구리에 대한 사실

구리란 무엇입니까?

구리는 원소 주기율표에서 기호 "Cu"와 원자 번호 29를 갖는 연한 적갈색 금속 원소입니다. 구리라는 이름은 로마인들이 구리를 공급했던 섬인 키프로스(Cyprus)라는 단어에서 유래되었습니다. 인류가 널리 사용한 최초의 금속이었습니다.

자연적으로 발생하는 순수 구리를 "천연 구리"라고 합니다. 구리는 또한 자연에서 다른 원소와 혼합된 여러 화합물로 발견되며, 대부분은 청록색으로 구별됩니다. 청록색, 말라카이트, 청금석은 보석으로 사용되는 세 가지 화려한 색상의 구리 화합물입니다. 황산구리와 산화구리는 산업과 농업에 사용되는 두 가지 중요한 구리 화합물입니다. 구리는 청동(구리와 주석) 및 황동(구리와 아연)과 같은 다른 금속과 혼합하여 합금을 형성할 수 있습니다.

산화된 구리, 즉 공기에 노출된 구리는 오래된 구리 페니, 자유의 여신상, 구리 지붕에서 볼 수 있는 녹색 코팅이나 "녹청"을 형성합니다.

구리는 어디에서 발견되나요?

구리는 암석에 자연적으로 존재하며, 순수한 형태이든 화합물이든 존재합니다. 지질학적, 기상학적, 생물학적 과정은 구리를 공기, 토양, 물뿐만 아니라 유기체에도 분산시킵니다.

세계에서 알려진 가장 큰 구리 광석 매장지는 칠레 안데스 산맥의 추키카마타(Chuquicamata)에 있으며, 천연 구리 매장지는 미시간주의 어퍼 반도(Upper Peninsula)에 있습니다. 구리의 주요 생산국은 세계 구리의 35%를 공급하는 칠레와 약 11%를 생산하는 미국입니다. 캐나다, 구소련 국가, 잠비아, 중국, 폴란드, 콩고민주공화국도 구리 생산국입니다.

인간 활동은 오늘날 공기, 토양, 물에서 발견되는 구리의 대부분을 차지합니다. 제련소, 주조소, 발전소, 소각로 및 기타 연소원과 같은 산업 운영에서는 구리가 대기 중으로 방출되며 강수량으로 지구로 돌아갈 수 있습니다. 제련소 및 기타 구리 생산 시설은 주변 공기와 토양에 높은 농도의 구리를 방출합니다. 구리 광산은 심각한 오염원이 될 수 있습니다. 광미에 존재하는 구리 및 기타 광물(암석에서 광석을 추출한 후 남은 폐기물)은 토양과 수로로 유입됩니다. 물은 구리 기반 살충제를 사용하는 농장에서 배출되는 농업 유출수를 포함하여 다른 여러 구리 공급원에 의해 오염될 수도 있습니다.

구리는 모든 생명체에 필수적인 원소이므로 우리가 먹는 음식(식물성, 동물성)과 인간의 조직에 존재합니다.

구리의 용도는 무엇인가?

인간은 거의 1만 년 동안 구리를 사용해 왔습니다. 고대부터 구리는 그 자체로 그리고 다른 금속과 결합하여 무기, 도구, 가정용품, 예술 작품을 만드는 데 사용되었습니다.

구리의 높은 전도성으로 인해 구리는 18세기와 19세기 전기공학 발전에서 가장 선호되는 금속이 되었습니다. 구리는 강철과 알루미늄에 이어 세계적으로 세 번째로 널리 소비되는 금속입니다. 오늘날 건설업은 구리 소비의 가장 큰 부분을 차지합니다. 구리는 주택 및 기타 건물의 건설, 자동차 및 비행기 제조, 배관 파이프에 사용됩니다. 전기 및 전기 제품 산업은 구리의 다음으로 큰 소비자입니다. 구리는 통신에도 사용됩니다. 미국에서 사용되는 상당량의 구리는 재활용 스크랩과 구리 생산에서 남은 스크랩에서 나옵니다.

