| 초록 |
1. 서론 해안이나 해양 지역은 인간의 활동으로 지속적으로 압력을 받고 있으며, 이는 다시 담수 지역에 영향을 준다. 그러므로 해안이나 해양 지역의 환경오염이나 정화 평가는 환경독성학(ecotoxi-cology)이나 환경 관리 면에서 가장 복잡하고 주목받고 있는 주제이다. 이 중에서 해양쓰레기(litter)는 모든 해양에 영향을 미치는 범세계적 문제이다. 이는 주로 육지 생활의 결과로 발생되며, 폐기물처리나 사회기반시설의 부족이 그 원인인데, 생물학적/생태학적으로 매우 유해한 결과를 초래할 수 있다. 이런 해양쓰레기의 80~85 #37;는 플라스틱이 차지하며, 지난 10년간 플라스틱 생산량이 매우 빠른 속도로 증가하고 있는 반면에, 전체의 5 #37; 이하의 플라스틱 폐기물만이 재활용되고 있으며, 나머지는 해양환경 등에 축적되고 있다. 미세플라스틱(microplastic)은 크기 5mm 미만의 매우 작은 플라스틱을 지칭하며, 육상 활동과 수중, 특히 대부분을 차지하는 해양, 이동을 통해, 해안, 해저, 그리고 심지어 극지방 얼음 등에 광범위하게 분포하고 있다. 미세플라스틱의 성분은 주로, 물에 가라앉는 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)와 물에 부유하는 폴리에텔렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리스티렌(polystyrene, PS)이며, 그 밖에 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아미드 등이 있다. 이러한 미세플라스틱은 미생물에 의해 잘 분해되지 않으며, 크기가 작아서 다양한 해양생물들, 예를 들면 쌍각류조개(bivalve), 동물성플랑크톤, 홍합, 물고기, 새우, 굴, 요각류(copepod), 갯지렁이, 그리고 고래 등에 의해 섭취(ingestion)된다고 보고되었다. 이렇게 생물체에 섭취된 미세플라스틱은 병리학적 스트레스, 가포만감(false satiation), 생식 합병증, 효소작용 방해, 성장 속도 저하 등의 부작용을 일으킬 수 있다. 특히, 미세플라스틱은 주위 바다로부터 독성화합물을 흡착할 수 있는데, 이는 먹이사슬(food chain)을 통해 축적되어서, 궁극적으로 최상의 먹이사슬에 위치한 인류의 건강과 안전을 크게 위협하고 있다. 또한 선행연구 결과에 의하면, 이대로 가면 2050년까지 전 세계 해양에 물고기 수보다 많은 미세플라스틱이 존재하게 된다고 한다. 이러한 세 가지 플라스틱 또는 플라스틱의 발생원과 분류를 알아보는 것은 이들 화합물의 해상 유입을 감소시키는 데에 크게 기여할 것이다. 이런 맥락에서, 본 동향보고서에서는 미세플라스틱의 발생원과 분포, 생태학적 영향 등을 알아보고, 또한 이에 따른 다양한 미세플라스틱 방지 및 관리전략과 미생물 등을 사용한 직접적 저감 방안을 제시할 것이다. 2. 미세플라스틱의 발생원 미세플라스틱은 발생 방법에 따라, 특정 산업용이나 가정용 제품[예: 세안용 스크럽, 치약, 수지 펠릿(pellet)]을 위해 미세 크기로 직접 제조되는 lsquo;1차 미세플라스틱(primary microplastic) rsquo;과, 큰 플라스틱 화합물이 자외선 노출이나 기계적 마찰에 의해 분해되어 생성되는 lsquo;2차 미세플라스틱(sec-ondary microplastic) rsquo;으로 나뉜다. 2.1. 1차 미세플라스틱 1차 미세플라스틱으로는 세안용 세정제, 치약, 수지 펠릿, 샤워/목욕 젤, 필링 제품, 아이섀도, 땀탈취제(deodorant), 블러시파우더, 마스카라, 면도거품, 거품목욕 로션, 손톱광택제, 벌레퇴치제 등이 있고, 그 밖에 드릴링액, 공기연마재(air-blasting media)가 있다. 이러한 제품들의 상당수가 사용 후 바로 하수구로 버려지는 특성이 있어, 해양오염에 더욱 영향을 미친다. 특히, 1970년대의 화장품 내 미세플라스틱 관련 특허 이후 미세플라스틱을 함유한 박리세정제의 사용이 극적으로 증가하였으며, 세정제의 사용으로 매년 5000g의 미세플라스틱이 폐수 흐름에 섞여 배출된다고 보고되었다. 