Livestock and meat consumption reductions may yield limited improvements in groundwater quality

발밑의 땅을 단단한 암석이 아니라, 거대하고 느리게 움직이는 스펀지라고 상상해 보십시오. 이 스펀지로 알려진 불포화대(vadose zone)는 지표면과 지하수층 사이에 위치하며, 수년 혹은 수십 년 동안 물과 용해된 화학 물질을 머금고 있습니다. 농장에 비가 내리면, 비는 이 스펀지를 통해 질소와 같은 영양분을 아래로 운반합니다. 이 질소는 결국 수백만 명에게 식수를 공급하는 숨겨진 저수지인 지하수에 도달하게 됩니다. 그러나 이 지하 여정은 매우 느리고 복잡하기 때문에, 오늘날 우리가 검사하는 물은 현재 일어나고 있는 일뿐만 아니라 오래전의 농업 관행을 반영하는 경우가 많습니다. 이러한 지연 현상은 과학자들이 수질 오염을 해결하려고 노력할 때 하나의 난제를 만듭니다. 즉, 오늘 우리가 농법을 바꾼다면 물이 깨끗해지기까지 얼마나 걸릴 것이며, 우리가 하는 변화가 실제로 물에 도달하기는 할 것인가 하는 문제입니다.

수년 동안, 단순히 고기를 적게 먹는 것이 많은 수질 문제를 해결할 것이라는 생각이 대중적인 아이디어였습니다. 그 논리는 타당해 보입니다. 가축의 수가 줄어들면 분뇨가 줄어들고, 이는 토양으로 씻겨 내려가는 질소가 줄어든다는 것을 의미하기 때문입니다. 하지만 미국의 수천 개 물 우물을 조사한 이 새로운 연구는 현실이 훨씬 더 복렴하다는 점을 시사합니다. 연구진은 축산업이 오염에 기여하는 것은 사실이지만, 가축을 먹이기 위해 재배하는 작물을 바꾸지 않고 단순히 가축의 수만 줄이는 것은 지하수 질을 개선하는 데 거의 도움이 되지 않는다는 것을 발견했습니다. 수질은 동물 자체보다는 작물 그 자체와 그 아래에 있는 토양 및 암석의 유형과 더 밀접하게 연결되어 있었습니다.

이를 이해하기 위해 연구팀은 방대한 양의 데이터를 수집했습니다. 그들은 2000년부터 2020년 사이에 전국적으로 채취된 약 15,000개의 우물에서 얻은 30,340개의 수질 샘플을 조사했습니다. 그들은 이 수질 샘플을 지상에서 일어나는 일들, 즉 해당 지역의 가축 수, 생산된 분뇨량, 사용된 비료량, 그리고 어떤 종류의 작물이 재배되는지와 연결했습니다. 또한 우물의 깊이와 지하의 암석을 통해 물이 얼마나 쉽게 이동할 수 있는지를 살펴보며 지역 지질을 매핑했습니다. 강력한 컴퓨터 모델을 사용하여, 그들은 이러한 다양한 요인들을 바탕으로 높은 수준의 질산염(물을 마시기에 부적합하게 만드는 질소의 한 형태)을 예측할 수 있는지 테스트했습니다.

결과는 가축을 줄이는 것이 '은탄환(단번에 해결할 수 있는 해결책)'이라는 단순한 생각을 뒤엎었습니다. 연구진이 데이터를 살펴보았을 때, 작물과 지역 지질을 고려하면 가축과 분뇨의 존재가 높은 질산염 수치를 일관되게 예측하지 못한다는 것을 발견했습니다. 사실, 동물의 수보다 동물의 사료로 쓰이는 작물, 특히 재배 면적이 수질의 훨씬 더 강력한 예측 인자였습니다. 이 연구는 질소 순환이 연결된 시스템임을 보여주었습니다. 농부들이 가축을 기를 때, 그들은 또한 가축을 먹이기 위한 작물을 재배합니다. 그 작물들은 종종 합성 비료를 필요로 합니다. 만약 동물을 없애더라도 사료용 작물을 계속 똑같이 재배한다면, 비료 사용량은 그대로 유지될 것이고 오염은 계속됩니다.

연구진은 이후 다양한 미래 시나리오를 확인하기 위해 일련의 시뮬레이션을 실행했습니다. 한 가지 시나리오에서는 가축의 수와 분뇨의 양을 절반으로 줄이되, 작물 재배와 비료 사용은 정확히 동일하게 유지되는 세상을 가정했습니다. 이 경우, 모델은 수질의 아주 미미한 개선만을 예측했습니다. 안전한 수치 이상의 질산염 위험도가 감소하는 폭은 4% 미만이었습니다. 이러한 작은 변화는 동물을 제거하더라도 농업 시스템의 나머지 부분을 바꾸지 않으면 주요 오污染 원인이 그대로 남겨진다는 것을 시사합니다.

