Sediment dispersal of PE and PVC primary microplastics in a coastal archipelago surrounding a plastic production industrial complex

보이지 않는 표류: 바다 속 플라스틱 이야기

바다를 단순히 광활한 푸른 공간이 아니라, 거대하고 소용돌이치는 컨베이어 벨트라고 상상해 보세요. 이 시스템 안에서, "마이크로플라스틱"이라 불리는 아주 작은 플라스틱 조각들은 해류에 의해 끊임없이 떨어지고, 휩쓸리고, 운반됩니다. 이 조각들 중 일부는 "2차" 마이크로플라스틱으로, 시간이 흐르며 부서진 커다란 플래스틱 병이나 봉투의 잔해를 의미합니다. 다른 것들은 "1차" 마이크로플라스틱인데, 이는 새로운 제품을 만들기 위해 녹여 쓰기 위한 용도로 만들어진 아주 작은 공장 제조 펠릿, 분말 또는 알갱이들입니다. 1차 마이크로플라스틱을 제과점의 생밀가루라고 생각하면 쉽습니다. 그것들은 케이크가 되기 전의 시작 재료입니다.

과학자들은 플라스틱 오염이 세계적인 골칫거리라는 것을 오래전부터 알고 있었지만, 공장에서 만들어진 이 작은 입자들이 물에 들어간 후 정확히 어떻게 행동하는지는 여전히 밝혀내려 노력 중입니다. 이들은 돌처럼 즉시 가라앉을까요? 아니가 코르크처럼 떠다닐까요? 그리고 해안선의 모양과 물의 움직임은 이들이 도착하는 위치에 어떤 영향을 미칠까요? 이를 이해하는 것은 매우 중요한데, 왜냐하면 바다 밑바닥은 그곳에 버려진 것들의 역사를 저장하는 거대한 도서관 역할을 하기 때문입니다. 만약 우리가 바다 밑바닥의 "책"(퇴적층)을 읽을 수 있다면, 오염이 어디에서 오고 있으며 얼마나 빠르게 퍼지고 있는지 알아낼 수 있습니다. 이것이 바로 스웨덴의 연구팀이 특정하게 플라스틱이 많은 지역에서 해결하기로 결심한 미스터리입니다.

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스웨덴 피오르드의 플라스틱 흔적

스웨덴 서해안의 스테눈순드(Stenungsund)라는 마을 근처의 연안 군도에는 거대한 산업 단지가 있습니다. 이곳은 두 주요 기업이 원료 플라스틱 재료를 만드는 거대한 공장 동네와 같습니다. 한 곳은 폴리에틸렌(PE)을 만들고, 다른 한 곳은 폴리염화비닐(PVC)을 만듭니다. 앞서 언급한 "밀가루"와 같은 것들로, 최종 제품으로 변하기 전의 형태인 작은 펠릿, 분말 또는 폭신한 알갱이 형태의 생산 전 단계 플라스틱입니다. 연구진은 알고 싶었습니다. 이 원료 플라스틱이 인근 피오르드(섬들로 둘러싸인 좁고 깊은 바다 입구)로 얼마나 실수로 유출되고 있으며, 그것들이 어디로 가는지를 말이죠.

이를 알아내기 위해 연구팀은 2018년 10월에 현장에 나가 아홉 곳의 서로 다른 지점에서 바닥의 진흙을 채취했습니다. 그들은 이 진흙 샘플을 마치 범죄 현장을 조사하는 탐정처럼 다루었으며, 특수 화학 물질과 무거운 소금물을 사용하여 진흙에서 플라스틱을 분리해 냈습니다. 그런 다음 강력한 현미경으로 입자를 관찰하고, 레이저(라만 분광법)와 적외선(FTIR)을 사용하여 그것이 정확히 어떤 종류의 플라스틱인지 식별했습니다.

위대한 발견: 공장에서 바닥까지 이어지는 직통 노선
결과는 명확하고 직접적이었습니다. 연구팀은 채취한 모든 진흙 샘플에서 마이크로플라스틱을 발견했습니다. 플라스틱의 양은 건조 진흙 1그램당 6.7개에서 48개 사이였습니다. 발견된 가장 흔한 유형은 PE, PVC, 폴리프로필렌(PP)이었으며, 이들이 식별된 전체 플라스틱의 90% 이상을 차지했습니다.

이 이야기의 가장 흥형한 부분은 플라스틱의 "지문"입니다. 진흙에서 발견된 입자들은 모양, 색상, 질감이 거의 동일했습니다. 이는 이들이 멀리서 떠내려온 무작위의 쓰레기가 아니라, 단일한 국지적 출처에서 왔음을 시사합니다. 마치 강물에서 똑같이 생긴 깨지지 않은 레고 블록 더미를 발견한 것과 같습니다. 당신은 그것들이 정확히 어느 공장에서 떨어져 나왔는지 알 수 있습니다. 연구진은 스테눈순드의 플라스틱 생산 산업이 이 오염의 주요 원인이라고 결론지었습니다.

