)) were analyzed with VersaMax™ ELISA. A Pearson correlation analysis was conducted to assess the relationship between contaminants and multiple regression analysis (MLR) was conducted to identify the determinants in association with contaminants. To estimate infants residential intake of contaminants in house dust, ingestion and inhalation intakes were calculated using the concentrations of contaminants in SHD and ACCD. For SHD, the most frequently detected compounds with the highest concentrations were NPPs, whereas those of PHTHs were the highest for ACCD. High concentrations of 7 heavy metal elements were detected in all SHD samples, whereas those in ACCD were lower with significantly low detection rates. Der f 1 was detected in all bedding dust samples with significantly higher levels than Der p 1. Among the contaminants, TPhP and EHDPP, and DiBP and DEHP showed strong correlations. The levels of EDCs were largely associated with the type and number of housing appliances and the use of air fresheners or incenses, whereas those of heavy metals in SHD were mainly associated with the type and number of housing appliances and fuel used for cooking. Der f 1 showed strong associations with the number of occupants and water penetration. In contrast, ventilation, vacuum cleaning, and wet cleaning or dry mopping the floor significantly reduced the levels of contaminants in dust. Residential intake of most chemicals in house dust were significantly higher via ingestion than inhalation. In addition, inhalation intake of chemicals was significantly higher for ACCD than for SHD. This study comprehensively assessed various chemicals and biological contaminants in SHD and ACCD. The results indicated that numerous contaminants including EDCs, heavy metals, and house dust mite allergens were prevalent in residential environments. In particular, the number and type of electronic appliances, use of air fresheners or diffusers, and combustion activities were in significant association with the elevated levels of contaminants in house dust. In addition, infants residential intake of contaminants in house dust was greater via ingestion than inhalation. As infants could be exposed to a wide array of pollutants in house dust via ingestion, adequate measures are required to prevent potential exposures.