축산용 항생제는 가축이 병들었을 때 이를 치료하기 위하여 가축에 투여하는 약제이다.
그러나 병든 가축뿐만 아니라 건강한 가축에게도, 사료의 이용 효율을 높이고 병을 예방하
며 생장을 촉진하기 위해 항생제를 사료나 물에 첨가하여 먹인다. 비치료적 항생제 투여는
병원균 감염의 억제, 유해 대사산물의 감소, 또는 미생물에 의한 영양소 흡수를 억제
(Gaskins 등, 2002)하여 가축의 생체량을 증가시킨다. 우리나라의 항생제 사용량은 2001년
1,595톤에서 2009년에는 998톤(국립수의과학검역원, 2010)으로 감소하였는데, 이는 배합사료
에 들어가는 항생제의 종류를 줄인 결과로 여겨진다.
입을 통해 체내에 들어간 항생제는 대개 서서히 흡수되며, 항생제 자체와 그 대사산물이
축산 분뇨에 분비된다(Aga 등, 2003; Vaclavik 등, 2004). 가축에 투여한 타이로신의 약 78%
가 그대로 축산 분뇨에서 검출되었으며(Vaclavik 등, 2004), 돈분뇨에서 검출된 타이로신의
농도는 최고 4.0 mg L-1였다(Kumar 등, 2004). 클로르테트라싸이클린은 돈분뇨에서 7.7 mg
L-1(Kumar 등, 2004) 검출되었다. Campagnolo 등(2002)이 일곱 군데의 돈분 저류지에서 시
료를 채취하여 분석한 결과 클로르테트라싸이클린의 농도가 68-1,000 ug L-1였다.
Campagnolo 등(2002)은 조사한 모든 돈분뇨 저류지에서 설파메타진이 2.5-400 ug L-1의 농
도로 검출되었음을 보고하였다. 돈분 액비에서는 설파메타진이 1 mg kg-1 검출되었다
(Christian 등, 2003).
축산용 항생제가 토양과 물 생태계에 들어가는 주된 경로는 축산 분뇨를 농토에 유기물
자원으로서 투입할 때이다. 토양에 시용된 항생제는 표면 유거에 의해서나 배수관을 통하여
하천이나 호소와 같은 표면수에 도달하거나, 용탈을 통해 지하수를 오염할 수 있다. Carlson
과 Mabury(2006)에 의하면, 사양토에 처리한 클로르테트라싸이클린의 약 2%가 25-35 cm 깊
이에서 검출되었다. Kay 등(2004)에 의하면 1.55 ha의 농경지에 설치된 배수관에서 설파클
로르피리다진과 옥시테트라싸이클린이 각각 최고 613과 36 g L-1 검출되었다.
Seo 등(2007)은 우리나라에서의 항생제 사용량과 가축 분뇨로의 배출율, 축분뇨와 토양내
에서의 흡착 정도 등을 기준으로 하여 환경에서 검출될 가능성이 높은 항생제의 우선순위를
정하였으며, Lee 등(2010)이 원주 지역의 계분 퇴비화 시설 인근에서 농경지와 저질토의 항
생제를 분석한 결과 테트라싸이클린이 가장 높은 농도로 검출되었다. Seo 등(2010b)은 토양
과 돈분뇨의 테트라싸이클린을 분석하는 데 있어 추출법에 따른 결과 값의 차이가 큼을 보
여주고, 연구 논문에서 보고된 토양과 돈분뇨의 테트라싸이클린의 값을 서로 비교할 때에는
어떤 추출법이 사용되었는지를 반드시 고려하여야 하며, 테트라싸이클린을 정량할 때에는
분석 목적에 따라 적합한 추출법을 사용하여야 한다고 하였다.
토양에 잔류하는 항생제는 식물체에 흡수될 수 있음을 보여주는 연구 결과들이 발표되어
왔다. Kumar 등(2005)은 클로르테트라싸이클린을 함유한 축산 분뇨를 토양에 처리하였을
때 양배추, 옥수수, 골파 등 3개 작물에서 생체량 기준으로 2-17 μg kg-1이 검출되었으며, 축
산 분뇨에 항생제가 많을수록 체내 함량이 더 많았음을 보고하였다. Boxall 등(2006)에 따르
면 상추에서 플로르페니콜과 트리메토프림, 당근 뿌리에서 엔로플로사신, 플로르페니콜, 트
리메토프림이 검출되었고, 최고 농도는 생체중 기준으로 38 ng g-1이었다. Dolliver 등(2007)
은 설파메타진을 2.8과 5.6 kg ha-1 처리했을 때, 옥수수, 상추, 감자에서 건조중 기준으로
0.1~1.2 mg kg-1 검출되었다고 하였다. 이 때 상추에서 설파메타진의 농도가 가장 높았고,
감자, 옥수수의 순이었다. Seo 등(2010a)은 항생제가 처리된 돈분뇨를 시용한 토양에서 자란
상추, 토마토, 헤어리베치에서 항생제를 검출하여 식물체가 항생제를 흡수할 수 있는 가능성
을 제시하였다. 한편, 항생제를 흡수하는 식물체를 키워 그 식물체가 항생제를 체내에서 분
해한 다음 수확하여 항생제를 제거하는 식물 복원(phytoremediation)에 대한 연구도 진행되
었다(Migliore 등, 2000).
따라서 본 연구는 작물 재배 환경에서 항생물질과 중금속이 원예작물에 전이될 수 있는
지를 평가하고, 흡수를 저감/억제할 수 있는 방법을 구명하기 위하여 3년간 수행되었다.