The Biodegradability and Toxicity of Polyoxyethylene-Alkyl Citric Diester-Triethanolamine Detergent

Polyoxyethylene-Alkyl C itric Diester Triethanol- am ine 의 生分解 및 毒性에 관한 調査 研究

權 肅 构 • 鄭 勇

延 世 * 學 校 公 害 硏 究 所

(Received December 5, 1978)

Sook Pyo K w o n and Y o n g C h u n g

The Institute for Environmental Research, Yonsei University，Seoul 120, Korea T he B iodegradability and T ox icity of Poly ox y e th y le n e - A lk y l^C itric

Diester-Triethanolam ine Detergent

Abstract— —The authors investigated the biodegradability and toxicity of polyoxyethylene-alkyl citric diester-triethanolamine (PAT), which is one of new non-ionic detergents. 1) The PAT is very biodegradable, which 50 % is biodegraded for one day and 100 % for eight days by the activated sludge treatment and 40% for one day and 93% for eight

chicken, mouse, and rat by oral adminstration are 7. lg/kg, 8. 4g/kg and 14. Og/kg respectively. 3) TLm of PAT for goldfish is 64. Omg//

in 24hours. 4) No reaction for humun skin is determined by PAT.

合成洗劑가 개발된 이래 油脂비누가 갖지 못한 장점때문에 그 수요가 급증하였다 ­

함성세제는 센물，산 , 알카리에서도 세척효과가 좋고 섬유질을 윤택하게 표백하는 장점을 갖 으나 유지비누는 세척후 잔여분이 . 남아 섬유를 황변케 하는 단점이 있다 1

합성세제 중 주로 세탁 및 공업용으로 사용하며 그 수요가 많은 硬性合性洗劑의 보급은 전세 계적으로 하천 및 상수원의 오염현상을 곳곳에서 야기시켜 왔다 .

이러한 합성세제의 수질오염현상은 우리나라에서도 많은 논란을 일으켰으며 2)~6), 드디어 정

부에서는 1979 年 2 月부터 가정용 경성세제의 생산을 점차 중지시키기로 하였으며 앞으로 세제

의 연성화 계획을 강력히 추진할 것을 밝힌 바 있다 .

과거에 주로 사용하던 경성세제는 A B S (a lk y l benzene sulfonate, C 12 형)로서 자연 중에서 분 해가 매우 늦은 것으로 알려져 있다 .

그리고 軟性洗劑인 L A S (linear alkylate sulfonate) 는 A B S 보다는 대체로 生分解度가 빠르나 생체에 대한 독성은 더욱 강하다고 한다

그러나 우리나라와 같은 流路가 짧은 하천에서는 충분히 L A S 의 生分解效果를 크게 기대할

수 없다는 報告도 있다 6>.

한편 美國 등지 에서 는 毒性도 이 온性 合成洗劑보다 비 교적 적 으며 생분해 도가 높은 非이온性 계면활성제로 대체하고 있는 실정이다 . 이미 1977 년말 현재 미국내의 전체 합성세제 소비량의 약 1/4 이 비이온성인 것이였다 14\

현 재 주로 사용되 는 비 이 온성 합성 세 제 는 alcohols 또는 alkyl phenols 가 ethylene oxide 와 반 응하여 얻은 1 차 또 는 2 차 alcohol ethoxylate 또 는 alkyl phenol ethoxy late 류 이다 .

이 들 비이온성 합성세제는 이온성인 것에 비하여 多價重金屬이온의 영 향을 받지 않으며 넓은 pH 범위에서 안정하며 더욱이 제조과정에서 사용용도에 따라 쉽게 親水性 또는 疏水性인 분자 구조의 것을 생산할 수 있는 장점이 있다고 한다 . 그러나 친수비이온성 합성세제는 거품의 생 산과 活性汚泥法에 의한 폐수처리에 지장을 주는 둥 몇 가지 문제점들이 지적되고 있으며 일반 적인 폐수처리 방법으로 비이온성 합성세제의 제거가 아직 만족할 만한 정도가 아니라고 한다 . 따라서 미국에서는 1972 년 Clean Water Act 로 비이온성 합성세제를 사용하거나 생산하는 업체

는 1983 년 까지 만족할 만한 처리계획을 갖추도록 하고 있다 .

우리나라의 경우 아직 비 이 온성 합성세제 이용이 보편화 되지 않고 있으나 앞으로 이 들의 보 급이 전망된다고 하겠다 .