두 가지 플라스틱의 이야기: 뜨는 자와 가라앉는 자
연구는 또한 두 가지 주요 플라스틱이 경주를 하는 두 캐릭터처럼 어떻게 다르게 행동하는지에 대한 흥미로운 차이점을 보여주었습니다.

• PE (폴리에틸렌): 이 플라스틱은 해수보다 가볍습니다. 헬륨 풍선을 상상해 보세요. 매우 가볍기 때문에 표면에 떠 있거나 오랫동안 상층부에 머무는 경향이 있습니다. 연구진은 PE가 더 넓은 지역에 퍼져 있다는 것을 발견했습니다. PE는 바닥으로 가라앉기 전까지 공장으로부터 더 멀리 이동했습니다.
• PVC (폴리염화비닐): 이 플라스틱은 해수보다 무겁습니다. 돌처럼 생각하세요. 훨씬 더 빨리 가라앉습니다. 연구진은 PVC 입자가 산업 지역 바로 근처에 더 집중되어 있으며 멀리 이동하지 않는다는 것을 발견했습니다. 이들은 수중에서 빠르게 떨어져 내려 산업 지역 근처에 오염 "핫스팟"을 형성했습니다.

스토크스의 법칙(Stokes' Law)이라는 물리 공식을 사용하여, 연구팀은 PVC 입자가 바닥까지 가라앉는 데 약 2시간이 걸리는 반면, PE 입자는 약 33시간(PE 입자가 보통 더 크다는 점을 고려하면 약 8시간)이 걸릴 것이라고 추정했습니다. 이러한 "가라앉는 속도"의 차이가 PE가 PVC보다 더 멀리서 발견되는 이유를 설명해 줍니다.

"유령" 플라스틱(PP)의 미스터리
진흙에서는 발견되었지만 명확한 지역 공장 주인을 찾을 수 없는 플라스틱이 하나 있었습니다. 바로 폴리프로필렌(PP)입니다. PE와 PVC는 스테눈순드 공장과 직접 연결될 수 있었지만, PP의 출처는 미스터리로 남아 있습니다. 입자들이 매우 균일한 형태를 띠고 있어 이들 역시 공장에서 나온 1차 마이크로플라스틱임을 시사하지만, 연구진은 지역 내 생산자를 찾지 못했습니다. 그들은 출처가 더 남쪽, 아마도 다른 산업 항구 근처일 것이라고 의심하고 있지만, 확신하기 위해서는 더 많은 탐정 작업이 필요합니다.

"깨끗한" 지점과 "더러운" 지점
연구진은 대조군으로서 깨끗할 것이라고 예상되는 두 곳도 확인했습니다. 한 곳은 남쪽 멀리 떨어진 곳이었고, 다른 한 곳은 조용하고 고립된 피오르드였습니다. 예상대로 이 지점들에서는 PE와 PVC 수치가 매우 낮았습니다. 그러나 여양은 여전히 일부 플라스틱이 발견되었는데, 주로 폴리스티렌(PS)과 고무였습니다. 이는 큰 공장들이 PE와 PVC의 주요 원인이긴 하지만, 트럭이나 자동차를 위한 인근 항구와 같은 다른 출처들이 다른 종류의 플라스틱을 유출하고 있을 수도 있음을 시사합니다.

이것이 왜 중요한가
이 연구는 산업 사고와 원료 플라스키 생산 과정에서의 유출이 이 지역 퇴적물 오염의 주요 원인임을 확인해 줍니다. 섬과 좁은 수로로 이루어진 복잡한 네트워크(피오르드 시스템) 때문에 물이 까다롭게 움직이지만, 오염의 패턴은 여전히 공장의 논리와 플라스틱의 물리 법칙을 따릅니다.

연구진은 공장에서 매년 약 0.6톤의 PVC 입자가 물로 방출될 수 있다고 추정하며, 이는 상당한 양의 미세 플라스틱입니다. 산업계에는 유출을 방지하기 위한 가이드라인이 있지만, 이 연구는 그러한 규칙이 있음에도 불구하고 1차 마이크로플라스틱이 여전히 바다로 흘러 들어가 진흙 속에 가라앉아 산업 활동의 영구적인 기록을 남기고 있음을 보여줍니다. 이 논문은 바다를 보호하기 위해 우리는 이러한 산업적 유출을 근원지에서 막는 데 집중해야 한다고 제언합니다. 일단 이 작은 입자들이 물에 닿으면, 해류와 플라스틱의 무게가 그들의 운명을 결정하기 때문입니다.