Decadal shifts of organic contaminants in oceanic plankton

바다는 흔히 광활하고 깨끗한 공간으로 상상되곤 하지만, 인류가 만들어내는 합성 화학 물질들을 모으는 거대한 저장고이기도 합니다. 우리의 포장재에 들어가는 플라스틱부터 우리가 복용하는 의약품, 타이어의 첨가물에 이르기까지, 수천 가지의 인위적인 물질들이 물속으로 유입됩니다. 일단 그곳에 들어간 물질들은 단순히 사라지지 않고, 해류와 대기를 통해 먼 거리를 이동하며 결국 지구의 가장 외딴 구석까지 도달합니다. 해양 먹이 그물의 맨 밑단에는 표층수에서 떠다니는 미세한 식물과 동물인 플랑크톤이 자리 잡고 있습니다. 이 작은 생물들은 해양 생태계의 기초이지만, 동시에 오염 물질을 흡수하는 스펀지 역할도 합니다. 너무나 작고 풍부하기 때문에, 이들은 바닷물로부터 화학 물질을 직접 흡수합니다. 더 큰 동물들이 플랑크톤을 먹을 때, 그 화학 물질들은 먹이 사슬을 타고 위로 이동합니다. 나아가, 플랑크톤이 죽거나 배설물을 생성할 때 이들은 가라앉으며, 흡수한 물질들을 심해로 운반하여 표층의 오염 물질을 어둡고 깊은 곳으로 옮기는 전달 체계 역할을 수행하며, 그곳에서 매우 오랫동안 잔류하게 만듭니다.

과학자들은 오랫동안 바다가 오염되었다는 사실을 알고 있었지만, 주로 오래된 살충제나 산업용 용제와 같이 알려진 위험한 특정 단기 목록만을 조사해 왔습니다. 이러한 접근 방식은 과거의 화학 물질들이 금지된 이후 발명된 수천 가지의 새로운 물질들을 놓치게 됩니다. 개방된 대양에 실제로 무엇이 있는지 진정한 모습을 파악하기 위해, 스페인과 여러 기관의 연구진은 훨씬 더 넓은 그물을 던지기로 결정했습니다. 그들은 10년 간격의 두 차례 주요 탐사를 통해 대서양, 태평양, 인도양, 그리고 남극해를 여행했습니다. 단순히 몇 가지 알려진 용의자만을 찾는 대신, 그들은 수집한 플랑크톤을 약 700가지의 서로 다른 유기 오염 물질 데이터베이스와 대조하여 검사했습니다. 여기에는 자외선 차단제부터 의약품, 타이어 첨가물, 가소제에 이르기까지 모든 것이 포함되었습니다. 고유한 분자량과 구조를 바탕으로 화학 물질을 식별할 수 있는 기술인 첨단 질량 분석법을 사용하여, 그들은 이전보다 훨씬 더 넓은 범위의 오염 스펙트럼을 볼 수 있었습니다.

연구 결과는 복잡하고 변화하는 오염의 지형을 드러냈습니다. 2010년에서 2011년 사이에 수집된 샘플에서 연구진은 세정 제품에 사용되는 계면활성제, 보존제, 자외선 차단제에 포함된 UV 필터를 포함한 다양한 화학 물질을 발견했습니다. 이 중 일부는 놀라울 정도로 높은 양으로 존재하여, 건조 플랑크톤 무게당 수천 나노그램에 달했습니다. 예를 들어, 디옥틸설포석시네이트(dioctylsulfosuccinate)라고 불리는 특정 유형의 계면활성제는 첫 번째 탐사에서 거의 모든 샘플에서 발견되었으며, 인간의 건강에 해로운 것으로 알려진 특정 산업용 방향족 아민들도 그러했습니다. 또한 이 연구는 분해에 저항하는 것으로 알려진 퍼플루오로알킬 화합물(흔히 PFAS라 불림)의 존재를 확인했습니다. 이러한 발견은 도시나 공장에서 멀리 떨어진 개방된 대양에서도 플랑크톤이 다양한 현대적 화학 물질의 칵테일을 축적하고 있음을 보여주었습니다.

연구진이 10년 후인 2020년에서 2022년 사이에 대서양으로 돌아왔을 때, 화학적 프로필이 상당히 변해 있음을 발견했습니다. 이러한 변화는 인간의 규제와 산업적 변화가 환경에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 귀중한 통찰을 제공했습니다. 첫 10년 동안 가장 흔했던 화학 물질들, 예를 들어 특정 PFAS 화합물과 특정 의약품들은 대부분 사라졌거나 빈도가 훨씬 낮아졌습니다. 이러한 감소는 독성과 지속성 때문에 이 물질들을 단계적으로 퇴출하려는 전 세계적인 노력과 일치합니다. 그러나 이야기는 단순한 정화로 끝나지 않았습니다. 오래된 화학 물질이 사라지는 동안 새로운 것들이 그 자리를 채웠습니다. 연구진은 타이어 및 플라스틱과 관련된 화학 물질, 즉 고무 제조에 사용되는 첨가제와 새로운 종류의 가소제의 증가를 감지했습니다. 2020년 샘플에서 발견된 서로 다른 화학 물질의 전체 수는 약간 적었지만, 화학 물질의 종류가 바뀌어 있었습니다. 기존의 첨가물들이 대체 물질로 교체되고 있었으며, 이는 세계가 더 많은 플라스틱과 고무를 생산함에 따라 해양의 화학적 신호가 새로운 재료를 반영하여 진화하고 있음을 시사합니다.

