[생활과학] 미세플라스틱이 토양 생태계와 질소순환을 교란시킨다는 연구 결과가 나왔다.

[생활과학] 미세플라스틱이 토양 생태계와 질소순환을 교란시킨다는 연구 결과가 나왔다.

 

 

안전성평가연구소가 밝힌 바에 따르면 미세플라스틱의 크기와 농도에 따라 콩과식물(대두, 강낭콩, 팥 등)과 연계된 질소고정 효율이 변화될 수 있다는 사실을 처음으로 확인했다고 한다.

콩과식물의 뿌리혹에 존재하는 세균인 '뿌리혹박테리아'는 질소고정 능력을 통해 대기 중의 질소를 식물이 이용할 수 있도록 형태를 바꿔줌으로써 식물의 생명 유지에 필수적인 질소를 식물에게 제공하여 생장에 도움을 준다.

미세플라스틱이 토양 내 질소 순환에 미치는 영향을 연구하기 위해 콩과식물이 생육할 토양에 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 재질의 미세플라스틱을 서브마이크론(Sub-Micron; 1~2μm)의 크기로 환경유의농도의 최저농도 50mg/kg을 노출시켰다. * 서브마이크론(Sub-Micron) : 1Micron과 유사하거나 작은 사이즈를 말한다.
* 환경유해도 : 사람이나 생태계에 미치는 영향을 수치화한 것으로 1 이상이면 위해성이 있는 것으로 간주된다.

연구팀은 이 실험을 통해 미세플라스틱으로 오염된 토양에서 대두(Soybean)의 생육은 영향을 받지 않았으나, 유기물 함량, 양이온 치환용량(토양이 식물에게 필요한 영양소를 보유할 수 있는 능력)과 같은 토양의 물리화학적 특성을 변화시켰으며 토양과 식물에서 질소화합물 축적을 통해 질소 순환과 관련한 박테리아가 활성화된 것을 확인하였다.

뿐만 아니라 식물 뿌리가 있는 곳에는 미생물들의 집단 서식지가 형성되었으며, 그 중에서도 특히 공기 중의 질소를 고정시켜 토양 속에 공급하거나 암모니아성 질소를 아질산성 질소나 질산성 질소로 산화시키는 역할을 하는 박테리아들이 크게 늘어났다.

미세플라스틱에 의해 식물 뿌리 영역 내 질산염 환원 박테리아 및 아질산염 환원 박테리아가 감소하고 대신 암모니아 산화 박테리아는 증가했으며, 이는 토양 내 암모늄 이온 농도를 증가시켜 식물 성장에 영향을 미친 것으로 보인다.

따라서 토양과 콩과식물 시스템에서 서브 마이크론 PE 및 PP 미세플라스틱이 미생물 군집의 활성 및 구성을 변경하고, 탄소 및 질소원 활용을 증가시킴으로써 질소 순환에 영향을 미친 것으로 확인되었다.

미세플라스틱이 식물 세포 조직 내에 침투하게 되면 그 안에서 발생되는 활성산소종이 식물에게 악영향을 끼치게 되고 결과적으로는 성장 속도가 느려지거나 잎이나 줄기가 얇아지는 등의 증상이 나타나게 된다. 또한 이러한 현상들이 지속되면 결국에는 식물이 죽게 되는 경우도 발생한다.
하지만 이와는 반대로 오히려 플라스틱 성분이 식물의 생장을 촉진시키는 역할을 하기도 한다.

이번 연구 결과는 앞으로 진행될 다양한 분야의 추가 연구들 중에서도 특히나 농학계에서의 활용도가 높을 것으로 예상된다. 이번 연구결과는 추후 이어질 다른 여러 실험들을 위한 기초자료로써 큰 역할을 할 것이다.

윤학원 환경독성영향연구센터장은 "이번 연구는 미세플라스틱을 실험실 조건의 고농도 대신 실제 환경과 유사한 농도에서 확인한 연구 결과로, 미세플라스틱의 크기와 농도와 같은 다양한 변수에 따른 미세플라스틱 영향 연구가 필요하다"며 "특히 최근 농업 환경에서 미세플라스틱에 대한 오염이 가속화되는 만큼 전지구적으로 미칠 수 있는 질소 순환과 같은 생지화학적 영향 연구가 다각도로 이루어져야 한다"고 강조

해당 연구는 안전성평가연구소가 수행하고 있는 '환경유해물질 다매체 통합 독성 및 위해성 평가' 사업의 지원을 받아 진행되었으며, 또한 이 연구결과는 환경과학 분야의 국제적인 학술지인 JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS에 2018년 10월호에 게재되었습니다.