그러나 아직까지 국내에서는 비이온성 합성세제에 대한 위생학적 검토가 없었다 . 따라서 본 연구는 국내에서 개 발된 비 이 온성 계면활성 제인 poIyoxyethyIene~secondary alkyl (C12~m) 에 대 한 생분해성과 몇가지 독성을 조사한 것으로 앞으로 이들의 개발 , 사용 또는 환경오염방지에 기술적 또는 정책적인 기초자료가 될 수 있을 것이라 생각되어 착수되었다 .

實 驗 方 法

시 료 一 Polyoxyethylene-secondary alkyl ether citric diester-triethanolamine (PAT) R (ᄋ CH2 CH2) 7 —CO—CH2

0 | (H o CH2CH2) 3 —N OH—CO— c —OH

o I R (OCH2 CH2) 7 —CO—CH2

II o

생 분 해 도 시 험 ᅳ P A T 를 약 lOOppm 씩을 J I S 비이온성 계면활성제 시험용 기초배양액，가정하 수 및 증류수에 각기 넣 고 100m///. m in 의 통기 , 또는 자연방치 시 에 8 일간의 변화를 매 일 측 정 하였다 . 생 분해 도 측정 은 일본공업 규격 (JIS) K 3364 ᅳ 1975 에 따라 비 이 온 계 면활성 제의 생 분 해 도 시험방법15>으로 시행하였다 .

각 종 동물의 치 사 량 (LD50) 조 사 ᅳ건강한 병 아리 (평 균체중 92g), 생쥐 (평 균체중 18g 雄性 ) 및 흰쥐 (평균체중 179g 雄性 ) 각 50 마리씩을 각기 10 마리군으로 하고 각 군별로 희석된 농도의 P A T 를 실험 동물 체 중 kg 당으로 경 구투여 하고 24 시 간 내 에 사망하는 동물의 수를 관찰하고 5096 치사량 (LD50) 으로 계산하였다 .

어류의 독성 (TLM) 시 험 _ 신선한 금붕어 (C a r a m h ) 100 마리를 각기 20 마리군으로 분류하고

P A T 를 각기 희석된 농도별로 투입하고 24 시간 동안에 사망하는 수롤 관찰하고 TLm-24hr 의

농도를 구하였다 .

인체피부 반응 조사ᅳ건강한 여성 (20 〜 50 세 ) 20 명 에 대하여 PAT 를 농도별로 Al-tape (스웨 덴제)에 도말하고 둥 피부에 첩 포하여 24 시 간 및 72 시 간 경 과시의 피부반응을 관찰하였다 .

結果 및 考察

生分解度ᅳ PAT 가 活性汚泥 (JIS 法)，가정하수 및 증류수 중에서 생분해 되는 樣相을 관 찰 한 결과 다음 Table 1 및 Table 2 와 같다 .

즉 自然放置時 각 상태에서의 P A T 분해상태는 매우 완만하였다 . 각기 1 일 실험에서 5 〜 7 % ， 5 일실험에서 43 〜 57%, 그리고 8 일실험에서 68 〜 73 %의 분해율을 나타내었다 .

Table I —The biodegradation of PAT by spontaneous settling

(biodegradability, %) 느 ' ' condition

treatedᄉ^ 시^ ^ time (day)

Activated sludge Domestic sewage Distilled water

0 0 0 0

1 7 5 5

2 16 11 9

3 30 18 14

4 44 31 24

5 57 49 43

6 67 63 60

7 71 69 66

8 72 73 68

original concn. (ppm) 103 105 101

이들 중 活性汚泥 및 家庭下水의 실험군은 無酸素狀態로 주로 嫌氣的 分解에 의하여 비교적 완만한 변화를 한다고 할 수 있다 .

그러나 이들에 대한 曝氣處理時의 PAT 分解率은 매우 높았다 . Table 표一The biodegradation of PAT by aeration

(biodegradability, %) condition

treated 시''

time (day) Activated sludge Domestic sewage Distilled water

0 0 0 0

1 51 41 27

2 66 46 60

3 76 67 71

4 85 77 75

5 90 84 78

6 94 88 82

7 98 91 84

8 100 93 89

original concn. (ppm) 104 106 100

권숙표 • 정 용

활성 오니 중의 PAT 는 曝氣에 비 하여 1 일간에 51%, 5 일간에 90%, 그리 고 8 일간에 100%

분해되 었으며 下水중의 P A T 는 5 일간에 84 %，그리고 8 일간에 93% 분해되 었다 .

이상으로 보아 PAT 는 生分解率은 매우 높다고 하겠다 .

특히 權등의 ABS 및 LAS 의 생분해도 측정성적 과 비교하여 보면 PAT 의 好氣的狀態의 생

분해도는 높다고 하겠다 .

