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Occurrence and characterization of microplastics in tilapia (oreochromis niloticus) from Deduru Oya reservoir in Sri Lanka

이 연구는 스리랑카 데두루 오야 저수지의 틸라피아에서 주로 폴리에틸렌 섬유 형태의 미세플라스틱이 다량 검출되었으며, 이는 샘플링된 어류의 거의 83%에서 발견되어 상당한 생태적 및 식품 안전 위험을 초래한다는 사실을 밝히고 있습니다.

원저자: R M N P Rathnayake, Dulanjalee Madhusha Rajapaksha, Muditha Lakshan Jayasundara, Thiwanka Lakmali Weerakkody, M. Senevirathne

게시일 2026-09-07

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CC BY 4.0

원저자: R M N P Rathnayake, Dulanjalee Madhusha Rajapaksha, Muditha Lakshan Jayasundara, Thiwanka Lakmali Weerakkody, M. Senevirathne

원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ✨ 이것은 아래 논문에 대한 AI 생성 설명입니다. 저자가 작성하거나 승인한 것이 아닙니다. 기술적 정확성을 위해서는 원본 논문을 참조하세요. 전체 면책 조항 읽기

플라스틱 폐기물은 우리 지구의 영구적인 특징이 되었으며, 시간이 흐름에 따라 미세플라스틱이라 불리는 아주 작은 파편들로 분해됩니다. 이 입자들은 너무 작아서 물 여과기를 통과해 강과 호수의 진흙 속에 가라앉거나 조류를 따라 자유롭게 떠다닐 수 있습니다. 매우 널리 퍼져 있기 때문에, 이들은 이제 물고기의 위장 속에서 발견되며 음식과 함께 축적되고 있습니다. 이는 물고기의 건강뿐만 아니라, 물고기를 식량원으로 의존하는 사람들에게도 우려 사항입니다. 물고기가 이러한 입자를 먹을 때, 그것은 단순히 무해한 잔해를 삼키는 것이 아니라 독성 화학 물질을 운반할 수 있는 합성 재료의 혼합물을 섭취하는 것입니다. 과학자들은 이 작은 입자들을 연구하여 오염이 얼마나 광범위한지, 어떤 종류의 플라스틱이 관여하고 있는지, 그리고 우리가 먹는 물고기가 안전한지를 이해하고자 합니다.

스리랑카에서 연구진은 관개와 지역 어업을 지원하는 중요한 수자원인 데두루 오야(Deduru Oya) 저수지에 주목했습니다. 그들은 이 물에서 살며 많은 사람에게 주식 역할을 하는 흔하고 영양가 높은 물고기인 나일 틸라피아에 초점을 맞추었습니다. 연구팀은 이 물고기들이 미세플라스키를 삼키고 있는지, 만약 그렇다면 어떤 종류인지 알고 싶었습니다. 이를 알아내기 위해 그들은 저수지에서 35마리의 틸라피아를 채집했습니다. 연구를 위해 특별히 물고기를 잡는 대신, 그들은 이미 시장용으로 잡힌 물고기를 얻기 위해 현지 어부들과 협력했습니다. 이러한 접근 방식은 연구 대상인 물고기가 사람들이 실제로 사고 먹는 것을 대표하도록 보장했습니다. 연구진은 각 물고기에서 소화관을 조심스럽게 제거하고, 외부의 흙을 씻어내기 위해 헹군 다음, 화학 용액을 사용하여 유기 조직을 녹여내어 물고기가 삼킨 플라스틱 입자만을 남겼습니다.

조직이 사라진 후, 과학자들은 현미경으로 남은 물질을 관찰했습니다. 그들은 거의 모든 테스트 대상 물고기의 소화계에서 미세플라스틱이 발견되었습니다. 구체적으로, 82.9%의 틸라피아에 이러한 입자가 포함되어 있었습니다. 평균적으로 각 물고기는 약 3개의 입자를 삼켰으나, 어떤 물고기는 14개를 포함하는 등 훨씬 더 많은 양을 가지고 있었습니다. 입자들은 다양한 형태였지만, 대다수는 들쭉날쭉한 덩어리나 평평한 필름 형태라기보다는 아주 작은 실처럼 보이는 길고 가는 섬유 형태였습니다. 이 섬유들은 발견된 것 중 90% 이상을 차지했습니다. 색상의 경우 검은색이 가장 흔했으며, 파란색과 빨간색이 그 뒤를 이었습니다. 입자의 크기는 다양했지만, 가장 빈번한 그룹은 100에서 500 마이크로미터 길이 사이로 확대경을 통해서만 볼 수 있을 정도로 작았습니다.

