미세플라스틱이 더 작은 나노플라스틱으로 /사진=프리픽 ⓒ케미컬뉴스CG

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미세플라스틱으로 오염된 토양을 지렁이가 섭취하면 더 잘게 쪼개져 관찰이 어려운 나노플라스틱으로 재배출 될 수 있다는 연구가 공개됐다.

한국연구재단은 건국대학교 환경보건학과 안윤주 교수 연구팀이 지렁이 섭취활동에 의해 토양 내 미세플라스틱이 쪼개져 나노플라스틱이 발생할 수 있음을 밝혀냈다고 지난 19일 밝혔다.

이 연구결과는 환경과학 분야 국제학술지 '저널 오브 해저드스 머티리얼스(Journal of Hazardous Materials)'에 9월 18일자로 논문명 'Microplastic digestion generates fragmented nanoplastics in soils and damages earthworm spermatogenesis and coelomocyte viability'로 온라인 게재되었다.

재활용되지 못하고 환경으로 유출된 플라스틱은 광분해, 풍화, 물리적 마모 등으로 미세화되는데 5mm 미만의 크기로 작아진 미세플라스틱은 환경에 미치는 영향을 정확히 파악하기 어려워 국제적으로 환경오염 우려가 증가하고 있다.

그런데 이보다 더 작은 100nm미만의 크기의 나노플라스틱은 더더욱 얼마나, 어떻게 발생하는지 관찰이 어렵다고 한다.

연구팀은 지렁이를 이용해 토양환경에서 미세플라스틱이 눈에 보이지 않는 크기까지 작아져 분변토를 통해 재배출될 수 있음을 시각적으로 규명했다.

국내외 서식하는 지렁이 'Eisenia andrei'를 대상 시험종으로 선정해 2가지 다른 크기의 구형 폴리에틸렌 미세플라스틱을 모델 미세플라스틱으로 선정하고 3주간 토양에서 노출을 진행했다.

미세플라스틱으로 오염된 토양샘플에서 3주간 배양해 토양섭취활동을 한 지렁이의 분변토에서 얻은 입자성 물질들을 주사전자현미경으로 관찰한 결과 미세플라스틱 보다 작은 입자성 물질이 존재함을 밝혀냈다.

연구팀은 작은 입자 구분을 위해 에너지 분산형 X선 분광분석을 적용해 입자성 물질의 성분을 분석하고 토양입자와 명확하게 구분되는 나노플라스틱을 검증했다.

지렁이에 의해 작게 쪼개진 나노플라스틱 배출 규명 모식도 /한국연구재단

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고분해능 전계방사형 주사 전자현미경 분석법과 X-선 분광법을 적용해 미세플라스틱의 표면을 지렁이 노출 전-후로 비교 분석했다.

연구팀은 실험에 사용된 폴리에틸렌 플라스틱의 성분이 (C2H4)n 이므로, 탄소(C)가 많이 나타나고, 토양성분인 규소(Si)가 미검출된 것을 더 미세화된 나노플라스틱으로 구분했다고 설명했다.

토양지각의 주요 구성성분인 산소(O)가 많이 나타나며 규소의 검출이 유의할 경우 토양입자로 구분했다.

플라스틱과 미세플라스틱 관리의 필요성을 뒷받침하는 이번 연구결과로 나노플라스틱의 토양생태 독성에 대한 과학적 근거 및 분석기술이 부족한 실정에서 나노플라스틱의 토양 분포 및 토양 생물체에 미치는 영향을 파악하는 것이 필요하다고 연구팀은 밝혔다.

현재까지 해양생물종인 크릴새우와 지렁이 장내미생물을 포함하는 일부 생물종을 대상으로 미세플라스틱의 생물파편화가 보고되었을 뿐, 토양 무척추동물에 의한 미세플라스틱의 생물파편화는 보고된 바가 없다.

미세플라스틱이 토양환경에 미치는 영향 실험결과 요약 /이미지=건국대학교 안윤주 교수

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또한 연구팀은 미세플라스틱에 노출된 지렁이가 정상적 정자형성이 저해되어 번식에 어려움을 겪을 수 있다는 것을 확인했다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업 등의 지원으로 수행되었다.

케미컬뉴스 박주현 기자 (jhpark@chemicalnews.co.kr)

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