1936년 미국 구리 합금 페니, 1943년 아연 도금 강철 페니, 그리고 현대 2004년 구리 도금 아연 페니. 사진 출처: Dartmouth Toxic Metals Research Program

미국의 페니는 1793년부터 1837년까지 순수 구리로 만들어졌습니다. 그 후 몇 년 동안 청동과 황동을 포함한 다양한 구리 합금으로 만들어졌습니다. 1943년, 구리 공급이 2차 세계 대전의 전쟁 수행에 투입되었을 때 주조된 페니의 대부분은 아연 도금 강철이었습니다. 1982년 이후 페니는 구리 함량이 2.5%에 불과합니다. 얇은 구리 코팅이 된 아연입니다.

자연적으로 발생하고 제조된 구리염인 황산구리는 작물 살균제로, 달팽이와 민달팽이를 죽이는 살충제로, 수생 ​​식물을 죽이는 물 처리제로 사용됩니다. 이 화학 물질은 심각한 만성 독성을 가지고 있어 농업 종사자와 환경에 영향을 미칩니다.

짐바브웨의 현대 구리 또는 구리 합금 팔찌. 사진 출처: Dartmouth Toxic Metals Research Program

구리 화합물은 목재를 보존하는 데 사용되고 가죽 무두질 화학 물질 및 직물 염색의 매염제(고정제)로 사용됩니다. 구리는 오늘날에도 전 세계의 예술 작품과 보석에 사용됩니다. 아프리카 일부 지역에서는 구리 팔찌와 예술 작품이 폐기된 구리선과 조각으로 만들어집니다. 남아시아와 동남아시아의 많은 지역에서 구리, 황동, 청동은 조리기구, 접시, 종교적 조각상 및 예술 작품에 널리 사용됩니다. 나바호족과 다른 미국 남서부 부족 국가는 때때로 보석에 구리를 사용합니다.

건강을 위해 구리가 필요합니까?

구리가 함유된 식품. 사진 출처: 다트머스 독성 금속 연구 프로그램

구리는 모든 생명체에 필수적인 영양소입니다. 구리는 인체의 30개 이상의 효소의 구성 요소이며, 그 중 일부는 콜라겐 합성에 관여합니다. 인간의 경우 구리는 결합 조직, 신경 덮개 및 뼈의 건강한 발달에 필요합니다. 또한 철분과 에너지 대사에도 관여합니다. 구리 결핍은 드물지만 빈혈과 결합 조직, 뼈 및 신경계 이상을 일으킬 수 있습니다.

미국 국립 의학 아카데미 연구소 산하 식품영양위원회가 2001년에 정한 식이 기준 섭취량(DRI) 가이드라인은 구리의 권장 섭취량(RDA)과 최대 섭취량을 모두 정했습니다. 이 그룹의 섭취 권장량은 성인의 경우 하루 0.9밀리그램의 구리이고, 수유부의 경우 더 많으며(1.3밀리그램), 어린이의 경우 더 적습니다(3세 이하 어린이의 경우 0.34밀리그램, 4세에서 8세 사이 어린이의 경우 0.44밀리그램). 건강한 성인의 경우 하루 최대 섭취량은 10밀리그램입니다. 신체는 구리를 합성하지 않으므로 이 필수 구리 수준은 영양에서 얻어야 합니다.

식이성 구리의 좋은 공급원은 간 및 기타 내장육, 굴, 견과류, 씨앗, 다크 초콜릿 및 통곡물입니다. 일부 구리는 감자, 건포도, 버섯, 병아리콩 및 기타 콩류에도 함유되어 있습니다. 구리 파이프에 공급되는 식수는 구리 섭취에 기여할 수 있습니다.

과도한 아연 섭취는 구리 결핍을 유발할 수 있습니다.

구리가 건강에 위험을 초래할 수 있는가?

건강에 필수적인 구리가 있는 것처럼, 너무 많으면 해로울 수 있습니다. 건강한 사람은 일부 과잉 구리를 배출할 수 있습니다. 그러나 고용량, 장기 노출 및 특정 노출 경로는 신체에서 과잉 구리를 배출하는 생물학적 과정을 압도할 수 있습니다.

구리 먼지와 연기(구리 생산 및 가공 시설에서 발생)를 흡입하면 호흡기에 영향을 미쳐 기침, 재채기, 가슴 통증을 유발할 수 있습니다. 또한 위장관에 악영향을 미쳐 메스꺼움과 설사를 유발할 수 있습니다. 간과 내분비 기능도 영향을 받을 수 있습니다. 일부 연구에 따르면 흡입으로 구리에 노출된 후 헤모글로빈과 적혈구 수가 감소하는 등 혈액 변화가 나타났습니다. 구리 먼지와 연기는 눈 자극, 두통, 근육통을 유발할 수 있습니다.

