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  • 제345회 세미나: 해양 환경에서 미세플라스틱의 화학적 거동

  • 19.10.28
    조회수 20
첨부파일

정호승
(사)동아시아바다공동체 오션 연구원
hodorio@osean.net



해양내 미세플라스틱의 물리화학적 성질변화와 해양환경오염물질과의 다양한 흡수인자를 발견



이 논문은 제345회 오션 정기세미나에서 공부한 것으로 해양 환경에서 미세플라스틱의 화학적 거동(유기오염물질 및 중금속과 미세플라스틱의 화학적 거동)에 대하여 여러 논문을 리뷰 하여 다루고 있다.


원문
Xuan Guoa, Jianlong Wang, The chemical behaviors of microplastics in marine environment: A review, Marine Pollution Bulletin, Volume 142, May 2019, Pages 1-14


서론
미세 플라스틱은 해양 및 연안 환경에 널리 존재하며 최근 몇 년간 전 세계적으로 우려를 불러 일으키고 있다. 이 논문은 다른 문헌에 의해 보고된 환경 모니터링 결과와 실험실 결과에 기초하여 유기 오염 물질 및 금속과 마이크로 플라스틱의 상호 작용을 요약했다. 첫째, 환경에서 마이크로 플라스틱의 유형, 특성 및 분포를 간단히 검토했다. 둘째, 분해 후 미세 플라스틱의 특성 변화에 대해 논의했다. 셋째, 전 세계 환경에서 미세 플라스틱의 오염 물질 농도에 관해 요약했다. 그런 다음 미세 플라스틱의 흡착 거동에 대한 요인 (예 : 미세 플라스틱의 유형 및 특성, 오염 물질 유형 및 환경 조건)의 영향에 대해 자세히 논의했다. 마지막으로, 해양 생물에 대한 마이크로 플라스틱의 영향을 간단히 평가했다.


주요내용
발생 원인에 따라 달리 생성된 1, 2차 마이크로플라스틱 모두 풍화과정을 통해 색깔, 표면의 형상, 크기, 결정도, 밀도 등과 같은 물리화학적 특성이 변화하게 된다(그림 참조). 풍화된 마이크로플라스틱은 부피대비 작은 크기이고 표면적이 크기 때문에 주변 해양으로부터 오염물질을 흡수하여 축적하는 경향이 있다. 이때 마이크로플라스틱과 오염물질의 표면 극성이 주요한 흡수되는 메커니즘으로 작용된다.
해안이나 해양에서 마이크로플라스틱과 매크로플라스틱 모두 산화, 생물학적 막 성장, 열적분해, 태양빛 노출 등을 통해 다양한 풍화과정을 거치게 되는데, 이로 인해 플라스틱내 폴리머의 분해가 나타나 조각화 현상이 일어난다.


미세플라스틱의 표면 변화는 물리적인 힘에 의해 주로 일어나고 플라스틱의 결정부분보다 무정형부분이 좀 더 쉽게 일어난다. 결정도의 변화는 플라스틱의 재질과 폴리머의 형태에 따라 증가되기도 하고 감소되기도 한다.

생물학적 분해의 영향이 적은 조류, 박테리아, 균류 등의 생물막이 마이크로플라스틱에 생식하게 됨에 따라 밀도가 증가하게 되어 점차적으로 물아래에 가라앉게 되고 심지어 퇴적토에 발견되기도 한다.


마이크로플라스틱은 크기가 작고, 매우 큰 비표적을 가지고 있으며, 소수성 특징으로 인하여 금속이온이나 유기오염물질을 축적할 수 있다. 마이크로플라스틱은 서로 다른 종류의 오염물질에 대하여 서로 다른 친화력을 가지고 있다. 마이크로플라스틱 내에 오염 믈질은 오염물질의 종류와 농도, 해수의 환경조건, 마이크로플라스틱의 성질 등에 달라진다. 똑같은 오염물질에 대하여 서로 다른 종류(재질)의 마이크로플라스틱은 각각 다른 흡수 친화력을 가지고 있는데, 이는 마이크로 플라스틱의 작용기나 극성, 고무 부분에 따라 달라진다.


미세 플라스틱에서 오염 물질 흡착에 대한 주변 물의 염분 영향은 수착 공정과 관련된 반응 메커니즘과 관련이 있다. Na+ 이온은 다른 오염물질 이온과 경쟁적으로 수착반응에 관여되어 오염물질의 농도를 낮출 수 있다. 하지만 주요 반응 메커니즘이 정전기적 인력과 관련되지 않는다면 염분은 수착과정에 크게 관여치 않는다.


이론적으로, pH는 마이크로 플라스틱 중합체의 전기적 음성도에 영향을 미칠 수 있고, 수착 거동에 추가로 영향을 줄 수 있다.


해양생물에게 섭취된 마이크로 플라스틱은 우선, 물리적으로 소화관의 막힘, 장 손상 (융모의 갈라짐 및 장 세포의 분열 포함)을 유발할 수 있으며, 유기체의 여과 작용과 식균 작용을 변화시킬 수도 있다. 그리고 화학적으로는, 독성 유기 오염물질이 흡착된 미세 플라스틱을 섭취하면 이들 오염 물질이 해양 생물 및 심지어 먹이 사슬을 통해 인류에게까지 유입 될 수 있다.

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