흔하고 지속적인 마이크로플라스틱은 무엇이며, 왜 북극해빙에 위협이 되는가?

저자: 문/우자기

플라스틱은 전 세계의 바다와 해변에서 가장 흔하고 지속적인 오염 물질이며, 그것의 보편적인 존재는 오늘날 사회의 중요한 난제 중 하나가 되었다. 비록 우리가 플라스틱 쓰레기를 언급할 때, 병이 바다에서 떠다니는 장면이 머릿속에 떠오르는 경우가 많지만, 이 큰 알갱이의 플라스틱 쓰레기는 해양 오염 물질의 빙산의 일각에 지나지 않는다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 건강명언) 보잘것없어 보이는 마이크로플라스틱 쓰레기들은 이 사회적 난제의 중요한 부분을 이루고 있으며, 시간이 지남에 따라 지구의 수역에서 계속 축적되어 지구 퇴적층의 영구적인 부분이 되고 있다. 그렇다면 환경에 큰 피해를 줄 수 있는 마이크로플라스틱은 도대체 무엇이고, 북극해빙의 형성과 녹는 방식과 어떤 연관이 있는가?

사실, 마이크로플라스틱의 개념은 2004 년까지 과학자들에 의해 제기되지 않았으며, 바닷물, 해저, 해저 퇴적물에 널리 퍼져 있으며, 바다의 PM2.5 라고도 불린다. 플라스틱 제품의 대규모 생산 이후 불과 수십 년 밖에 안 되었지만, 우리 지구의 많은 육지와 바다에는 이미 대량의 마이크로플라스틱 쓰레기가 축적되어 있다. 마이크로플라스틱은 환경에 오염을 일으키는 주요 운반체 중 하나로, 지름이 일반적으로 5mm 미만이며 2 차 마이크로플라스틱과 1 차 마이크로플라스틱의 두 가지 주요 범주로 나뉜다. 이차 마이크로플라스틱은 일반적으로 물리적, 화학적 또는 생물학적 과정에서 분열로 인한 볼륨 감소와 같은 대형 플라스틱 쓰레기의 분열에서 형성됩니다. 초생 마이크로플라스틱은 화장품과 같은 마이크로플라스틱 알갱이를 함유하고 있으며, 주로 오수 처리장 등을 통해 수환경에 배출되는 공업 제품을 가리킨다.

비록 인류가 버린 폐기물의 총량의 약 10% 를 차지하지만 해안선 쌓인 부스러기의 더 큰 비율을 차지하고 있다. 조류와 어류의 배에서 플라스틱 쓰레기가 많이 떠 있는 작은 섬에 이르기까지 호수든 바다든, 마이크로플라스틱의 그림자는 모두 조사할 수 있고 어디에나 있다. 과학자들은 이러한 다공성 고체 물질의 단위 질량이 가지고 있는 면적의 크기를 "표면적" 으로 정의하므로, 부피가 작은 미세 플라스틱 입자는 표면적보다 더 크고 오염 물질을 흡착할 수 있는 능력이 더 강하다. 예를 들어, 환경에 이미 존재하고 있는 지속성 유기 오염물들은 마이크로플라스틱과의 만남으로 유기오염 구를 형성하고 오염물 마운트 같은 마이크로플라스틱으로 대자연의 환경 주위를 돌아다니고 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 환경명언)

바다에 버려진 마이크로플라스틱 쓰레기가 먼 북극 환경에 아무런 영향을 미치지 않을 것이라고 생각한다면, 이 인식은 완전히 틀렸다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 바다명언) 이 작은 플라스틱 오염물들은 버려진 해역에 머무르는 것이 아니라 해류가 오랫동안 표류하면서 북극해의 원래 수역에 위협이 될 수 있다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), Northern Exposure (미국 TV 드라마) 담수 투입이 증가하고 자원 개발 활동과 수송량이 증가하면서 과학자들은 마이크로플라스틱 쓰레기의 농도가 북극 지역에서 급속히 증가할 것으로 예상하고 있다.