많은 양의 구리 화합물(황산구리 등)을 섭취하면 신경계, 간, 신장 기능 부전으로 사망할 수 있습니다. 일부 연구에 따르면 구리 섭취는 관상 동맥 심장 질환과 고혈압에도 영향을 미칠 수 있지만, 다른 연구에 따르면 구리 결핍은 관상 동맥 심장 질환에 영향을 미칠 수 있습니다. 음용수에 함유된 구리 수치가 높으면 구토, 복통, 메스꺼움, 설사가 발생할 수 있으며 구리 파이프에서 물을 마시는 사람들에게서 보고되었습니다.

아연과 킬레이트제를 사용하면 신체에서 과도한 구리를 제거할 수 있습니다.

구리가 암이나 선천적 결함에 영향을 미치는 것으로 알려져 있지 않습니다.

구리 중독으로 인해 피해를 입을 위험이 있는 사람은 누구입니까?

황산구리와 같은 구리 함유 화합물의 대량 복용은 건강한 간을 가진 사람에게도 유독합니다. 그러나 일부 사람들은 구리 독성의 위험이 더 큽니다. 특정 간 질환이 있는 사람과 구리를 대사할 수 없는 유전적 무능력이 있는 사람은 멘케스병, 유전성 아세룰로플라스미네미아, 윌슨병이 있는 사람과 같이 구리 독성에 특히 민감합니다.

여기에 표시된 화학 구조의 페니실라민은 윌슨병 치료에서 킬레이트제로 사용됩니다. 사진 출처: 다트머스 독성 금속 연구 프로그램

몸에서 구리를 제거할 수 없는 열성 유전성 질환인 윌슨병 환자는 조직, 특히 간과 뇌에서 구리가 독성 수준으로 나타날 위험이 특히 높습니다. 치료하지 않으면 이 상태는 간부전, 심각한 신경학적 또는 정신적 문제 및 사망으로 이어질 수 있습니다.

윌슨병은 구리 흡수를 차단하는 아연 아세테이트를 사용하여 효과적으로 치료할 수 있습니다. 킬레이트제는 체내 구리와 결합해 소변으로 배출되도록 하는 효과도 있습니다. 두 가지 유형의 치료 모두 환자의 일생 동안 지속적으로 이루어져야 합니다. 식이 구리를 줄이는 것만으로는 증상을 줄일 수 있지만 이것만으로는 효과적인 치료는 아닙니다. 질병의 보균자(결함이 있는 유전자의 사본 하나를 갖고 있는 사람)는 질병에 걸리지 않지만 약간 비정상적인 구리 대사를 보일 수 있습니다. 윌슨병은 전 세계적으로 30명 중 1명에게서만 발견되지만000 전 세계적으로 100명 중 1명 정도가 이 질병의 유전자를 보유할 수 있습니다. 질병을 진단하는 방법에는 소변 분석, 간 생검 등 여러 가지 방법이 있습니다. 질병이 200가지 돌연변이 중 하나에 의해 발생하기 때문에 위험에 처한 개인을 식별할 수 있는 유전자 검사는 아직 없습니다.

구리 독성과 관련된 다른 질환도 유전적 연관성이 있는 것으로 보입니다. 남아시아 국가의 어린이에게 영향을 미치는 인도 소아 간경변은 구리 민감성에 대한 유전적 소인과 구리에 대한 높은 노출(종종 구리 또는 황동 냄비에서 끓인 우유)이 결합된 결과로 보입니다. 물에 구리 수치가 높은 세계의 다른 지역에서도 어린이에게 유사한 질환이 나타났습니다. 다시 말하지만, 이러한 어린이는 구리 대사가 좋지 않은 유전적 소인이 있는 것으로 보입니다.

광산, 제련소 또는 정제 시설과 같은 구리 생산 시설 근처에 살거나 그곳에서 일하는 사람, 또는 구리 제조에 종사하는 사람은 과도한 양의 구리에 노출될 위험이 높습니다. 노출은 구리 먼지와 구리 연기를 흡입하여 발생할 수 있습니다.

환경 속의 구리가 건강에 위험할까요?