2.2. 2차 미세플라스틱 해양이나 지표면의 큰 플라스틱 쓰레기(debris)들은 일광이나 온도 같은 물리적/화학적/생물학적 과정을 통해 구조적 응집성이 감소하여 분해되기 시작하며, 그 결과 미세플라스틱이 되고 만다. 예를 들면, 큰 플라스틱 쓰레기에 태양으로부터 자외선이 조사되면 고분자 매트릭스가 산화반응을 일으켜 화학결합의 분열이 초래되며, 이로부터 광분해반응이 진행된다. 플라스틱의 분해에 의한 미세플라스틱 형성은 특히 해변에서 활발한데, 이는 강한 자외선 노출, 파도에 의한 물리적 마찰, 풍부한 산소 이용성, 그리고 난류(turbulence)가 원인이 된다. 이렇게 시간이 지날수록 큰 플라스틱은 부서지기 쉬워져서 조각이 되고 황변 현상(yellowing: 물질이 약품의 작용이나 일광에의 노출 등에 의해 황색을 띠는 것)이 일어난다. 이후 물 표면 아래나 심해 등에 잠기게 되면, 자외선 노출 감소와 더 낮은 온도로 인해 분해반응 속도는 낮아지게 된다. 3. 미세플라스틱의 해양으로의 이동경로 미세플라스틱은 다양한 경로를 통해 해양으로 유입된다. 즉, 스크럽이나 치약, 공기연마재에 함유된 미세플라스틱이 사용 후 하수 시스템에 유입되거나, 합성섬유 제품의 세탁으로 생성된 합성섬유 조각의 유출, 폭풍, 기류, 또는 해류 등을 통한 이동, 해양에서의 큰 플라스틱의 분해 등을 통해 해양환경에 유입된다. 그 밖에 동물성플랑크톤의 배설물을 통한 이동도 가능하다. 즉, 동물성플랑크톤이 미세플라스틱에 노출되면 플라스틱이 섭취되어 장을 통과하게 되고, 최종적으로 배설물에 쌓여서(encapsulated) 배출된다. 이후 배설물은 침전되고 나서, 다시 요각류에 의해 섭취된다. 이는 미세플라스틱을 함유한 배설물이 이동 매체로 작용한다는 것을 보여준다. 4. 해양환경에서의 미세플라스틱의 분포 해양생태계에서 미세플라스틱이 매우 높은 농도로 존재한다고 알려져 있으며, 매년 전 세계적으로 생성되는 2.66억 톤(5.25조 개의 입자) 중 92 #37;가 미세플라스틱이며, 결국 해양에 쌓이게 된다고 한다. 특히 이렇게 유입된 미세플라스틱은 작은 크기( 표 1. 전 세계 해양에서의 미세플라스틱 분포 해양환경 분포( #37;) 농도 북동 대서양 89 2.46 입자/m 3 북극해 95 0~1.31 입자/m 3 로렌 대호수(Laurentian Great Lake) 20 43,000 입자/km 2 에서 466,000 입자/km 2 제이드(Jade) 만, 남쪽 북해 70 1,770 입자/L 북서 대서양 60 2,500 입자/km 2 포르투갈 만 53 332~362 항목/m 2 지중해 74 0.90±0.10 미세플라스틱/g 양쯔강 어귀, 동중국해 90 0~144 입자/m 3 구아나바라 만 해변, 남동 브라질 56 12~1,3000 입자/m 2 스웨덴 만 - 150~2,400 입자/m 3 에서 68,000~102,000 입자/m 3 중국 보하이해 - 63~201 항목/kg 5. 미세플라스틱의 작용 5.1. 해양생물과의 상호작용 해양에 미세플라스틱의 양이 증가할수록, 해양 유기생물체가 미세플라스틱을 섭취할 가능성도 커진다. 그러므로 해양환경에서 미세플라스틱의 거동, 효과와 작용기전을 이해하기 위해서는 미세플라스틱과 해양생물의 생물학적 상호작용을 아는 것이 필수적이다. 연구 결과에 의하면, 해양생물의 미세플라스틱 섭취는 대부분 먹이로 오인하여 발생하는 것이며, 따라서 플라스틱의 색상, 밀도, 모양, 크기, 전하, 밀집도, 존재량 등에 의존한다. 이렇게 미세플라스틱이 섭취되면 화학적/물리적으로 섭취한 생물체에 해를 미치게 된다. 예를 들면, 미세플라스틱 고분자가 외부 물질의 표면에 부착되면 생물체의 거동성을 방해하고, 소화관 내부를 막아 소화물의 흐름을 방해한다. 또한 생물적으로는 섭취한 생물에 염증, 간 스트레스, 성장 속도 감소 등을 야기할 수 있다. 그 밖에 낮은 영양 단계(trophic level)에서 섭취된 플라스틱이 먹이사슬을 타고 올라가 높은 영양 단계의 생물에 농축될 수도 있다. lsquo;여과 섭식(filter feeding) rsquo;은 플랑크톤이나 유기물 입 |
