Urban waste dominates microplastic pollution in Ethiopian irrigated farmlands: Evidence from FTIR spectroscopy, random forest classification, and farmer surveys
이 연구는 산업 활동보다는 도시 폐기물 관리 부실이 에티오피아 관개 농경지 내 광범위한 미세 플라스틱 오염의 주요 원인임을 밝히고 있으며, 이는 이러한 신흥 환경 위협을 완화하기 위해 개선된 시 폐기물 수거, 더욱 엄격한 플라스틱 금지 조치, 그리고 농민 교육이 시급함을 강조한다.
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플라스틱은 현대 생활의 영구적인 일부가 되었지만, 그 여정은 비닐봉지가 버려지거나 병이 찌그러진다고 해서 끝나는 것이 아닙니다. 시간이 흐름에 따라 햇빛, 바람, 그리고 물리적 마모는 이러한 커다란 물체들을 육안으로는 보이지 않을 정도로 아주 작은 파편들로 분해합니다. 과학자들은 이를 미세플라스틱이라 부릅니다. 많은 관심이 해양에 축적되는 미세플라스틱에 집중되어 왔지만, 이들은 또한 육지, 특히 식량이 재배되는 토양에도 가라앉고 있습니다. 이는 점점 커지는 우려 사항인데, 물에서는 씻겨 내려갈 수 있는 것과 달리 땅속의 플라스틱은 수 세기 동안 지속될 수 있으며, 잠재적으로 토양이 물을 보유하는 방식과 식물이 자라는 방식에 변화를 줄 수 있기 때문입니다. 세계 여러 지역에서 농부들은 도시가 처리하지 못한 모든 폐기물을 실어 나르는 도시의 물이 흐르는 관개 용수에 의존하고 있습니다. 문제는 과연 이 보이지 않는 플라스틱이 얼마나 많이 우리가 먹는 밭으로 유입되고 있으며, 그 출처는 어디인가 하는 점입니다.
에티오피아 하와사 대학교의 연구팀은 하와사 시 주변의 관개 농경지에서 이 질문들에 대한 답을 찾고자 했습니다. 이 지역은 소규모 농민들이 호수 하와사, 인근 강, 그리고 지하 우물에서 물을 끌어와 지역 시장을 위한 채소를 재배하는 농업의 중심지입니다. 도시 자체는 급격히 성장했으며, 이는 현지 폐기물 관리 시스템이 감당하기 힘든 플라스 lack틱 폐기물의 급증을 가져왔습니다. 문제의 규모를 파악하기 위해 과학자들은 도시 중심지와 가까운 번화한 준도시 지역부터 더 멀리 떨어진 농촌 지역까지 다섯 곳의 지점에 걸친 20개의 서로 다른 농지들을 방문했습니다. 그들은 지표면의 겉흙과 관개 수로의 물을 채취하여, 그 안에 숨겨진 플라스틱 입자들을 세고 식별하기 위해 실험실로 가져왔습니다.
연구 결과, 이 지역은 미세플라스틱으로 심하게 오염된 풍경을 드러냈습니다. 평균적으로 건조 토양 1kg당 414개의 플라스틱 입자가 포함되어 있었으며, 관개 용수 1리터당에는 30개의 입자가 들어 있었습니다. 가장 높은 농도는 도시 및 산업 지구와 가까운 농장에서 발견되었는데, 이곳의 토양은 1kg당 최대 616개의 입자를 함유하고 있었습니다. 연구진은 토양이 물보다 훨씬 더 많은 플라스틱을 보유하고 있다는 사실을 발견했는데, 이는 물이 흘러가는 동안 토양이 이 입자들을 가두는 스펀지 역할을 한다는 것을 시사합니다. 발견된 가장 흔한 형태는 비닐봉지나 포장재 조각을 닮은 얇은 필름이었으며, 이는 토양 내 입자의 80% 이상을 차지했습니다. 이러한 필름은 아마도 태양광과 농업 활동 아래에서 더 큰 플라스틱 물체들이 분해된 결과일 것입니다.
