Accumulation and time-trend of legacy and emerging halogenated flame retardants (HFRs) in finless porpoises (Neophocaena asiaeorientalis) from Korea

Abstract

화재 사고를 예방하기 위한 난연제의 사용이 건축용, 자동차용, 전기제품, 항공기, 선박 등으로 광범위하게 확대되어 활발하게 이루어지고 있다. 난연제는 화재 발생과 더 큰 화재로 이어지는 것을 예방하기위해 첨가되는 화학물질이다. 할로겐계 난연제는 브롬계 난연제와 인계 난연제 두 그룹으로 크게 분류된다. 대표적인 브롬계 난연제인 polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) 와 hexabromocyclododecanes (HBCDDs)는 스톡홀름 협약에 의해 Annex A에 유기 오염 물질 (persistent organic pollutants, POPs)로 지정되어 생산과 사용이 규제되었다. 따라서, emerging-HFRs로서 novel brominated flame retardants (NBFRs) 와 dechlorane plus (DP) 가 대체물질로서 사용되고있다. 해양 포유류는 높은 지질 함량과 낮은 대사 능력 및 긴 수명으로 인해 높은 수준의 POPs를 축적한다. 이러한 특징으로 인해, 해양 포유류는 해양생태계의 오염을 나타내는 지표로서 모니터링하기에 적합한 생물 종으로 여겨져 왔다. 본 연구에서는 해양 생태계의 HFRs 오염 상태를 파악하기 위해 한국 연안 해역에서 수집된 상괭이 (finless porpoises, neophocaena asiaeorientalis) 의 지방 시료 중 HFRs의 분포와 축적 패턴을 파악하였고, 2003, 2010, 2015 년도 의 시료를 통해 HFRs의 국내 사용 현황과 규제 효과를 평가하기 위한 시간 추세 변화 연구를 수행 하였다. 대부분의 HFRs가 지방시료에서 특정한 농도수준으로 검출되었으며, 이는 국내 HFRs 소비와 사용에 대한 영향이 해양생태계에 도달했음을 나타내었다. PBDEs > NBFRs > HBCDDs > DP 순의 농도 수준은 대체재로서 NBFRs가 우선적으로 소비된 국내HFRs사용의 선호도가 잘 반영된 결과였으며, 이르게 규제된 PBDEs 에서의 가장 높은 농도 수준은 이 물질의 오랜 사용기간과 많은 사용량 그리고 환경 중의 지속성에 의한 결과로 보여졌다. HFRs 는 상괭이의 성숙도와 성별에 따라 다른 축적 경향을 보였다. 연령이 증가할수록 계속적으로 오염물질들을 축적해가는 패턴과, 성숙 암컷에서의 임신과 출산으로 인한 오염물질의 감소 패턴이 나타났다. 이 결과는, 해양 포유류를 대상으로 모니터링 진행 시, 여러 인자들을 고려해야한다는 것을 지시했다. PBDEs 는 2003년과 2010년 사이에 유의하게 감소하는 추세 보였으며, 2015년에 유의한 패턴을 보이지 않아 국내의 PBDEs 규제효과가 해양생태계의 해양 포유류에 도달했음을 나타냈다. HBCDDs의 2003년 에서 2015년의 지속적인 유의한 증가 추세는 지속적인 국내의 HBCDDs 소비로 인한 결과로 보여졌다. NBFRs에서는 유의한 변화를 보이지 않았다. 이는, 국내에서 해양 포유류에 NBFRs의 시간적 추세가 반영되기까지 충분히 오랜 기간 사용되지 않았기 때문에 존재하는 time-gap에 의한 것으로 파악된다. DP 에 대한 국내 소비량 자료 한계가 존재하지만, 2003 년과 2010년 사이의 유의한 증가 추세는 국내 DP 소비가 낮은 수준이지만, 꾸준히 이뤄졌음을 암시한다. 국내 연안에 서식하는 해양 포유류는 국내 HFRs의 소비 현황과 규제 효과를 효과적으로 잘 반영하였으며, 규제 이후에도 잔재하는 환경중으로의 유입 가능성과 새롭게 등장하는 대체재에 대한 자료와 연구 부족을 고려하여, 앞으로의 지속적인 장기 모니터링을 통한 해양 생태계의 관리와 보전이 필요하다고 여겨진다. |Halogenated flame retardants (HFRs), group of brominated and chlorinated flame retardants, have been used for additive chemicals to delay flame progress and to prevent fire spread. Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and hexabromocyclododecanes (HBCDDs), representative brominated flame retardants (BFRs), have been nominated as the persistent organic pollutants (POPs) by the Stockholm Convention under the United Nation Environmental Programme (UNEP). Due to domestic and global regulation on PBDEs and HBCDDs, novel brominated flame retardants (NBFRs) and dechlorane plus (DP) have been introduced as alternatives of regulated contaminants. Marine mammals have been utilized as sentinels to represent accumulation of toxic organic contaminants, such as POPs, due to higher trophic position and lower metabolic capacity. Finless porpoises are major species of marine mammals inhabiting in Korean coastal waters. In this study, accumulation and time-trend of legacy and emerging HFRs were investigated for finless porpoises (Neophocaena asiaeorientalis) collected in 2003, 2010, and 2015 from Korean coastal waters. All porpoise species contained detectable levels of PBDEs, HBCDDs, NBFRs, and DP in blubbers, indicating ubiquitous contaminants of HFRs in marine ecosystem of Korea. For all porpoise samples, PBDEs showed the highest concentration, with ranges from 43.7 to 4507 