Seasonal occurrence and removal of artificial sweeteners in wastewater from five treatment plants in Tshwane, South Africa
이 연구는 남아프리카 공화국 츠와네의 5개 하수 처리장에서 네 가지 인공 감미료의 계절적 발생과 불완전한 제거를 분석하였으며, 유출수 내 이들의 잔류성을 밝히고 강화된 모니터링 및 처리 기술의 필요성을 강조하였다.
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세상의 모든 물을 거대하고 소용돌이치는 욕조라고 상상해 보세요. 우리는 그 안에 비누, 음식물 쓰레기, 약품, 그리고 심지어 우리가 다이어트 탄산음료나 '무설탕' 간식에 사용하는 아주 작고 눈에 보이지 않는 감미료까지 모두 쏟아붓습니다. 이 설탕 대체제들을 인공 감미료라고 부릅니다. 진짜 설탕은 우리 몸(그리고 물속의 박테리아)이 쉽게 분해하고 먹을 수 있는 것과 달리, 이 인공 감미료들은 마치 '화학적 유령'과 같습니다. 이들은 견고하고 안정적이며 소화에 저항하도록 만들어졌기 때문입니다. 이 때문에 우리가 변기에 물을 내릴 때, 이들은 강과 호수로 물을 다시 보내기 전 더러운 물을 정화하도록 설계된 거대한 필터인 하수 처리장을 통과하는 과정에서도 종종 살아남곤 합니다. 과학자들이 이 문제에 관심을 갖는 이유는, 만약 이 '유령'들이 처리장을 통해 계속 흘러나온다면, 이들이 자연적인 수로의 화학 성분을 변화시키고 우리의 폐수가 정확히 어디에서 왔는지를 알려주는 영구적인 표식 역할을 할 수 있기 때문입니다.
이 이야기는 연구팀이 이 화학적 유령들을 추적하는 탐정 놀이를 하기로 결심한 남아프리카 공화국의 츠샤네 시(City of Tshwane)에서 일어납니다. 연구진은 네 가지 특정 유형의 인공 감미료, 즉 아세설팜칼륨(Acesulfame-K), 사카린(Saccharin), 아스파탐(Aspartame), 그리고 네오탐(Neotame)에 집중했습니다. 연구진은 두 가지 주요 사실을 알고 싶었습니다. 얼마나 많은 양의 감미료가 처리장으로 '들어오고' 있는지, 그리고 환경으로 방출되기 전에 얼마나 많은 양이 성공적으로 필터링되어 '걸러지는지'였습니다. 그들은 단 하나의 처리지만을 본 것이 아니라, 도시 전역의 다섯 개 서로 다른 처리 시설을 방문했으며, 날씨에 따라 사람들의 음료 섭취 습관이나 처리장의 작동 방식이 변할 수 있기 때문에 여름과 겨울 모두를 조사했습니다.
과학자들은 매우 까다로운 체 역할을 하는 첨단 실험실 설비를 사용했습니다. 먼저, 그들은 고체상 추출법(Solid-Phase Extraction, SPE)을 사용하여 지저istic한 폐수 속에서 감미료를 잡아냈는데, 이는 마치 모래 더미에서 철 가루를 끌어당기는 자석을 사용하는 것과 같습니다. 그다음, 정제된 샘플을 UV 검출기가 장착된 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)라는 기계에 통과시켰습니다. 이 기계를 생각한다면, 서로 다른 화학 물질들이 각기 다른 속도로 달리는 고속 트랙과 같으며, 검출기는 각 감미료가 결승선을 통과할 때 사진을 찍어 과학자들이 정확히 몇 개가 있는지 셀 수 있게 해주는 결승선 카메라 역할을 합니다.
연구 결과는 다음과 같았습니다. 인공 감미료는 어디에나 있었습니다. 그들은 다섯 곳의 모든 처리 시설로 들어오는 더러운 물에서 발견되었으며, 아마도 더 놀랍게도, 깨끗한 물로 나가는 과정에서도 여전히 존재했습니다. 어떤 처리장도 이들을 완전히 제거하지 못했습니다. 사카린이나 아스파탐 같은 일부 감미료는 필터에 의해 대부분 걸러졌지만(특정 시기에 일부 처리장에서는 이를 완전히 제거하기도 했습니다), 네오탐이라는 감미료는 생존의 챔피언이었습니다. 네오탐은 가장 끈질겼으며, 종종 다른 것들보다 더 높은 농도로 나타나 사라지기를 거부했습니다. 실제로 다스포트(Daspoort)라는 이름의 한 처리장에서는 겨울철 유입되는 물속의 네오탐 농도가 무려 53.585 ppm에 달했으며, 유출되는 물에서도 상당량인 33.45 ppm이 여전히 발견되었습니다.
이 연구는 계절 또한 중요하다는 것을 밝혀냈습니다. 어떤 곳에서는 여름과 겨울 사이에 감미료의 양이 변했는데, 이는 아마도 사람들이 더운 때와 추운 때 마시는 음료가 다르기 때문일 것입니다. 하지만 처리장들이 항상 똑같이 작동하는 것은 아니었습니다. 때때로 처리장에서 나오는 물이 들어가는 물보다 특정 감미료의 농도가 더 높기도 했습니다. 이것은 마치 마법처럼 이상하게 들리겠지만, 연구진은 이것이 아마도 감미료들이 슬러지(탱크 바닥의 고체 찌꺼기) 속에 숨어 있다가 나중에 물로 다시 방출되었거나, 샘플 채취 시점이 물이 처리장에 머무는 시간과 완벽히 일치하지 않았기 때문이라고 설명했습니다.
궁극적으로, 이 논문은 츠샤네의 현재 처리장들이 일부 감미료에 대해서는 준수한 역할을 하고 있지만, 모든 종류의 감미료를 막아내는 완벽한 파수꾼은 아니라는 점을 시사합니다. 특히 네오탐은 틈새로 빠져나가는 듯하며, 이는 여-전히 지역 환경으로 배출되고 있음을 의미합니다. 연구진은 우리가 이러한 화학 물질들을 더 면밀히 관찰해야 하며, 아마도 이들을 걸러낼 더 나은 방법을 발명해야 한다고 결론지었습니다. 왜냐하면 현재 우리의 강들은 여전히 '진짜 설탕이 아닌 설탕'을 지속적으로 공급받고 있기 때문입니다.
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