그 후 연구진은 이 플라스틱 섬유와 파편들이 정확히 무엇으로 만들어졌는지 식별하기 위해 특수 광학 도구를 사용했습니다. 그들은 가장 흔한 재료가 일회용 비닐봉지나 식품 포장재와 같은 일상 용품에 사용되는 폴리에틸렌이라는 것을 발견했습니다. 이 재료는 발견된 모든 입자의 절반 이상을 차지했습니다. 두 번째로 흔한 것은 파이프 및 건설 자재에 자주 사용되는 단단한 플라스틱인 폴리염화비닐이었습니다. 폴리스티렌, 나일론, 폴리우레탄을 포함한 다른 유형들도 적은 양으로 존재했습니다. 폴리에틸렌의 존재는 물 위에 떠 있는 가벼운 플라스틱이 물고기에게 먹이로 오인되기 쉽다는 것을 시사합니다. 그러나 폴리염화비닐의 검출은 농업용 파이프나 건설 폐기물과 관련된 다른 출처를 나타냅니다.

연구팀은 각 플라스틱 유형과 관련된 화학적 위험성을 바탕으로 위험 점수를 계산하여 이러한 발견의 잠재적 위험을 이해하고자 했습니다. 폴리에틸렌은 흔하지만, 폴리염화비닐과 폴리우레탄의 존재는 이 재료들이 분해되면서 유해한 화학 물질을 방출할 수 있기 때문에 위험 수준을 크게 높였습니다. 최종 계산 결과, 발견된 플라스틱 혼합물의 위해도는 매우 높은 것으로 나타났습니다. 이것이 물고기 한 마리를 먹는 것이 즉각적으로 위험하다는 것을 의미하지는 않지만, 저수지 생태계가 플라스틱 오염으로 인해 심각한 스트레스를 받고 있다는 신호입니다. 연구는 또한 물고기의 크기나 건강 상태가 플라스틱 섭취량에 영향을 미치는지 조사했으나, 모든 크기와 상태의 물고기가 플라스틱을 삼켰음을 확인하여 뚜렷한 연관성을 찾지 못했습니다.

결과는 인간의 활동에 의해 깊이 영향을 받은 담수 생태계의 명확한 모습을 보여줍니다. 높은 섭취율은 데두루 오야 저수지의 틸라피아가 플라스틱 파편을 먹이로 착각하거나 바닥 근처에서 먹이를 찾는 동안 우연히 삼키는 등 지속적으로 플라스틱 파편에 노출되어 있음을 보여줍니다. 본 연구는 위 내용물에 초점을 맞추었으며 플라스틱이 물고기의 식용 근육 조직으로 이동했다는 증거를 찾지는 못했지만, 소화계 내의 엄청난 오염량은 경고 신호입니다. 이는 스리랑카 이 지역의 플라스틱 오염이 단순히 표면적인 문제가 아니라 먹이 사슬 속까지 침투했음을 시사합니다. 이 연구 결과는 수생 생물과 이 물에 의존하여 생계를 이어가는 사람들을 보호하기 위해 이 지역의 플라스틱 폐기물 관리를 개선해야 할 긴급한 필요성을 강조합니다.

기술 요약: 스리랑카 데두루 오야 저수지의 틸라피아(Oreochromis niloticus) 내 미세플라스틱의 발생 및 특성 분석

문제 제기
미세플라스틱(MP) 오염은 지속성과 수생 생물 및 식품 안전에 미칠 잠재적 영향으로 인해 전 세계적인 환경 문제로 대두되고 있습니다. 미세플라스틱은 해양 및 연안 환경에서 널리 검출되어 왔으나, 스리랑카의 담수 어류 내 미세플라스틱 섭취에 관한 데이터는 제한적입니다. 스리랑카는 연간 약 249,037톤의 플라스틱 폐기물을 생성하며, 그중 11%만이 재활용되고 약 69%가 부적절하게 관리되고 있다는 점을 고려할 때, 내륙 수역 내 플라스틱 파편의 축적을 평가하는 것은 매우 시급한 과제입니다. 벤토스-펠라직(benthopelagic) 종이자 스리랑카 내륙 어업 및 양식업의 주요 구성 요소인 나일 틸라피아(Oreochromis niloticus)는 이러한 생태계의 미세플라스틱 오염을 평가하기 위한 적절한 생물 지표 역할을 합니다.

연구 방법
본 연구는 데두루 오야 저수지에서 채집한 35마리의 나일 틸라피아 위장관(GI tract) 내 미세플라스틱의 풍부도, 형태, 색상 및 폴리머 구성을 조사하였습니다.

