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농약은 병해충 및 잡초와 같이 농업에 해를 미치는 생물을 살멸시키는 약제로서 정도의 차이는 있으나 독성을 갖고 있는 화학물질이다. 그러므로 농약사용자의 관점에서 약효의 지속성, 다양한 병해충 잡초에 대한 효과는 이상적인 것이라 할 수 있으나, 농산물 소비자, 토양과 물, 대기 환경 및 그 환경을 생활터전으로 삼고 있는 생물의 입장에서는 잔류기간이 짧고 특정 대상만을 제어하는 농약이 바람직할 것이다. 농업인의 입장에서도 잔류농약에 의한 후작물 잔류 우려 등 근래의 환경친화적 농업방식의 대중화로 그런 바람은 폭을 넓혀가고 있다.

작물 잔류

농약의 작물잔류는 작물체내에 침투한 농약뿐만 아니라 작물의 표면에 물리적으로 부착되어 있는 것까지 포함하며, 농약의 이화학성, 작물의 특성, 살포방법 및 환경조건 등에 의하여 영향을 받는다. 농약이 작물에 얼마만큼 분포 또는 부착되는가 하는 것은 병해충의 방제 효과뿐만 아니라 농약의 작물잔류성에도 크게 영향을 미친다. 작물에 잔류된 농약은 식품으로서 직접 인체 내로 흡수될 수 있기 때문에 매우 중요한 의미를 갖는다. 따라서 농약성분 및 작물별로 잔류허용기준을 설정하고 그에 따라 안전사용기준을 제시하여 사람의 건강을 보호하고 있으며, 목초와 청예용 사료작물 또는 볏짚 등 사료용으로 사용되는 부산물의 경우에는 가축에 대한 독성과 축산물 중의 잔류수준을 고려하여 잔류허용기준과 안전사용기준을 설정하고 있다.
작물체 표면에 부착된 농약은 농작업 과정에서 피부접촉이나 호흡을 통하여 흡수되어 사람에게 영향을 미칠 수도 있다. 이러한 영향은 농약살포를 포함하는 농작업자 전반에 대한 노출평가 과정을 통하여 평가하고 있다.

토양 잔류

토양에 직접 살포하지 않더라도 작물 또는 잡초에 살포된 농약은 강우에 씻겨 내리든 식물체에 잔류된 채로 토양으로 환원되든 결국 토양에 도달하게 된다. 토양에 도달한 후에는 여러 가지 작용과 경로에 의한 분해 및 이동의 결과로, 다양한 화합물의 형태로 환경 중에 분포하게 된다. 철저한 분해의 결과로 무기물질로 변환되거나 토양 부식물질로 편입되는 경우에는 농약으로서의 능력을 상실하게 되지만, 원래 화합물이나 일부 변형된 화합물로 토양에 잔류하는 경우에는 농약으로서의 활성을 나타낼 수도 있다. 따라서 농약의 등록단계에서 다양한 시험으로 분해대사경로를 파악하고 변형된 화합물을 원래의 화합물과 대등하게 취급하여야 할지를 결정한다.
토양에 잔류하는 물질(토양 잔류분)은 후작물에 흡수되어 약해를 일으키거나 수확물로 전이되어 잔류문제를 야기하기도 한다. 토양 잔류분은 토양에 서식하는 지렁이, 동식물 또는 토양미생물에 대한 영향으로 토양생태계를 변화시킬 수도 있을 뿐 아니라, 지렁이를 먹이로 하는 생태사슬의 상위단계 생물에도 영향을 끼칠 수 있다. 그 외에도 토양잔류분이 분해가 더디고 이동성이 크다면 지속적인 수계오염원으로 작용하여 지하수를 오염시키거나 하천수계에서 오랜 기간에 걸쳐 검출될 수도 있다. 이러한 부작용에 대해서는 후작물 약해, 후작물 전이, 토양서식생물에 대한 독성시험 등 적절한 시험이나 토양잔류 및 이동성 예측모델을 사용하여 그 위해 가능성을 정량화하여 그에 적절한 대책을 수립하고 있다.

수계 잔류

식물체나 토양 표면의 잔류농약은 빗물이나 관개수 등에 씻겨, 물에 녹은 상태나 토양입자에 흡착된 형태로 유출되어 경작지를 벗어나게 된다. 물 흐름에 노출된 농약은 물에 대한 용해도와 흡착성, 분해속도 등의 농약특성과 환경여건에 따라 배수로, 소하천 등을 거쳐 하천, 호수, 바다 등 지표수계로 흘러가거나, 침투수의 흐름에 따라 토양 하층으로 이동하게 되고 그 중 일부는 지하수층에 도달할 수도 있다. 특히 우리나라와 같이 벼농사용으로 사용되는 농약의 비중이 큰 경우에는 논물에 투하된 농약이 지표수와 직결되므로 농약의 수계유입은 주목하여야 한다.
수계 잔류농약은 음용수를 통하여 사람을 비롯한 많은 생명체에 영향을 미칠 수 있으므로, 국제보건기구를 비롯하여 많은 국가에서는 음용수에 대한 잔류기준을 설정하여, 물 중 잔류실태를 파악하고 있고 일부 국가에서는 가축 음용수에 대해서도 기준을 운용하고 있다. 그리고 수계로 유출된 농약은 저니토에 서식하는 생물과 수생생물에 직접적인 피해를 줄 수도 있지만, 그렇지 않더라도 안정한 화합물은 먹이사슬을 통한 생물농축 효과로 먹이사슬의 상위에 위치하는 동물에게는 만성독성을 나타낼 수도 있으므로, 생태계 보호차원의 수질 잔류기준을 별도로 정하고 있는 국가들도 있다. 농약에 오염된 물을 관개수로 사용할 경우에는 작물로 이행하여 약해를 일으키거나 수확물에 잔류문제를 야기할 수도 있으므로, 캐나다 등 일부 국가에서는 관개수에 대한 잔류기준도 설정하고 있다.
우리나라 환경부에서도 ‘먹는 물 관리법’과 ‘수질환경보전법’에서 음용수와 환경에 대한 수질기준을 설정하여 관리하고 있으며, 농촌진흥청에서는 주기적으로 하천수 등 지표수에 대한 잔류조사를 실시하여 수계 중 농약의 잔류양상을 파악하여 대처하고 있다.

대기 잔류

농약은 살포 시에 일부가 비산되거나 식물체나 토양, 수계의 표면으로부터 증발되어 대기에 존재할 수도 있고, 토양과 작물 표면으로부터의 증발은 대기 중으로 소실되는 농약의 상당부분을 차지한다. 대기 중의 농약은 가스 상태 이외에 부유분진에 부착 또는 흡착상태로도 존재할 수 있으며, 대기는 쉬지 않고 이동하므로 대기 중의 농약은 상당히 먼 거리까지 이동하는 특성이 있다. 증기압이 높아 대기 중으로 증발이 잘 되고 대기 중에서 분해가 더딘 농약은 그 농약을 전혀 사용하지 않는 지역에서 검출된 사례도 있으며, 먹이사슬의 최상위 포식자에 대하여 영향을 주는 원인물질로 주목되기도 한다. 이러한 특성을 가진 물질을 잔류성유기오염물질이라고 하는데 유엔환경계획 주도하에 지구적 차원에서 대처하고 있으며, 1970년대까지 잔류성으로 인하여 사용이 금지된 유기염소계 농약의 대부분이 이에 속한다.
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