플라스틱의 정확한 기원을 결정하기 위해 연구팀은 빛과 머신러닝을 이용한 정교한 방법을 사용했습니다. 그들은 플라스틱이 빛을 흡수하는 방식을 통해 플라스틱의 종류를 식별하는 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) 기술을 사용하여 플라스틱 입자의 화학적 '지문'을 분석했습니다. 그런 다음 이 데이터를 다양한 출처와 관련된 패턴을 인식하도록 훈련된 컴퓨터 프로그램에 입력했습니다. 프로그램은 농장의 샘 samples를 시립 쓰레기 매립지 및 산업 현장의 참조 샘플과 비교했습니다. 분석 결과, 플라스틱의 대다수인 약 82%는 산업 공장이 아니라 가정용 쓰레기나 포장재와 같은 도시 폐기물에서 온 것으로 나타났습니다. 이 결과는 부적절한 도시 쓰레기 수거가 오염의 주요 동인임을 보여주며, 바람과 비가 개방형 쓰레기 매립지로부터 농경지로 이어지는 관개 수로로 플라스틱을 씻어 내리고 있음을 시사합니다.
연구는 또한 오염의 실태를 이해하기 위해 땅을 일구는 사람들의 관점을 살펴보았습니다. 연구진은 20개 필드의 농부들을 인터뷰했으며, 오염의 현실과 농부들의 인식 사이에 극명한 괴리가 있음을 발견했습니다. 65%의 농부가 관개 용수에 떠다니는 부유물을 본 적이 있다고 인정했음에도 불구하고, 85%는 미세플라스틱에 대해 들어본 적이 없었으며, 95%는 이를 여과하거나 제거하는 조치를 취하지 않았습니다. 대부분의 농부는 정보 부족으로 인해 이 오염을 심각한 위협으로 간주하지 않았습니다. 그러나 설문 조사 결과 학습에 대한 강한 의지도 확인되었습니다. 인터뷰에 참여한 모든 농부가 이 문제와 해결 방법에 대해 더 알고 싶다는 의사를 밝혔습니다.
광범위한 오염 속에서도 한 농장은 가능한 모델로서 주목받았습니다. 이 특정 농장은 간단하고 저렴한 기술적 해결책을 사용했는데, 바로 보호용 후프 하우스(hoop house) 구조물로 덮여 있었고, 열린 강 대신 여과된 관정수를 사용하고 있었습니다. 이 농장의 토양과 물은 인근의 개방된 밭에 비해 플라스틱 입자가 극적으로 감소한 모습을 보였습니다. 이 단일 사례는 오염된 환경에서도 단순한 차단벽과 여과 장치가 식품 체계로 유입되는 플라스틱 양을 상당히 줄일 수 있음을 입증했습니다. 연구진은 현장에서 발견된 플라스틱이 주로 일반적인 쇼핑백과 식품 포장재에 사용되는 재료인 폴리에틸렌과 폴리프로필렌이라는 점을 언급하며, 일상적인 소비자 폐기물이 주요 원인임을 확인했습니다.
연구는 앞으로의 길은 두 가지 접근 방식이 필요하다고 결론짓습니다. 즉, 근원을 해결하고 밭을 보호하는 것입니다. 오염이 주로 도시 폐기물에 의해 발생하므로, 가장 효과적인 해결책은 도시가 쓰레기를 수거하고 관리하는 방식을 개선하여 폐기물이 수로로 흘러 들어가지 않도록 하는 데 있습니다. 동시에, 농부들이 물 여과 및 덮개가 있는 재배 구조물과 같은 저비용의 보호 조치를 채택할 수 있도록 지원과 교육이 필요합니다. 이 연구는 문제가 중대하지만 해결 불가능한 것은 아니라는 점을 강조합니다. 더 나은 도시 단위의 폐기물 관리와 실용적이고 저렴한 농업 기술을 결합함으로써, 토양과 그 안에서 자라는 식량을 이 보이지 않는 플라스틱의 물결로부터 보호하는 것이 가능합니다.
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