북극해양의 생태계는 그 자체로 매우 취약하다는 것은 잘 알려져 있기 때문에, 북극에서 마이크로플라스틱이 축적되는 경로와 분포에 대한 평가는 연구원들이 현재 가장 서두르고 있는 일이다. 그런 다음 과학자들은 마이크로플라스틱이 북극의 해빙 구조에 침투할 수 있는지, 그리고 어떻게 침투할 수 있는지에 대해 연구했다. 바다에 입사한 태양 복사가 마이크로플라스틱의 존재로 인해 원래의 흡수율에 영향을 줄 수 있어 해빙의 반사도가 변할 수 있다는 결론을 내렸다. 해빙은 태양열을 반사하는데, 바로 해빙의 핵심 특징 중 하나로 대기와 바다 사이의 열교환 과정을 조절할 수 있다.

전자기 스펙트럼의 일부 적외선 영역이 관련될 수 있지만 일반적으로 반사도는 주로 가시광선에 적용됩니다. 예를 들어, 무더운 여름철에는 발바닥을 벗고 아스팔트 길을 걸을 때 반사율의 의미를 가장 직관적으로 느낄 수 있습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 계절명언)

이런 도로는 혼토로 만든 도로보다 반사율이 낮고, 검은색 표면은 더 많은 에너지를 흡수하고, 적은 에너지를 반사할 수 있기 때문이다. 해빙 열역학에서는 해빙의 반사율이 다른 지구 표면보다 훨씬 높지만 흡수된 태양열은 표면을 가열한 후 해빙의 표면을 녹일 수도 있다.

해양의 전형적인 반사율 값은 일반적으로 0.06 정도이고, 해빙의 반사율은 0.5 에서 0.7 사이로 변동한다. 즉, 해양이 반사되는 태양복사는 6, 해빙이 반사되는 태양에너지는 50 에서 70 에 이른다. 해빙이 흡수하는 태양에너지가 적기 때문에 표면의 시원한 상태를 유지한다. 눈은 해빙보다 더 높은 반사율을 가지고 있다. 눈으로 덮인 두꺼운 해빙은 심지어 90 의 입사 태양 복사까지 반사해 해빙을 잘 격리시켜 저온을 유지하는 이들은 여름철에 얼음 녹기를 지연시킬 수 있다. 하지만 눈이 녹으면 표면의 반사도가 75 정도 낮아져 해빙이 더 빨리 녹는다.

해빙의 성장과 녹는 것도 연간 주기가 있고, 해빙 반사율 값의 변화는 이 주기에 중요한 영향을 미칠 수 있다는 것을 모르실지도 모릅니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 해빙, 해빙명언) 과학자들은 해빙에 대해 두 그룹의 미시적 연구를 실시하여 정해진 가설 이론이 정확한지 확인했다. 첫 번째 그룹은 조명 수준을 측정하고 두 번째 그룹은 해빙 샘플을 수집하는 데 사용되었다. 연구원들이 수동으로 마이크로플라스틱 알갱이를 첨가한 후 해빙 성장 과정에서 미치는 영향을 감지했다. 실험 결과의 정확성을 위해 이 과정에서 첨가된 마이크로플라스틱 농도는 각각 대조를 위한 0 에 입자 농도, 120 개의 저농도 입자, 380 개의 중간 농도 입자, 1200 개의 고농도 입자입니다.

과학자들이 사용하는 마이크로플라스틱 추적 방식은 냉동할 때 나일홍이라는 연료를 첨가하는 것이다. 형광등 아래에서는 우리가 첨가한 마이크로플라스틱이 특유의 빛을 낼 수 있기 때문이다. 연구원들은 이런 식으로 마이크로플라스틱이 해빙 구조에 농축되는 방법, 즉 첨가된 마이크로플라스틱 입자가 어떻게 얼음 밑바닥에 남아 있는지 관찰한다. 관찰 결과, 해빙의 성장 속도는 마이크로플라스틱의 영향을 받지는 않지만, 중간 농도와 고농도의 마이크로플라스틱을 가진 미시해빙 세계에서는 우리가 관찰한 해빙 반사율이 눈에 띄게 달라졌다. 간단히 말해서, 마이크로플라스틱 농도가 높은 지역이나 마이크로플라스틱 농도가 증가하는 지역에 대해 과학자들은 해빙의 특성이 변할 가능성이 높다고 생각하는데, 이러한 변화는 해빙의 반사율, 광화학, 광생물 과정에 더 영향을 미칠 수 있다.