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  • 제286회 세미나: 담수 생태계 미세플라스틱 오염 지표로서 아시아 조개(Asian Clam)의 이용가능성

  • 18.03.23
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담수 생태계 미세플라스틱 오염 지표로서 아시아 조개(Asian Clam)의 이용가능성

 

 

이종수
(사)동아시아 바다공동체 오션 연구원
leesavannah@hanmail.net

 

2018년 3월 6일, 오션의 제286회 정기 세미나는 국제세미나로 진행되었으며 '담수 생태계 미세플라스틱 오염 지표로서 아시아 조개의 이용가능성'에 대한 논문을 다뤘다.

 

<원문>
Lei Su, Huiwen Cai, Prabhu Kolandhasamy, Chenxi Wu, Chelsea M. Rochman, Huahong Shi, 2018. Using the Asian clam as an indicator of microplastic pollution in freshwater ecosystems. Environmnetal Pollution 234: 347-355.

 

<요약문 번역>
생물지표는 오염 물질에 대한 오염 수준, 생체 이용률, 생태계 위험을 이해하는데 중요한 역할을 한다. 아직까지 담수 환경에서 미세플라스틱에 대한 생물지표가 존재하지 않는다. 우리는 이번 연구에서 2016년 8월부터 10월까지 양쯔강 중류와 하류 지역의 21개 정점에서 아시아 조개, 담수, 퇴적물의 미세 플라스틱에 대한 오염도를 측정하였다. 미세플라스틱은 조개에서 0.3 – 4.9 개/g, 물에서 0.5 – 3.1 개/L, 퇴적물에서 15 – 160 개/kg 의 농도를 보였다. 가장 많이 발견된 미세플라스틱은 섬유였고 조개 전체에서 60 – 80%를 차지하였다. 미세 플라스틱의 크기는 0.021 – 4.83 mm 였고 가장 많이 발견된 크기는 0.25 – 1 mm 였다. 조개에서 발견된 미세플라스틱의 크기, 분포, 색깔은 담수 시료보다 퇴적물 시료의 그것들과 더 유사하였다. 이번 연구를 통해 우리는 아시아 조개의 미세플라스틱 오염은 담수 환경에서 미세플라스틱의 다양성을 반영하기 때문에 아시아 조개가 담수, 특히 퇴적물에 대한 생물지표가 될 수 있다고 제안한다.

 

<주요 내용>
1. 소개

복족류는 환경에서 다양한 오염물에 대한 파수꾼 생물체이다 이들은 주변 환경의 오염물을 걸러내는 역할을 하지만 배출시키는 속도가 느리기 때문에 체내에 축적시킨다. 우리는 이전 연구에서 중국 타이후 호수의 모든 아시아 조개 시료에서 미세플라스틱을 발견하였다. 아시아 조개는 중국뿐만 아니라 전 세계적으로 넓게 분포한다. 아시아 조개는 다양한 오염물을 조사하고 실험실에서 독성 평가를 하는데 성공적으로 쓰여 왔다. 우리는 이번 연구에서 양쯔강 중유와 하류의 넓은 범위에서 아시아 조개, 담수, 퇴적물 시료를 채취하여 미세플라스틱의 오염도를 측정하였다. 또한 조개, 담수, 퇴적물에서 미세플라스틱의 오염도 관계를 분석하였다.

 

2. 조사 지역, 시료 채취
시료 채취는 2017년 8월 – 10월에 양쯔강 중류, 하류의 21개 정점에서 아시아 조개, 담수, 퇴적물을 대상으로 시행되었다. 주변은 도시 지역, 농촌 지역, 관광지 등을 포함한다. 담수는 5 L 스틸 양동이를 보트에서 내려 0 – 12 cm 깊이에서 채취하였다. 한 정점에서 세 개의 시료를 채취하였다. 각 정점에서 보트에서 피터슨 샘플러를 사용하여 상층 10 cm 의 퇴적물 시료 세 개씩 채취하였다. 각각의 퇴적물은 약 2 kg 정도였다. 또한 바닥 동물 트롤을 통해 아시아 조개를 세 번씩 채취하였다. 동물 시료 각각은 비슷한 크기인 약 10 개의 아시아 조개로 구성되었다. 품질 관리를 위해 전 과정에서 블랭크시료를 51번 분석하였다. 실험 과정에서의 오염도는 시료 오염도의 4.9 – 6.9 % 였다. 이러한 오염도는 야외 시료의 농도에서 보정하지 않았다.
 
