본 연구에서는 농약의 음성시료에서는 acetylcholinesterase와 acetylthiocholine을 반응시켜 +전하와 -전하를 가지는 thiocholine으로 분해되어 금나노입자를 응집시켜 역 Y자 스트립상에서 청자색의 반응선(띠)을 형성하고 양성 시료에서는 생성시키지 않는 원리를 이용한 신속 농약 검출법을 개발 하였다. 개발한 분석법은 유기인계 농약 말라옥손과 카바메이트계 농약 카보퓨란을 각각 10 ng/mL 수준까지 검출이 가능한 것으로 확인되었으며, 2종의 유기인계와 카바메이트계 농약(EPN, dichlorvos)에 대해 추가적으로 검출 한계를 확인한 결과에서도 10 ng/mL 수준까지 모두 검출 가능함을 확인 할 수 있었다. 그러나 3종의 트리아진 계열의 농약과 각 1종의 피레스로이드, 카복사마이드, 페닐아마이드 및 유기염소 계열의 농약에 대해서는 반응성이 없는 것으로 확인되어 유기인계와 카바메이트계 농약 분석에 적용이 가능한 것으로 확인되었다. 마지막으로, 임의로 오염시킨 농산물 시료를 대상으로 분석법의 회수율을 확인한 결과, 말라옥손에 대해서 96.4에서100.7%, 카보퓨란은 81에서112.7%의 회수율이 확인되어 본 연구에서 개발한 역 Y자 스트립을 농약 검출법으로 이용한다면 농산물과 농업환경 중 존재하는 유기인계 및 카바메이트계 잔류농약을 신속하게 검출할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 시판되고 있는 혈청 내 AChE가 acetylthiocholine과 반응하여 GNP에 aggregation 일으키는 원리를 이용하여 신선채소 농산물 중에 저농도 농약을 신속하고 간편하게 분석할 수 있는 비색-신속 농약 검출법을 개발하는 연구를 수행하였다. 먼저 비색-신속 농약 검출법의 최적화를 위해 GNP 입자의 크기에 따른 응집정도 를 확인하여 15~20 nm 직경의 GNP를 선정하였고, 혈청의 희석배수와 acetylthiocholine의 농도를 확인하여 GNP 응집 차이가 가장 큰 혈청 1000배 희석과 acetylthiocholine 1 mM을 최적화 조건으로 선정하였다. 비색-신속 농약 검출법의 평가를 위해 최적화된 비색농약분석법을 이용하여 유기인계 농약은 dimethyl amine으로 카바메이트계 농약은 carbofuran으로 민감도를 분석한 결과 모두 7.5 ng/mL 까지 검출이 가능한 것으로 확인되었으며 이는 기존의 비색-신속 농약 검출법과 비교했을 때 높은 민감도와 특이성을 나타내었다. 농약 이외에 화학물질인 곰팡이독소 등에 대한 반응성은 확인되지 않아 높은 특이성을 나타내었 다. 또한 상추, 깻잎, 양상추에 대한 시료 전처리법을 확 립하고 임의로 오염시킨 3종(상추, 깻잎, 양상추)의 농산물에 대해서 회수율을 확인한 결과유기인계와 카바메이트계 농약을 83.85~133.16% 정도의 회수율이 확인되었다. 이상의 결과 볼 때 본 연구에서 개발한 비색-신속 농약 검 출법을 이용한다면 시판 농산물의 잔류농약을 신속하고 민감도 높게 검출할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 농산물 시료 중 GC-NPD/MS 분석법을 이용하여 물리화학적 특성이 유사한 유기인계 살충제 chlorpyrifosmethyl, mecarbam, parathion-methyl, phenthoate, prothiofos, tebupirimfos, 유기인계 살균제 iprobenfos 및 유기인계 제초제 anilofos를 포함하는 8종의 유기인계 농약에 대해 동시 분석법을 확립하였다. 농산물 시료에 acetone을 가하여 추출된 대상 농약 8종의 잔류분은 n-hexane 분배법과 florisil 흡착 크로마토그래피법으로 정제하여 분석대상 시료로 하였다. DB-17 capillary column을 이용한 GC-NPD 분석 시 불순물의 간섭은 없었으며, 감귤, 고추, 배추, 현미 및 콩을 포함한 5종의 대표 농산물 중 대상농약 8종 각각의 정량한계(LOQ)는 tebupirimfos, chlorpyrifos-methyl 및 parathion-methyl은 0.004 mg/kg, 그 외 iprobenfos, mecarbam, prothiofos, phenthoate 및 anilofos는 0.008 mg/kg이었다. 5종의 대표 농산물에 대한 대상농약 전체의 회수율은 80.5~105.0%를 나타내었으며, 농산물 시료 및 처리수준에 관계없이 10% 미만의 분석오차를 나타내어 잔류분석기준 이내를 만족하였다. 본 연구에서 확립된 유기인계 농약 8종(anilofos, chlorpyrifos-methyl, iprobenfos, mecarbam, parathion-methyl, phenthoate, prothiofos 및 tebupirimfos)의 동시 분석법은 검출한계, 회수율 및 분 석오차 면에서 국제적 분석기준을 만족할 뿐만 아니라, GC/ MS SIM을 이용한 잔류분의 재확인 과정의 결과를 종합해 볼 때 분석과정의 편이성 및 신뢰성이 확보된 계열별 동시 분석법으로 국내·외 수출입 농산물 잔류농약 검사에 사용 가능할 것이다.

