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20-1

공기 중에 사염화탄소(carbon tetrachloride, TLV 10 ppm)가 5 ppm, 1,2-디클로로에탄(1,2-dichloroethane, TLV 50 ppm)이 25 ppm, 1,2-디브로모에탄(1,2-dibromoethane, TLV 20 ppm)이 함께 5 ppm 존재한다. 세 물질이 서로 상가작용을 한다고 할 때 다음 물음에 답하시오. (단, 25 ℃, 1기압이다.)

(1) 노출지수(EI)를 구하시오.

(2) 노출기준의 초과 여부를 판정하시오.

(3) 상가작용을 고려한 혼합물의 허용농도(ppm)를 구하시오.

해설

(1) 1.25

(2) 노출기준을 초과한다

(3) 28 ppm


[해설]

여러 물질이 같은 표적장기에 작용하는 경우에는 각 물질을 따로 볼 것이 아니라 상가작용(additive effect)으로 평가한다. 이때 쓰는 값이 노출지수다.

EI=C1T1+C2T2+C3T3\mathrm{EI} = \dfrac{C_1}{T_1} + \dfrac{C_2}{T_2} + \dfrac{C_3}{T_3}

EI=510+2550+520=0.5+0.5+0.25=\mathrm{EI} = \dfrac{5}{10} + \dfrac{25}{50} + \dfrac{5}{20} = 0.5 + 0.5 + 0.25 = 1.251.25

노출지수가 1을 넘으면 개별 물질이 모두 각자의 노출기준 아래에 있더라도 노출기준을 초과한 것으로 판정한다. 실제로 이 문제의 세 물질은 하나하나 보면 사염화탄소 5 ppm(기준 10), 1,2-디클로로에탄 25 ppm(기준 50), 1,2-디브로모에탄 5 ppm(기준 20)으로 전부 기준 미만이지만, 합쳐 놓으면 1.25가 되어 초과다. 상가작용을 따지는 이유가 여기에 있다.

상가작용이 있을 때 혼합물 전체에 적용할 허용농도는 성분 농도의 합을 노출지수로 나눈 값이다.

TLVmix=C1+C2+C3EI=5+25+51.25=351.25=\mathrm{TLV_{mix}} = \dfrac{C_1 + C_2 + C_3}{\mathrm{EI}} = \dfrac{5 + 25 + 5}{1.25} = \dfrac{35}{1.25} = 28 ppm28\ \mathrm{ppm}

현재 혼합물의 총 농도가 35 ppm인데 허용농도는 28 ppm이므로, 이 관점으로 보아도 초과라는 판정이 그대로 확인된다.

제시된 25 ℃, 1기압 조건은 이 계산에 쓰이지 않는다. 농도와 노출기준이 모두 ppm이라 서로 나누는 과정에서 단위가 상쇄되기 때문이다. mg/m³로 주어졌다면 몰부피 24.45 L를 써서 환산해야 한다.

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