홍해 플라스틱 분해를 위한 현장 실험실

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 11956(2022) 이 기사 인용

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환경에서 플라스틱이 분해되고 파편화되는 현상은 아직까지 잘 알려져 있지 않습니다. 이는 풍화 지속 기간을 결정하는 장기적인 연구와 방법이 부족하기 때문에 부분적으로 발생합니다. 우리는 여기에서 플라스틱 시대에 대한 정보를 보존하는 새로운 연구 대상을 제시합니다. 29년 전 이집트 와디 엘 게말 국립공원 해안에서 창립된 선박인 SS 하마다(SS Hamada)의 난파선에서 나온 미세 플라스틱(MP) 수지 펠렛입니다. 침몰 날짜를 통해 우리는 MP가 난파선과 인근 해변에 얼마나 오랫동안 머물렀는지, 그리고 화물의 어느 부분이 씻겨 내려갔는지 정확하게 확인할 수 있었습니다. 두 샘플링 장소의 펠릿을 현미경, X선 단층 촬영, 분광학, 열량계, 겔 투과 크로마토그래피 및 유변학으로 분석했습니다. 대부분의 펠렛은 저밀도 폴리에틸렌으로 만들어졌지만, 소수의 펠릿도 고밀도 폴리에틸렌으로 구성되었습니다. 난파선 내부의 MP는 원래의 참조 샘플에 비해 성능 저하의 징후를 보이지 않았습니다. 반대로 해변에 떠내려온 플라스틱은 모든 구조적 수준에서 변화를 보여 때로는 파편화를 일으켰습니다. 이러한 발견은 바닷물 조건에서 플라스틱 분해가 상대적으로 느리다는 추가 증거를 제공하는 반면, 해변의 자외선 및 고온은 이러한 과정의 주요 동인입니다. 향후 장기 연구에서는 플라스틱 분해의 기본 메커니즘과 기간에 초점을 맞춰야 합니다.

플라스틱의 사용은 일상 생활에서 수많은 개선을 가져왔지만1,2 최근에는 높은 생산 속도와 통제되지 않은 쓰레기 투기로 인해 지구적 경계를 뛰어넘는 세계적인 규모의 환경적 스레드로 인식되었습니다3. 플라스틱은 최소 50년 동안 환경에 버려졌습니다4,5. 결과적으로 플라스틱은 어디에서나 발견될 수 있으며6, 최소 50억 개의 플라스틱 조각이 바다에 유입되어 플라스틱 잔해의 주요 싱크대가 됩니다7. 또한 2010년 192개 해안 국가에서 약 2억 7,500만 톤의 플라스틱 폐기물이 발생했으며, 그 중 480만~1,270만 톤이 바다로 유입되는 것으로 보고되었습니다8.

최근에는 미세 플라스틱(MP)9,10,11이라고 불리는 1μm~5mm 크기 범위의 플라스틱에 특별한 초점이 맞춰졌습니다. MP에는 기본 MP와 보조 MP의 두 가지 유형이 있습니다. Primary MP는 화장품 및 위생 제품이나 산업용 수지 펠렛과 같은 다양한 목적을 위해 의도적으로 이 크기 범위에서 생산됩니다12,13. 생산, 운송, 저장 또는 폐기물 관리 중 펠릿 손실은 해양 서식지로의 1차 MP의 중요한 입력 경로 역할을 할 수 있습니다14,15. 2차 MP는 더 큰 플라스틱 조각12의 조각화에서 발생합니다.

MP는 그 형성에 관계없이 의심할 여지 없이 단일 개인의 세포 수준에서 기후 변화 가속화에 이르기까지 해양 야생 동물과 생태계 서비스에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다16,17. 예를 들어, MP는 잠재적으로 독성이 있는 물질, 즉 잔류성 유기 오염물질, 금속, 첨가제, 가소제 및 항생제의 흡수원이자 공급원 역할을 합니다18,19,20,21,22. 이 화학적으로 복잡한 칵테일은 플라스틱 조각화로 인해 일정하지만 증가하는 속도로 방출될 수 있으며, 이로 인해 소위 글로벌 플라스틱 독성 부채가 발생합니다23. 또한 MP는 영양 이동의 결과로 해양 먹이사슬에 축적될 가능성이 있습니다24,25. 유기체가 MP를 섭취하면 MP는 조직의 물리적 손상(예: 장 폐쇄, 염증 과정)을 일으킬 수 있으며 부정적인 방식으로 동물 행동에 영향을 미칠 수도 있습니다26. 1 nm ~ 1 µm 크기의 플라스틱 입자로 정의되는 나노플라스틱은 생물학적 막을 통과할 수 있으므로 유전 물질 및 세포 소기관과 직접 상호 작용할 수 있습니다27. 궁극적으로 이는 특정 종의 개체군 구조와 풍부함을 변화시킬 수 있습니다. 전 세계적으로 플라스틱은 수명 주기의 각 단계에서 CO2, 메탄 및 기타 다양한 온실 가스를 방출하여 의미 있는 비율로 기후 변화에 기여합니다28. 예를 들어, 2015년에는 플라스틱만으로도 전 세계 온실가스 배출량의 4.5%를 차지했습니다17. 이 외에도 MP는 플랑크톤이 해수면에서 CO2를 포획하고 심해에서 탄소를 격리하는 생지화학적 과정을 방해할 수 있습니다. 비록 이에 대한 이해가 아직 부족하지만 29. 이러한 부정적인 생태학적 영향의 결과로, 플라스틱 잔해의 해양 쓰레기 투기 글로벌 위기의 일부로 간주됩니다30.