김치의 주재료인 배추에 사용되는 농약중 3종의유기인계 살충제를 배추에 처리하여 수세, 소금절임 그리고 김치 숙성과정 및 가열조리 후의 잔류농약의 변화정도를 조사하였다. 흐르는 물에 배추를 씻어 농약의 잔류량을 측정한 결과 pirimiphos-methyl의 경우 62.0%, chlopyrifos 54.8% 그리고 prothiofos는 61.1%가 제거되었고 배추를 소금에 절이는 과정중에서도 각각 23.5%, 22.4% 그리고 23.8%가 제거되었다. 4℃에서 김치를 숙성하는 과정중 농약의 잔류량은 24일의 숙성기간동안 pirimiphos-methyl 69.4%, chlopyrifos 66.6% 그리고 prothiofos 51.4% 정도가 제거되었다. 이때 김치의 pH는 김치를 담근지 7일이 경과하고 난 이후부터 감소하기 시작하여 24일이 경과되었을 때는 pH가 4.5까지 감소되었다. Chlorpyrifos가 잔류하는 김치를 4℃, 10℃ 그리고 20℃에서 11일간 숙성시키면서 숙성온도에 따른 chlorpyrifos의 잔류량의 변화를 조사한 결과, 각각의 숙성온도에 따라 29.2%, 45.0% 그리고 77.3%가 제거되어 숙성온도가 높을수록 제거율은 높은 것으로 나타났다. 김치를 가열 조리하는 과정중 chlorpyrifos의 잔류량은 가열 조리후 16.3% 정도 제거되었다.