이 연구는 이러한 변화가 전 세계적으로 균일하게 나타나지 않는다는 점도 강조했습니다. 2010년 샘플에서는 특정 방염제와 가소제가 남대서양과 인도양에서 높은 농도로 발견되었습니다. 두 번째 탐사 시기에 이르러, 이러한 특정 화합물들의 빈도는 감소한 반면, 개인 관리 용품 및 타이어 제조에 사용되는 것과 같은 다른 산업용 화학 물질들이 남극해에서 더 두드러지게 나타났습니다. 연구진은 특히 타이어와 관련된 일부 화학 물질들이 최신 샘플에서는 빈도가 낮아졌으나, 더 다양한 형태로 나타난다는 점에 주목했습니다. 이는 규제가 성공적으로 일부 오염 물질을 줄였을지라도, 새로운 합성 재료의 지속적인 생산이 해양을 끊임없이 변화하는 오염 물질의 역동적인 싱크대로 만들고 있음을 시사합니다.

아마도 가장 결정적인 발견은 해양 전체의 파수꾼으로서 플랑크톤의 역할일 것입니다. 이 작은 생물들은 화학 물질을 축적한 뒤 가라앉기 때문에, 이들은 단순히 표면에 떠다니는 것들의 지표가 아닙니다. 이들은 오염 물질을 심해로 운반하는 메커니즘입니다. 연구 결과, 플랑크톤은 지방에 달라붙는 소수성 화학 물질과, 기존에는 해양 생물에 축적될 가능성이 낮다고 생각되었던 더 극성인 수용성 화학 물질을 모두 포함하고 있었습니다. 이는 '생물학적 펌프', 즉 유기물이 표층에서 심해로 이동하는 자연스러운 과정이 이전에 이해되었던 것보다 훨씬 더 넓은 범위의 오염 물질을 운반하고 있을 가능성이 높다는 것을 의미합니다. 낮은 온도와 빛이 없는 심해는 화학 물질이 수 세기 동안 지속될 수 있는 곳입니다. 플랑크톤이 이처럼 다양한 화학적 부하를 능동적으로 수집하고 운반한다는 것을 보여줌으로써, 이 연구는 심해가 오염으로부터 안전한 피난처가 아니라, 우리가 매일 사용하는 합성 화학 물질의 최종 저장소임을 강조합니다.

연구진은 정확하게 측정할 수 있는 것과 추정할 수밖에 없는 것을 신중하게 구분했습니다. 그들은 발견된 화학 물질의 약 절반에 대해 참조 표준을 사용하여 정확한 농도를 계산했습니다. 나머지 물질들에 대해서는, 해당 물질이 기기 내에서 어떻게 행동하는지에 기반한 예측 모델을 사용하여 수준을 추정했습니다. 이러한 측정 정밀도의 차이에도 불구하고, 전반적인 패턴은 명확했습니다: 개방된 대양의 화학적 구성은 정체되어 있지 않습니다. 그것은 인간의 활동에 반응하며, 우리가 특정 물질을 금지하고 다른 물질을 도입함에 따라 변화합니다. 이러한 변화가 오염원으로부터 멀리 떨어진 개방된 대양의 플랑크톤에서 관찰되었다는 사실은, 이 화학 물질들이 방대한 거리를 이동하여 글로벌 먹이 사슬에 침투할 수 있음을 확증합니다.

이 작업은 해양 오염 문제를 해결했다고 주장하거나 상황이 절망적이라고 제안하는 것이 아닙니다. 대신, 우리가 현재 어디에 서 있는지에 대한 상세하고 근거 있는 지도를 제공합니다. 이는 규제가 가장 위험한 기존의 화학 물질들을 제거하는 데 효과적이었음을 보여주는 동시에, 해양은 이제 새로운 세대의 합성 물질들로 채워지고 있다는 점을 보여줍니다. 이 연구는 환경 모니터링의 초점이 전통적인 오염 물질 목록을 넘어, 시장에 끊임없이 유입되는 수천 가지의 신규 화학 물질을 포함하도록 확장되어야 함을 시사합니다. 이러한 더 넓은 시각이 없다면, 우리는 해양의 미래를 정의하고 있는 바로 그 물질들을 놓칠 위험이 있습니다. 어두운 바닷속을 조용히 떠다니는 플랑크톤은, 우리가 세상에 무엇을 내놓고 있는지 더 자세히 들여다볼 것을 요구하는 변화의 이야기를 우리에게 들려주고 있습니다.