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  • 제343회 세미나: 해양환경에서 미세플라스틱에 대한 흡착

  • 19.10.01
    조회수 64
첨부파일

(사)동아시아바다공동체 오션 이종수
jongsulee@osean.net



이 논문은 제343회 오션 정기세미나에서 공부한 것으로 해양환경에서 중금속이 미세플라스틱에 흡착하는 정도와 그 특성을 다루고 있다. 이 세미나는 국제 세미나로 진행되었다.


원문
Fenglei Gaoa, Jingxi Lia, Chengjun Suna, Letian Zhanga, Fenghua Jiang, Wei Cao, Li Zheng, 2019. Study on the capability and characteristics of heavy metals enriched on microplastics in marine environment: Mar. Pollut. Bullet. 144: 61-67


요약
이 연구는 야외 실험과 실내 실험을 통해 미세플라스틱에 중금속이 흡착하는 정도와 특성을 조사한 것이다.

실내 실험을 통해 우리는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리아마이드(PA), 폴리포름알데하이드(POM)가 납, 구리, 카드뮴을 흡착할 수 있다는 것과 이들이 PA, PE, POM보다 PVC와 PP에 더 잘 흡착한다는 것을 밝혔다. 야외 실험에서 흡착율과 중금속의 농도는 플라스틱 형태와 장소에 따라 달랐다. 납과 망간에 대한 PP와 PVC의 흡착력은 해수의 중금속 농도와 강한 상관관계를 가졌다. 또한 중금속과 다환방향족탄화수소(PAH)에 대한 PP의 흡착 정도를 알아보았는데 이는 한달 내에 이들의 농도가 한 단위 높아지는 결과를 보였다. 흡착이 진행되는 동안 미세플라스틱의 표면 형태는 해수에 의해 씻기고 깎여 거친 면과 매끄러운 면이 공존하는 과정을 거쳤는데 이는 재질별로 다른 결과를 보였다.



주요 내용
미세플라스틱은 넓은 표면적과 소수성 등의 특성 때문에 중금속을 흡착하기 쉽다. 이들의 흡착 정도를 좌우하는 것은 중금속의 농도, 미세플라스틱의 형태 변화(표면이 음전하를 띠어 미세플라스틱을 끌어당기기 쉬운 상태가 됨), pH, 시간 등이다.


이 연구에서는 먼저 실험실 실험으로 PP, PE, PP, PVC, POM 등 미세플라스틱(4mm) 0.5g씩을 납, 구리, 카드뮴 5mg/L 농도의 금속 용액 30mL에 넣고 흡착되는 정도를 실험하였다. 시료는 1일, 3일, 5일, 9일, 11일, 13일에 채취하여 흡착정도를 알아보았다.


야외 실험은 길이 3mm, 직경 2mm의 PP와 PVC를 각각 15개씩 준비하여 유리섬유 망(그물코 크기:1mm)에 넣은 후 이들을 다시 나이론 망(그물코 크기:10mm)에 넣어 마이다오, 바이안, 후앙다오 지역의 해수에 담가 진행하였다. 이들을 1개월, 3개월, 6개월 그리고 9개월이 지난 후 꺼내어 흡착된 정도를 알아보았다. 미세플라스틱의 형태변화도 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰하였다.


실내실험 결과는 흡착된 정도가 PVC > PP > PA > PE > POM 순이었으며, PV, PP, PE의 경우 납 > 구리 > 카드뮴 순으로 흡착되었고, PA, POM의 경우 구리 > 납 > 카드뮴의 순으로 흡착되었다. 흡착되는 정도는 소수성과 확산도와 관계가 있었다. PVC의 경우 흡착력이 높았는데 이는 그룹내에 극성을 띤 염소원자가 있기 때문이다.


야외 실험의 경우 실내 실험 결과와 다르게 PP > PVC 순으로 흡착되었는데 이는 플라스틱 표면에 미생물이 부착하여 영향을 미쳤기 때문인 것으로 보인다. PP의 경우 흡착된 중금속의 농도는 마이다오와 바이안에서는 납 > 구리 > 카드뮴 순이었고 후앙다오에서는 망간 > 납 > 카드뮴 > 구리 순이었다. 해수에서 높은 농도로 망간을 흡착하는 것은 가리비 양식의 먹이에, 구리와 아연의 경우는 물고기의 먹이에 이들이 함유되었기 때문인 것으로 보인다.


표면의 형태는 펠렛의 경우 PP가 PVC보다 매끄러웠고 균질된 형태를 보였다. 실제 해수에서 이들이 풍화되면서 표면 형태가 변화되었는데, PVC보다 PP에서 더 많은 노후화가 발생하였고 더 많은 중금속을 흡착하는 경향을 보였다. 이러한 노후화는 유기물질을 더 잘 달라붙게 하여 중금속의 흡착에도 영향을 미쳤다.


토의내용
중금속의 흡착에 대한 야외 실험은 실내 실험의 결과를 보완해 주었으며 현실 농도의 실험을 진행한 점이 해양환경에서의 미세플라스틱에 대한 중금속 흡착을 이해하는데 도움을 주었다.

이러한 실험들이 흡착된 중금속이 생물체 내에서 어떻게 탈착되는지와 같이 연구되면 미세플라스틱에 의한 환경 유해 물질의 생물 농축을 이해하는데 큰 도움을 줄 것이다.

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