各種 動物의 致 死 量 一병 아리 , 생쥐 및 쥐에 대한 PAT 의 急性毒性을 50% 치사량 (LD50) 으로 서 구하여 본 결과는 다음 Tabl 3 과 같다 .

Table fflᅳLethal dose of various animal for PAT

(by oral administration)

Animal Chicken Mouse Rat

no. of exp. animal 50 50 50

weight of animal (g) 92±7.3 18 士 2.0 179±13.9

LDsoCg/kg) 7.1 8.4 14.0

weight M 士S. D.

池田은 생쥐에 대한 A B S 의 經口投與시 치사량 (L D 50) 은 2.15g/kg( 雄性 ) 및 2.38g/kg( 雌性 ) 이었다고 하며 17>, 岡原 등은 1 .4 g / k g 이었다고 하였다 18>. 그리고 千葉는 L A S 롤 생쥐에 經口投 與시 그 L D 50 는 2.30g/kg 이 었다고 보고하고 있다 19>.

이상의 결과에서 P A T 의 각 동물에 대한 치사량은 A B S 또는 L A S 보다 높았다 . 즉 P A T 의

급성 독성 효과는 비교적 낮다고 하겠다 .

魚類에 대한 毒 性 ᅳP A T 에 대한 금붕어의 24 시간 동안의 50% 치사농도 ( T L m ) 를 구하여 온 결과 64. O m g// 이 었다 .

이 는 Dolan 등이 실험 한 LAS 에 대 한 blue-gill sunfish (개복치 )의 24 시 간ᅳ TLm 이 0. 8511 ^{썸 //20)}

보다 , 그리 고 Pickering 둥의 LAS 에 대 한 fathead minnow 의 96 시 간ᅳ TLm 이 3. 73~4. 96mg； 7 21’22)보다 독성이 낮았으며 또한 A B S 는 대체로 L A S 보다 각종 淡水魚種에서 1/2 〜 1/4 배정도

그 독성 이 약하다는 보고회들 보다도 PAT 가 그 급성독성 이 약하다 하겠다 .

본 연구에 서 다루지 못한 각종 어 류에 대 한 만성 독성 또는 기 능상의 장애 는 Tarzwell 이 제 시

하는 생리학적，독성학적 , 조직해부학적 , 병리학적 , 그리고 생화학적으로 더욱 조사되어 그 독 성이 평가되어야 할 것이다 23). 즉 Mount 등24>이 주창하는 독성물질의 最高許用濃度 (maximim acceptable toxicant concentrations) 를 구하고 이 로부터 無害域 (safety concentration) 으로 독성 농 도의 평가가 이루어져야 할 것이 다 .

ᄉ體 皮 虜 反 應 調 查 一 P A T 에 대한 인체 피부 반응을 조사하여 본 결과 어떠한 異常反應(浮

腫 또는 紅斑)을 관찰하지 못하였다 (Table 4).

즉 PAT 는 인체피부에 대하여 무해 하다고 할

성효과 또는 병원성 세균의 인체의 피부를 통한 제라고 할 것이다 .

수 있다 . 그러나 상처가 있는 부분에 미치는 독

감염성 등에 대하여서는 더욱 연구되어야 할 과

Table W —The effect of PAT on human skin

※ ' 시'''-사 Tested time (hr) Concentration^^

(%) \

24 48 72

100 0/20 0/20 0/20

40 0/20 0/20 0/20

10 0/20 0/20 0/20

*0.1 0/20 0/20 0/20

*The concn. for practical use

Numerate: number of erythraa observed Denominate: number of human tested

糸 o S冊

非이 온성 界面活性劑인 P A T (polyoxyethylene-alkyl citric diester-triethanolam ine ) 의 生 分 解

性 및 생체에 대한 급성 독성을 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다 .

1) 活性汚泥處理法에 의하여 P A T 는 1 일간에 약 50 % , 그리고 8 일간에 100% 분 해 되 었 다 . 2) 家庭下水 중의 P A T 는 형기적으로 1 일간에 약 5 % , 그리고 8 일간에 약 7 0 % 가 그 리 고 호 기적으로는 1 일간에 약 40 % , 그리고 8 일간에 약 93 % 가 분해되었다 . 3) 병 아 리 , 생쥐 및 흰 쥐에 대한 P A T 의 경구투여시 L D 50 는 각기 7 .1 g /k g , 8 .4 g /k g 및 1 4 .0 g /k g 이 었다 . 4) 금붕어

에 대한 P A T 의 24 시 간 T L m 은 64.0m g/Z 이 었다 . 5) P A T 에 대한 인체 피 부 반 응 은 없 었 다 .

본 연구를 위하여 후원하여 주신 太陽化學株式會社에 심심한 사의를 드립니다.

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