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핵심내용

미세플라스틱이 흙 속 생물의 움직임 방해

□ 안윤주 교수(건국대학교) 연구팀이 토양 내 미세플라스틱에 의해 흙 속 생물의 움직임이 방해받음을 규명했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.

□ 플라스틱 제품은 인간의 모든 생활에 필수적으로 사용되지만, 많은 플라스틱 폐기물이 배출되고 있어 전 세계적인 우려를 낳고 있다. 특히 미세플라스틱*은 강이나 바다에서 생물의 대사 작용을 교란시키는 등 독성을 일으켜, 생태계에 악영향을 미친다는 연구결과가 계속되고 있다.
   * 미세플라스틱 : 5 mm 미만으로 잘게 쪼개진 플라스틱

□ 연구팀은 물 속 뿐만 아니라 토양 속 미세플라스틱 역시 생물의 행동학적 교란을 일으킨다고 밝혔다. 흙 속에서 곰팡이 등을 분해하는 이로운 벌레인 ‘톡토기(springtail)’의 움직임이 크게 영향을 받았다.

 ㅇ 톡토기는 흙 속에서 호흡하고 원활히 움직일 수 있는 공간인 ‘생물공극’을 만들어 행동한다. 톡토기가 만들어낸 생물공극 내로 미세플라스틱이 유입되어 채워지면서, 톡토기의 움직임이 눈에 띄게 방해받는 것으로 나타났다.

 ㅇ 연구 결과에 따르면, 29-676 µm 크기의 폴리스틸렌과 폴리에틸렌 류 미세플라스틱이 1000 mg kg-1 농도로 오염된 토양에서는 약 23-35% 정도 움직임이 저해되는 것이 관찰되었다. 이보다 더 작은 크기인 0.5 µm 폴리스틸렌의 경우는 8 mg kg-1 농도에서도 약 33%의 저해율을 보였다.

□ 안윤주 교수는 “이 연구는 토양 내 분포되어 있는 미세플라스틱이 생물종에 직접적으로 미칠 수 있는 영향을 규명한 것이다”라며, “현재 토양 생물종에 대한 미세플라스틱 영향 연구가 제한적인 수준이므로, 이 연구의 결과는 토양 내 미세플라스틱 관리를 위한 토대자료로써 활용될 것이다“라고 연구의 의의를 설명했다.

□ 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·교육부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구) 및 학문후속세대양성사업의 지원으로 수행되었다. 환경 분야 저명한 국제학술지(Environment International)에 3월 13일 온라인 게재되었다.

상세내용

 < 논문명, 저자정보 >

논문명
Soil microplastics inhibit the movement of springtail species

저  자
안윤주 교수(교신저자/건국대학교), 김신웅 박사(제1저자/건국대학교)

< 연구의 주요내용 >

1. 연구의 필요성

 ○ 환경 내로 배출되는 수많은 플라스틱 폐기물들의 가장 큰 문제점 하나는 여러 환경 요인에 의해 더 작은 크기로 분해될 수 있다는 것이며, 이러한 미세플라스틱이 환경 내 생물들에게 악영향을 끼칠 수 있다는 보고가 계속되고 있다. 수서 환경에서 미세플라스틱 독성의 주요 기작은 생물체에 의한 섭취이며, 이로 인해 생태 수용체에 물리화학적 영향과 대사작용 교란 등이 발생할 수 있다는 보고가 있다.

 ○ 최근 보고에 따르면 토양 환경 내 미세플라스틱 오염이 타 매체에 비해 심각한 수준일 수 있으며, 상업과 농업지역에서 각각 300 – 67,500 mg kg-1과 63 – 78 particles kg-1 수준으로 발견된다고 알려져 있다. 토양 생물종에 대한 미세플라스틱의 영향도 많은 연구들이 진행되고 있으나 수서 환경에 비해서는 제한적인 수준으로 알려져 있다.

 ○ 플라스틱이 기본적으로 소수성(hydrophobic) 특성을 가지며 다양한 토양 특성을 변화시킬 수 있다는 보고가 최근 증가하고 있는 것을 고려할 때, 미세플라스틱이 토양 내 생물체에 미칠 수 있는 영향을 명확히 해야 할 필요성이 있다.

 2. 연구내용

 ○ 토양생물인 톡토기(springtail)는 피부 호흡을 위해 초소수성(omniphobic) 표피를 가지며, 토양 환경 내 공극수와 기타 외부물질로부터 스스로를 보호할 수 있는 공기보호대(air-plastron)*를 형성하는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 보호기작은 토양 내에서 톡토기가 원활히 움직일 수 있게 하는 주요 기능이며, 토양 내 생물공극(bio-pore)*을 형성하여 거동할 수 있는 공간을 확보하게 한다. 
     * 공기보호대(air-plastron) : 톡토기의 소수성 표피에 의해 발생되는 공기방울
     * 생물공극(bio-pore) : 지렁이 및 톡토기 등의 생물학적 활동에 의해 발생되는 공극

 ○ 이 연구에서는 미세플라스틱이 오염된 토양에서 이러한 톡토기의 행동 양상이 원활히 수행되지 못하는 것을 확인하였다. 29-676 µm 크기의 폴리스틸렌(polystyrene)와 폴리에틸렌(polyethylene)류가 1000 mg kg-1의 농도로 오염된 토양에서 대조군 대비 약 23-35% 정도 움직임이 저해되는 것이 관찰되었다. 또한, 이보다 더 작은 크기인 0.5 µm 폴리스틸렌의 경우는 8 mg kg-1의 농도에서 약 33%의 저해율을 보이는 것으로 나타났다.

 ○ 이는 토양 내 미세플라스틱이 톡토기가 만들어낸 생물공극 내로 유입되어, 움직임을 위한 미세공간의 형성을 방해하기 때문인 것으로 나타났다. 생물공극을 채운 미세플라스틱은 공기보호대 내부로 침투하며, 최종적으로는 톡토기류의 움직임을 저해하는 것이 시각 자료를 통해 확인되었다.

3. 연구성과/기대효과

 ○ 이 연구에서는 토양 내 미세플라스틱이 생물체에 의해 형성된 공극으로 이동되어 공간을 채울 수 있으며, 이와 같은 현상이 토양 미소생물들의 움직임을 저해할 수 있음을 확인하였다.

 ○ 이와 같은 연구 관점과 자료는 향후 미세플라스틱에 의한 토양생태계 영향을 평가하기 위한 환경 영향평가 분야에서 참고자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

...................(계속)

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