3. 미세플라스틱 분리
두 번의 필터링을 통해 담수와 퇴적물 속의 미세플라스틱을 걸러내었다. 필터 망 구멍의 크기는 20 ㎛ 였다. 필터에 걸린 모든 입자들은 유기물 소화 과정을 통해 유기물을 제거한 후 미세플라스틱을 분석하였다. 조개의 미세플라스틱은 각 정점에서 2 – 4 개의 조개를 세 번 반복하여 고른 후 , 필터링, 유기물 소화 과정을 거친 후 미세플라스틱을 분석하였다.

조개, 담수, 퇴적물에서 걸러낸 미세플라스틱은 현미경을 통해 육안으로 섬유, 펠렛, 필름, 플라스틱 조각으로 분류해 내었다. 전체 1303 개의 플라스틱에서 150 개의 입자들을 μ-FTIR을 통해 성상분석을 하였다.

 

4. 결과
백 오십 개의 플라스틱 중 122 개가 플라ㅅ틱으로 판명되었다. 육안 관찰법의 정확도는 81%였다. 폴리머 구성은 33%가 폴리에스테르, 19%가 폴리프로필렌, 9%가 폴리에틸렌이었다. 이러한 유형은 육안으로 관찰된 플라스틱의 대부분을 이루는 것들이었다.

 

아시아조개에서의 미세플라스틱은 평균 0.3 – 4.9 개/g, 0.4 – 0.5 개/개체 였다. 농도는 정점별로 유의하게 달랐다. 가장 높은 오염도를 보인 시료는 S3와 S5에서 채취한 조개였다. 가장 많은 비중을 차지한 미세플라스틱은 섬유로 전체의 60 – 100%를 이루었다. 크기는 0.021 – 0.42 mm 였으며 0.25 – 1 mm가 가장 많았다. 파란색과 투명한 색의 미세플라스틱이 전체의 30%이상을 차지하여 다른 색깔보다 유의하게 많았다.

 

담수와 퇴적물에서의 미세플라스틱은 각각 0.5 – 3.1 개/L 였다. 미세플라스틱의 농도는 정점에 따라 유의한 차이를 보였다. 가장 높은 농도를 보인 곳은 S13의 물 시료와 S3의 퇴적물시료였다. 물과 퇴적물에서의 미세플라스틱의 크기는 0.022 – 4.83 mm 였으며 가장 많이 발견된 크기는 0.25 – 1 mm 였다. 조개에서와 마찬가지로 파란색과 투명한 색의 미세플라스틱이 가장 높은 비율을 차지하였다. 회귀 분석 결과 아시아조개에서의 미세플라스틱 농도는 물보다 퇴적물에서의 미세플라스틱의 농도와 더 유의한 상관관계를 보였다. 미세플라스틱의 크기 분포 역시 조개와 퇴적물의 경우 더 비슷하였다. 주성분분석 결과 조개의 색깔이 있는 미세플라스틱과 무색의 미세플라스틱이 퇴적물의 그것들과 밀접한 관계가 있었으며 제 주성분으로 묶였다.