ng/g lipid weight. This finding could be due to higher consumption of PBDEs in industrial sectors compared to other HFRs. Relatively higher levels of NBFRs indicating the major alternatives of BFRs, while DP concentrations were existed as trace levels (~sub ppb) in porpoise blubbers. Clear age- and sex-dependent accumulations of HFRs were observed in finless porpoises, which was consistent with previous studies. Concentrations of PBDEs in porpoises collected during 2003-2015 significantly decreased, representing the effectiveness of legislative action on PBDEs. However, the concentrations of HBCDDs significantly increased for the same sampling period due to increasing consumption of these contaminants. This study suggests HBCDDs can be suggested as emerging concerns of contaminants in marine ecosystem of Korea. Among NBFRs measured in this study, PBT concentrations significantly decreased for the sampling years, while DBDPE concentrations showed no any time-trend.; Halogenated flame retardants (HFRs), group of brominated and chlorinated flame retardants, have been used for additive chemicals to delay flame progress and to prevent fire spread. Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and hexabromocyclododecanes (HBCDDs), representative brominated flame retardants (BFRs), have been nominated as the persistent organic pollutants (POPs) by the Stockholm Convention under the United Nation Environmental Programme (UNEP). Due to domestic and global regulation on PBDEs and HBCDDs, novel brominated flame retardants (NBFRs) and dechlorane plus (DP) have been introduced as alternatives of regulated contaminants. Marine mammals have been utilized as sentinels to represent accumulation of toxic organic contaminants, such as POPs, due to higher trophic position and lower metabolic capacity. Finless porpoises are major species of marine mammals inhabiting in Korean coastal waters. In this study, accumulation and time-trend of legacy and emerging HFRs were investigated for finless porpoises (Neophocaena asiaeorientalis) collected in 2003, 2010, and 2015 from Korean coastal waters. All porpoise species contained detectable levels of PBDEs, HBCDDs, NBFRs, and DP in blubbers, indicating ubiquitous contaminants of HFRs in marine ecosystem of Korea. For all porpoise samples, PBDEs showed the highest concentration, with ranges from 43.7 to 4507 ng/g lipid weight. This finding could be due to higher consumption of PBDEs in industrial sectors compared to other HFRs. Relatively higher levels of NBFRs indicating the major alternatives of BFRs, while DP concentrations were existed as trace levels (~sub ppb) in porpoise blubbers. Clear age- and sex-dependent accumulations of HFRs were observed in finless porpoises, which was consistent with previous studies. Concentrations of PBDEs in porpoises collected during 2003-2015 significantly decreased, representing the effectiveness of legislative action on PBDEs. However, the concentrations of HBCDDs significantly increased for the same sampling period due to increasing consumption of these contaminants. This study suggests HBCDDs can be suggested as emerging concerns of contaminants in marine ecosystem of Korea. Among NBFRs measured in this study, PBT concentrations significantly decreased for the sampling years, while DBDPE concentrations showed no any time-trend.