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  • 제281회 세미나: 해변 미세플라스틱 금속 농도의 공간 다양성

  • 18.02.28
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해변 미세플라스틱 금속 농도의 공간 다양성

 

 

홍선욱

(사)동아시아 바다공동체 오션 대표

oceanook@gmail.com

 

2018년 1월 30일, 오션의 제281회 정기 세미나에서는 '브라질 상파울로 해변에서 발견되는 펠렛의 금속 농도 공간 다양성'에 대한 논문을 다뤘다.

 

<원문>
Vedolin, M.C., Teophilo, C.Y.S., Turra, A., Figueira, R.C.L., 2017. Spatial variability in the concentration of metals in beached microplastics. Marine Pollution Bulletin. xxx, xxx-xxx.

 

<요약문 번역>
중금속과 미세플라스틱은 해양환경의 위협 요인으로 간주되어 왔으며 두 오염원 간의 상호작용은 잘 알려진 바가 없다. 이 연구는 브라질 남동부 상파울루 주 연안 19개 해변에서 임의로 수집한 펠렛에 흡착되어 있는 금속간의 상호작용을 조사하고, 이들을 펠렛 원료와 비교하였다. 시료에서 알루미늄, 크롬, 구리, 철, 망간, 주석, 티타늄, 아연 등을 ICP-OES(유도결합플라즈마 발광광도법, Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy)로 분석하였다. 중합체들은 산(acid digestion)에서 용해시켰다. 가장 높은 농도를 나타낸 것은 철과 알루미늄으로 산토스 항 인근 같은 지역에서 관측되었다. 채집한 펠렛의 금속 흡착은 미유통 펠렛 보다 더 컸다. 이런 점에서, 펠렛은 아주 미량이기는 하지만 환경에서 금속의 운반 매체로 볼 수 있다.

 

<주요 내용>
1. 연구 배경과 목적

펠렛과 유기오염 물질의 공간적 다양성, 규모의 다양성에 대해 최근 연구가 이뤄지고 있으나 브라질의 경우 금의 농도에 대해서는 유용한 정보가 없다. 본 연구의 목적은 상파울루 주의 19개 해변에서 채집한 펠렛의 금속 농도를 측정하고 다양성을 평가하며 미유통 펠렛(virgin pellet)과 비교하는 것이다.

 

2. 방법
2.1. 시료 채취: 상 파울루주는 도시화가 활발히 진행되고, 라틴 아메리카 최대의 항인 산토스항의 영향을 많이 받는 곳이다. 퇴적물 시료에서 PCBs, PAHs 등이 많이 발견되는 지역이며 산토스항은 월 5만 톤의 펠렛 유통이 이루어지는 곳이기도 하여 해변에 펠렛이 다량 발견된다. 2012년 상 파울루주 19개 해변에서 300개씩의 펠렛을 채집하였고 이것을 100개씩 3개 그룹으로 분류하여 분석하였다.

 

2.2. 분석 방법: 펠렛을 산화 용액에 넣어 유기물을 용해시킨 뒤 유도결합플라즈마 발광광도법(ICP-OES)을 이용하여 Al, Cr, Cu, Fe, Mn, Sn, Ti, Zn 등의 중금속을 분석하였다. 추가로 4가지 플라스틱 종류(PP, HDPE, PE black, PE blue)의 미유통 펠렛(virgin resin pellet)을 같은 방법으로 분석하여 해변에서 채집한 펠렛에서 검출된 중금속과 비교하였다.

 

2.3. 자료 분석: 정점간 중금속 농도를 비교하기 위해 비모수 Kruskal-Wallis 테스트를 하였다. 미유통 펠렛간 차이를 평가하기 위해 ANOVA 분석을 실시하였다. 해변 펠렛과 미유통 펠렛 간 유사도를 가시화하기 위해 비계량다차원척도법을 이용하였다.

 

3. 결과와 토의
3.1. 미유통 펠렛 분석: 미유통 상태의 펠렛을 분석하였을 때 4개 플라스틱 모두에서 Al, Cr, Fe가 관측되었다. Sn과 Zn도 PE 두 종에서 관측되었다. 펠렛의 유형 간에도 금속 농도에 차이가 있었다. Al과 Fe의 경우 마찰로 인한 마모를 통해 제조할 때 오염되었을 수 있다. 또 플라스틱 제조에 들어가는 첨가제 속에도 Cd, Mn, Pb, Sn, Zn 등의 성분이 포함되어 있을 수 있다. 이 중에서는 Zn만 낮은 농도로 검출되었는데 제조 과정에서 오염되었을 수도 있다.

 

3.2. 해변 펠렛 분석: 3세트의 샘플들 간에도 다양한 값으로 나타나 금속이 펠렛 표면에 흡착되는 과정이 복잡함을 반영한다고 볼 수 있다. 대부분의 금속은 해변간에 차이가 있었으나 Al과 Zn은 차이가 없었다. 금속의 발생원에 대해서는 지구 지각, 하구 근접성, 염분과 pH의 변화 등 여러 가지 설명이 가능하다. 퇴적물 속 중금속 농도가 높게 나온 하구역과 같은 지역의 펠렛 중굼속 흡착 농도를 고려할 때 해양생물에게 경고가 될 만큼 이 입자들의 역할이 중요한 것 같지는 않다. 금속 농도가 인공 발생원에서 가까울수록 크다는 기존 연구와도 일치하지 않는다. 더구나 PAHs나 PCBs 같은 유기오염물질의 농도가 높은 곳에서 금속 농도는 최하로 나타나 해류와 역학적 여간 때문에 이런 결과가 나온 것일 수도 있을 것이다. 해변의 형태역학, 펠렛의 분포, 오염원 등의 다양성 때문에 금속 농도가 다양하게 나온 것을 보인다.

 
미유통 펠렛보다 해변 펠렛에서 높은 금속 농도가 나타나 펠렛이 금속의 운반 수단으로 작용하는 것으로 볼 수도 있다. 또한 해변의 역학이 펠렛의 표면을 거칠게 만들어 표면적이 넓어지면서 금속의 흡착을 유리하게 할 수도 있다.

 
비계량다차원척도법을 이용한 해변 펠렛과 미유통 펠렛의 비교를 통해 Zn과 그 밖의 금속 성분의 발생원이 다르다는 것을 유추할 수 있었다. 예를 들어 금속 성분들이 대부분 폭우 배출수, 조선소, 유람선 등의 지역 발생원으로부터 나오고 Zn는 광산으로부터 유래한 것으로 보인다. 인간 활동으로부터 나오는 중굼속 오염의 증가를 피하기 위해 감시가 필요하다.

 

<토의한 내용>
이 결과는 해양환경에서 펠렛이 금속을 운반하는 역할을 할 수도 있음을 보여주는 연구로 브라질에서는 처음으로 수행된 것이다. 미유통 금속보다는 해변 펠렛의 금속 농도가 더 높고 다양하게 나타남을 보여주었다. 그러나 미유통 펠렛조차도 금속 농도가 다양하게 나타나고 그러한 다양성을 유발하는 원인이 광산에서부터 하구역의 근접성, 해류와 해안의 역학, 펠렛 표면의 물리적 풍화로 인한 흡착 유발 등 다각적으로 있을 수 있다고 설명함으로써 매우 일반적인 결론에 다다르고 있다.

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