시료 채집: 물고기는 채집 당일 현지 어부로부터 공급받았습니다. 생체 계측 파라미터(전장, 체중, 위장관 중량)를 기록하였으며, 조건 계수( $K$ )를 산출하였습니다.
소화 및 추출: 위장관을 절개한 후, 60°C에서 24시간 동안 10% 수산화칼륨(KOH) 용액을 사용하여 화학적으로 소화하였으며, 계면활성제로 10% Tween-20을 첨가하였습니다. 소화 후, 밀도 분리를 수행하였고 부유 입자를 1.2 µm 기공 크기의 Whatman GF/C 여과지(filter paper)를 통해 진공 여과하였습니다.
식별 및 특성 분석: 의심되는 미세플라스틱은 40배 배율의 현미경 관찰을 통해 식별되었습니다. 폴리머 조성은 파수 범위 4000–450 cm⁻¹에서 감쇄 전반사 푸리에 변환 적외선(ATR-FTIR) 분광법(Perkin Elmer Spotlight 200i)을 사용하여 결정되었습니다.
위험 평가: 식별된 각 폴리머의 상대적 풍부도와 유엔 글로벌 조화 시스템(GHS) 및 Lithner 등의 문헌에서 유도된 각각의 위험 점수를 바탕으로 폴리머 위험 지수(PHI)를 계산하였습니다.
품질 관리: 시료와 함께 절차적 공시료(procedural blanks)를 처리하였으며, 공기 중 오염을 최소 최소화하기 위해 모든 장비를 세척하고 덮개를 씌웠습니다.

주요 결과

존재율 및 풍부도: 검사된 물고기의 82.9%(35마리 중 29마리)에서 미세플라스틱이 검출되었습니다. 평균 풍부도는 개체당 3.11 ± 3.13개였으며, 단일 개체에서 최대 14개의 입자가 발견되었습니다. 미세플라스틱 풍부도와 물고기의 조건 계수, 체중 또는 전장 사이에는 유의미한 상관관계가 관찰되지 않았습니다.
형태 및 색상: 섬유(Fibers)가 전체 미세플라스틱의 90.8%를 차지하여 가장 지배적인 형태였으며, 파편(Fragments)이 9.21%로 그 뒤를 이었습니다. 색상의 경우, 검은색 입자가 37.6%로 가장 많았고, 파란색(28.4%)과 빨간색(19.3%) 순이었습니다.
크기 분포: 대부분의 입자(64.2%)는 100–500 µm 크기 범위에 속했습니다. 100 µm 미만 및 1000 µm 초과 입자는 각각 전체의 4.50%와 5.50%를 차지했습니다.
폴리머 조성: 폴리에틸렌(PE)이 53.7%로 가장 풍부한 폴리머였는데, 이는 낮은 밀도로 인해 수층에 부유할 수 있기 때문인 것으로 보입니다. 식별된 기타 폴리머로는 폴리염화비닐(PVC, 12.2%), 폴리아크릴레이트(9.75%), 폴리스티렌(PS, 7.31%), 나일론(2.43%), 폴리우레탄(PU, 2.43%) 등이 있었습니다.
성분 조성: 물고기 시료는 높은 수분 함량(74.2%)과 조단백질(16.2%)을 보이는 전형적인 담수어의 영양 프로필을 나타냈으며, 이는 저지방 어류(lean fish)로 분류됩니다.
위험 평가: 계산된 폴리머 위험 지수(PHI)는 약 $1.48 \times 10^5$ 였습니다. 이 값은 "극도로 높은 위험" 수준을 나타내며, 이는 독성 첨가제 및 단량체를 방출할 가능성이 매우 높아 매우 높은 위험 점수(10,551)를 가진 PVC(12.2%)의 존재에 의해 주로 기인합니다.

의의 및 주장
저자들은 본 연구가 데두루 오야 저수지의 틸라피아 섭취에 관한 첫 번째 조사라고 주장합니다. 본 연구는 현재 해안 및 라군 연구에 비해 데이터가 부족한 지역인 스리랑카의 담수 미세플라스키 오염에 대한 중요한 기초 데이터를 제공합니다.

연구 결과는 다음을 강조합니다:

광범적인 오염: 높은 섭취율(82.9%)은 저수지 내 지속적인 플라스틱 오염을 확인시켜 주며, 이는 주거, 농업 및 상업 지역으로부터 흘러드는 지류를 통해 운반되었을 가능성이 높습니다.
생태적 위험: 섬유의 우세함은 합성 섬유 및 어구(그물/로프)로부터의 상당한 유입을 시사합니다. 높은 PHI 값은 비록 물고기 한 마리당 절대적인 입자 수가 중간 정도일지라도, 발견된 특정 폴리머 혼합물이 상당한 환경적 및 생태적 위험을 초내고 있음을 강조합니다.
식품 안전 맥락: 본 연구는 주요 식용 어류의 위장관 내에 미세플라스틱이 존재함을 확인하였으나, 기존 연구에 따르면 짧은 노출 기간 내에 미세플라스틱이 식용 근육 조직(필렛)으로 전이되는 것은 제한적이라고 언급하였습니다. 그러나 위장관 내 미세플라스틱의 존재는 생태계 건강 및 영양 단계 전이(trophic transfer)의 잠재적 지표로서 경각심을 불러일으킵니다.

본 논문은 이러한 결과가 스리랑카에서 인간 소비에 사용되는 담수 저수지를 위한 개선된 플라스틱 폐기물 관리 전략과 지속적인 모니터링의 필요성을 뒷받침한다고 결론짓습니다.

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