Risk assessment traditionally are conducted on individual chemicals; however, humans are exposed to multiple chemicals in daily life. The organophosphotus (OP) pesticides are considered in a single risk assessment because they act by a common mechanism of toxicity, and there is likely to be expose to multiple OP pesticides simultaneously or sequentially. The OP pesticides act by inhibiting the enzyme acetylcholinesterase (AChE) and have available extensive database. AChE is widely distributed droughout the body, most importantly in the nervous system. Inhibition of AChE results in accumulation of acetylcholine in the nervous system that results in clinical signs of cholinergic toxicity, including increased salivation and lacrimation, nausea and vomiting, muscle fasciculation, lethargy and fatigue, among others. To conduct an exposure assessment for pesticides in the diet, we need to know the food consumption patterns of the population, and the pesticide residue levels in the foods that are consumed. This study was conducted to identify cumulative dietary risk due to multiple OP pesticides that can be exposed through various foods. Total 22 food samples including cereals, vegetables and fruits were collected randomly two times from food markets in several sites (4 cities). The subjected foods were selected by regarding of highly consumed foods to general Korean people. The 12 OP pesticides including Acephate, Azinphos-methyl, Chlorpyrifos, and Diazinon were monitored. For the exposure assessment, general adult group of 60 kg body weight was regarded as target population and food consumption data suggested by Lee et al. (2000) were used as consumed value of individual food Analyses of samples for OP pesticides have been carried out according to the multiclass multiresidue analysis method and acephate and methamidophos analysis method of Korea Food Code. In general the levels of OP pesticides found in the food samples were very low or not detected. The detected highest value was 0.282 ppm as methidathion in mandarin and acephate, chlorpyrifos, methamidophos and methidathion were detected in several foods. To quantify simultaneous exposure, toxic equivalency factor of proportionately corresponding potency giving decreased AChE activity on the basis of reference dose 0.3 ㎍/kg/day to the chlorpyrifos was applied. The estimated dietary daily intake of OP pesticide was 4.52 × 10^(-2) ㎍/kg/day as mean value. The hazard index (HI) is the sum for OP pesticides being considered together was 0.15. The HI less than 1 indicates the exposure may be lower than an acceptable level.

The analytical method for 16 organophosphorus pesticides was developed in this study. The 16 organophosphorus pesticides were analyzed by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC/MS/MS) using on-line solid phase extraction (on-line SPE) with PLRP- S cartridge. Analysis of all analytes in the MS/MS was processed in the electrospray ioni-zation (ESI) positive mode. They are Azinphos ethyl, Chlorfenvinphos, Ethion, Famphur, Phosmet, Phosphamidon, Terbufos, Aspon, Chlorpyrifos-methyl, Crotoxyphos, Dichlofenthi-on, Dicrotophos, Fonofos, Thionazin, Dimethoate and Iprobenfos. Limits of detection (LODs) and Limits of quantification(LOQs) were obtained as 0.8~2.0 ng/L and 2.6~6.4 ng/L, respectively. All compounds were not detected at the 8 sampling points of the raw water and clean water.

The adsorption and leaching of organophosphorus pesticides (phenthoate, diazinon, methidathion) were investigated in Namwon soil(black volcanic soil), Aewol soil(very dark brown volcanic soil) and Mureung soil(dark brown nonvolcanic soil) sampled in Cheju Island. The Freundlich constant, K value, was 52.4, 31.3 and 27.7 for phenthoate, diazinon and methidathion in Namwon soil, respectively and decreased in the order of phenthoate, diazinon and methidathion among the pesticides. The K value of phenthoate was 52.4, 15.9 and 5.9 for Namwon, Aewol and Mureung soil, respectively and was the highest for Namwon soil with very high organic matter content and cation exchange capacity(CEC). The Freundlich constant, 1/n, showed a high correlation with organic matter content, i.e., its value was less than unity for organic matter rich soil(Namwon soil) and greater than unity for organic matter poor soil(Mureung soil). Total recoveries of pesticides in soil and leachate with leaching in soil column, were in the range of about 74∼86%. The leaching of pesticides was less for phenthate with high K values, and more for methidathion with low K values among the pesticides. It was slower for Namwon soil with high K values, and faster for Mureung soil with low K values among the soils.

The effects of organophosphorus and carbamate pesticides were examined inhibition of the acetylcholinesterase activity in the chicken brain with enzyme - inhibition methods. The acetylcholinesterase activity in chicken brain determined by the Ellman method was 167 μmol/min/g protein. The optimum pH of acetycholinesterase was 8.2. pI_50 of acetycholinesterase by some organophosphorus were 3.80M of phosphorodithioate, 4.04M of phosphorothioate, 6.33M of phosphate, and 6.60M of phosphrothiolate. pI_50 of acetycholinesterase by some carbamates were 5.10M of XMC, 5. 90M of carbofuran, 6.16M of isoprocarb, 6.30M of carbaryl, 6.47M of BPMC, and 6.77M of propoxur. pI_50 of carbamates selected was similar to that of phosphorothioate and phosphate organophosphates