하지만 이야기는 더 조율된 접근 방식을 살펴볼 때 바뀌었습니다. 두 번째 시나리오에서는 가축을 줄이는 것이 사료용 작물 재배 면적의 감소 및 그에 따른 비료 사용량 감소와 맞물려 일어나는 전환을 가정했습니다. 이러한 변화들이 동시에 일어났을 때, 모델은 훨씬 더 큰 개선을 예측했습니다. 안전하지 않은 수치에 도달할 위험이 9% 이상 감소했습니다. 이 차이는 육류 소비를 줄이는 것의 이점이 그 사료를 재배하던 땅이 어떻게 되는지에 전적으로 달려 있다는 점을 강조합니다. 만약 그 땅을 다른 작물을 재배하는 데 남겨두거나 똑같이 비료를 많이 준다면, 물은 별로 깨끗해지지 않습니다.

연구는 또한 육류 가공 산업을 조사하여, 도축장과 가공 공장의 위치가 독특한 오염 구역을 형성하는지 확인했습니다. 그들은 이러한 시설과 물 우물 사이의 거리를 조사하여, 시설에 가까워질수록 수질이 악화되는 패턴이 있는지 살펴보았습니다. 그들은 그러한 패턴을 발견하지 못했습니다. 단일 공장이 폐기물을 제대로 관리하지 못할 경우 국지적인 문제를 일으킬 수는 있지만, 국가적 데이터를 보면 이러한 시설의 존재가 농업적 요인 위에 예측 가능한 추가적인 위험 층을 더하지는 않았습니다. 오염은 도축장의 특정 위치가 아니라, 광범위한 농업 경관과 지질에 의해 주도되었습니다.

또 다른 핵심 발견은 시간에 따른 명확한 국가적 추세가 없었다는 점입니다. 지난 20년 동안 농업 관행이 변화함에 따라 수질이 꾸준히 개선되거나 혹은 꾸준히 악화되었을 것이라고 예상할 수 있습니다. 그러나 데이터는 변동성이 있는 모습을 보여주었습니다. 어떤 지역은 개선되었고 어떤 지역은 악화되었으며, 단일한 국가적 이야기는 없었습니다. 이는 지하수가 느린 시스템임을 다시 한번 확인시켜 줍니다. 오늘 테스트되는 물은 수년 전 땅에 들어온 물과, 과거의 농업 역사를 담고 있는 물의 혼합물입니다. 이러한 땅의 "기억"은 오늘날의 변화가 물에 나타나기까지 오랜 시간이 걸릴 것이며, 결과는 지역의 토양과 암석에 따라 크게 다를 것임을 의미합니다.

연구진은 자신들의 작업이 육류 소비를 줄이는 것이 무용하다거나 분뇨가 해롭다는 뜻이 아님을 강조합니다. 분뇨는 실제 질소의 원천이며, 이를 관리하는 것은 중요합니다. 하지만 이 연구는 가축 부문을 고립된 문제로 취급해서는 안 된다는 것을 보여줍니다. 동물, 사료 작물, 비료, 그리고 토양은 모두 하나의 거대한, 서로 연결된 시스템의 일부입니다. 만약 다른 부분들을 조정하지 않고 한 가닥의 실만 뽑아낸다면, 전체 태피스트리는 여러분이 기대하는 방식으로 변하지 않을 것입니다. 진정으로 지하수를 보호하려면, 정책은 전체 농업 시스템을 바라보아야 합니다. 동물 사료에 대한 수요를 줄이고, 비료 사용을 관리하며, 지역 지질을 이해하는 것은 농장의 가축 수를 조절하는 것만큼이나 중요합니다.

궁극적으로, 이 연구는 우리의 물을 깨끗하게 만드는 방법에 대해 더 미묘한 관점을 제공합니다. 이는 깨끗한 지하수로 가는 길이 단순히 고기를 적게 먹는 것만큼 간단하지 않다는 것을 시사합니다. 그것은 우리가 음식을 어떻게 재배하고, 땅을 어떻게 관리하며, 우리 발밑에서 움직이는 느리고 숨겨진 물의 흐름을 어떻게 이해할 것인지에 대한 조율된 변화를 요구합니다. 우리가 마시는 물은 우리의 과거 선택을 반영하며, 이를 개선하기 위해서는 단일하고 고립된 해결책이 아닌, 사려 깊고 시스템 전체를 아우르는 접근 방식이 필요합니다.