이 질문에 대한 대답은 복잡합니다. 구리는 필수 영양소이며 암석, 토양, 공기 및 물과 같은 환경에서 자연적으로 발생합니다. 우리는 매일 이러한 공급원에서 나오는 구리와 접촉하지만 그 양은 대개 매우 적습니다. 특히 물 속의 구리 중 일부는 신체에 흡수되어 사용될 수 있습니다. 그러나 우리가 접촉하는 구리의 대부분은 다른 화합물과 밀접하게 결합되어 있어 유용하지도 독성도 없습니다. 물질의 독성은 유기체가 노출되는 정도, 노출 기간 및 경로에 따라 결정된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.

환경에는 건강에 위험을 초래할 수 있는 구리 공급원이 있습니다. EPA의 국가 우선 순위 목록에 있는 유해 폐기물 현장의 대략 절반은 구리를 포함하고 있는 것으로 알려져 있습니다. 제련소와 같은 구리 처리 시설 근처의 공기와 토양은 일반적으로 다른 지역보다 구리 함량이 훨씬 높습니다. 농업 유출수에는 구리 기반 살충제가 포함될 수 있습니다. 이는 인간의 건강에 위험을 초래할 수 있습니다. 그러나 구리는 토양과 물의 화합물과 매우 쉽게 결합하여 인간의 생물학적 이용 가능성을 감소시킵니다.

인간이 구리에 과도하게 노출되는 잠재적인 원인은 구리 파이프와 황동 싱크대를 통해 전달되는 식수입니다. 배관에서 나오는 소량의 구리가 물, 특히 뜨거운 물과 몇 시간 또는 밤새 파이프에 고여 있던 물에 침출됩니다. 산성(낮은 pH) 물은 염기성(높은 pH) 물보다 더 많은 구리를 침출합니다. 연수에는 파이프 내부에 구리 침출을 방지하는 보호층을 형성하는 미네랄이 포함되어 있지 않기 때문에 경수보다 구리가 더 많이 포함되어 있을 가능성이 높습니다. 수도꼭지 아래의 청록색 물 얼룩은 물 속의 구리를 나타냅니다. 구리 함량이 높은 물을 마시는 일부 사람들은 메스꺼움, 구토, 복통 및 설사를 경험할 수 있습니다. 일반적으로 구리 배관에서 나오는 물에서 발견되는 구리의 양은 일반적으로 건강에 위협이 되지 않습니다.

차가운 수도꼭지의 물만 마시고 음식을 준비하는 데 사용하면 배관에서 침출되는 구리 양을 줄일 수 있습니다. 파이프에 밤새 또는 6시간 이상 방치한 후 물이 매우 차가워질 때까지 물을 흐르게 하면 구리 수치도 줄어듭니다. 전기 제품이 배관에 접지되지 않았는지 확인하면 파이프 부식을 줄일 수 있습니다. 정수 필터도 물에서 구리를 제거할 수 있습니다. 필터 제조업체의 라벨을 확인하여 구리가 여과되는 화학 물질 중 하나인지 확인하세요.

구리에 대한 연방 지침이나 표준이 있습니까?

연방 안전 식수법에 따라 미국 환경 보호청(EPA)은 공공 식수 공급원의 구리 양을 리터당 1.3mg으로 제한합니다. 슈퍼펀드법에 따라 EPA는 해당 지역의 구리 5,000파운드 또는 황산구리 10파운드를 "위험 물질"로 간주합니다.

미국 식품의약국(FDA)은 생수 1리터당 구리 1mg 이하를 허용합니다. 국립산업안전보건연구소(NIOSH)와 직업안전보건청(OSHA)은 각각 작업장에서 허용되는 구리 및 구리 연기의 양에 대한 자체 표준을 가지고 있습니다.

구리에 대해 더 자세히 알아볼 수 있는 곳은 어디인가요?

미국 질병통제예방센터 산하 독성물질 및 질병등록국(ATSDR)에서는 독성물질 및 질병등록국에서 제공하는 구리에 관한 우수한 웹 기반 공중보건 성명서를 제공합니다.

미국 질병 통제 예방 센터의 독성 물질 및 질병 등록 기관(ATSDR)은 독성 물질 및 질병 등록 기관에서 구리에 대한 심층적인 독성 프로필을 보유하고 있습니다.