 

5. 토론
조개, 물, 퇴적물 속의 미세플라스틱의 농도는 같은 호수, 강, 강하구에서도 정점마다 농도가 달랐다. 아시아 조개는 여러 담수 환경에서 쉽게 채취할 수 있고 환경의 미세 플라스틱의 차이를 반영하기 때문에 큰 규모에서 미세플라스틱 오염에 대한 생물지표로 적합하다. 본 연구에서는 63개의 조개 시료 중 61개의 시료에서 발견되었다(빈도율 96%). 이러한 빈도율은 중국이나 스위스에서 발견된 것보다 훨씬 높은 것이다. 또한 조개에서의 높은 농도는 담수가 많이 오염되어 있고 이것들이 먹이사슬을 통해 전이될 수 있음을 시사해 준다. 이 연구에서 물과 퇴적물의 농도는 세계 다른 지역의 농도와 비슷한 범위를 보였다. 그렇지만 같은 호수, 강, 강하구에서도 정점별로 유의한 농도 차이를 보였다. 담수의 농도는 미세플라스틱의 폐수 유출수 유무, 수리학적 조건, 퇴적 정도가 관련이 있다. 본 연구에서는 수리학적 조건, 도시화가 주요한 이자인 것 같다. 이러한 이유로 첫째, 포양후 호수의 미세플라스틱의 농도가 낮은데 이곳은 양쯔강 중류에 위치해 있고 도시화가 덜 되고 인간의 활동이 적은 곳이다. 두 번째로 강에서의 농도가 호수에서의 농도보다 높았다. 이러한 차이는 호수와 강의 수리학적 차이에서 오는 것 같다. 즉 강에서 미세플라스틱이 머무는 것이 호수보다 용이할 수 있다. 본 연구에서 강의 유량은 호수보다 작은데 이는 강의 농도가 높은데 기여한 것 같다. 게다가 몇몇의 강은 도시화된 지역에 위치해 있고 하수가 유입되는 곳이었다.
 
아시아 조개의 미세플라스틱의 농도는 물에서의 농도보다 퇴적물에서의 농도와 더 강한 상관관계를 보였다. 또한 조개에서의 미세플라스틱의 크기는 물에서의 미세플라스틱의 크기보다 작았고 퇴적물에서의 미세플라스틱의 크기와 더 유사하였다. 이러한 현상은 더 작은 입자들이 유기체에 의해 쉽게 섭취되어 더 큰 위험을 끼치기 때문에 이러한 입자들의 환경적 위험에 대한 염려를 높인다.

 

본 연구의 결과는 아시아 조개가 미세플라스틱에 대한 생물 지표가 될 수 있음을 암시해 준다. 첫째 이번 연구에서 아시아 조개, 물, 퇴적물에서 미세플라스틱의 농도 사이의 관계를 밝혀내었다. 미세플라스틱의 생체 이용률은 대체로 미세플라스틱의 크기와 모양에 따라 결정된다. 또한 이것들의 섭취와 소화는 미세플라스틱의 특징과 생물의 성장 전략과 관련이 있다. 즉 적당한 크기와 모양만을 섭취한다. 이러한 입자들이 해를 끼칠지 말지는 농도, 입자 형태, 생체 내 보유 시간과 관련이 있다. 아시아 조개에서 미세플라스틱의 유형과 오염도는 비슷한 크기의 생물체의 생체 이용률을 이해하는데 도움을 줄 수 있다. 둘째 아시아 조개는 세계에 넓게 분포하며 쉽게 채취할 수 있다. 이러한 점은 아시아 조개가 믿을만한 대상이며 다른 환경에서도 쉽게 구할 수 있음을 말해 준다. 또한 배양하기 위해 실험실로 옮기기 쉬워 생태 독성 모델로 사용될 수 있다. 마지막으로 아시아 조개에서 미세플라스틱의 측정은 미세플라스틱에 대한 인간의 노출과 관련하여 중요한 과정이 될 수 있다. 이러한 조개류는 소화기관을 제거하지 않고 섭취하기 때문에 미세플라스틱이 사람들에게 전이될 수 있다. 또한 흡착된 유기오염물질이나 첨가제도 전이되어 건강상 위협을 끼칠 수 있다. 다른 연구자가 지적했듯이 미세플라스틱으로 오염된 음식물 섭취에 대한 위험성을 무시해서는 안 된다.

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