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대기로 이동해 극지방 얼음에 쌓여 햇빛 반사

자동차 운행 중 타이어와 브레이크 패드가 마모하며 발생하는 미세플라스틱이 북극에까지 날아가 쌓여 햇빛을 반사해 얼음을 더 빨리 녹게 한다.

운전할 때 발생하는 미세플라스틱은 전체 미세플라스틱의 30%를 차지하며 일부는 대기에 확산해 북극까지 이동하는 것으로 조사됐다. ‘도로발 미세플라스틱’은 북극 눈과 얼음 위에 쌓여 햇빛 반사를 감소시킴으로써 기후변화 속도를 가속화하는 것으로 분석됐다.

노르웨이 대기연구소와 오스트리아 빈 대학 공동연구팀은 14일 “자동차가 도로를 달릴 때 타이어와 지면 마찰에서 생기는 미세플라스틱과 제동할 때 발생하는 미세플라스틱이 전체 미세플라스틱 발생량의 30%를 차지한다”며 “미세플라스틱들이 대기를 타고 북극까지 이동하는 것으로 분석됐다”고 밝혔다. 연구팀 논문은 과학 저널 <네이처 커뮤니케이션스> 이날 치에 실렸다.

세계의 연간 플라스틱 생산량은 2018년 기준 3억5900만t에 이른다. 플라스틱은 보통 화학회사들이 제조한 5㎜ 이하의 플라스틱 알갱이(펠릿)를 녹여 만든다. 미세플라스틱을 1㎜ 이하가 아닌 5㎜ 이하로 분류하는 이유다. 하지만 미세플라스틱은 광분해나 물리적 마모, 가수분해 등 2차 원인으로 더 많이 생긴다.

연간 660만t 발생, 전체 플라스틱 생산량의 1.8%

북극 눈 속의 타이어 마모 미세플라스틱(TWP) 농도는 PM2.5의 경우 눈 1㎏당 1∼10나노그램, PM10은 4∼80나노그램이다. 브레이크 패드 마모 미세플라스틱(BWP) 농도는 PM2.5가 2∼30나노그램, PM10이 2∼70나노그램이다.

자동차가 도로를 달릴 때도 미세플라스틱이 생기는데, 타이어 접지면과 도로 바닥 사이의 마찰로 타이어 미세플라스틱이, 브레이크 패드와 드럼 사이 마찰로 브레이크 미세플라스틱이 생긴다. 연구팀은 “세계적으로 인구 1인당 연간 810g의 도로발 미세플라스틱을 만든다”며 “연간 타이어 마모 입자 발생량은 610만t, 브레이크 패드 마모 입자는 50만t으로, 전체 플라스틱 생산량의 1.8%에 이른다”고 말했다.

연구팀은 오랫동안 공중에 떠 있는 미세플라스틱을 분석해보니, PM2.5(2.5㎛ 이하) 타이어 마모 입자 연간 발생량의 28%인 8100t이 북극이나 고산 등지의 얼음과 눈 곧 ‘빙권’에 쌓이는 것으로 추정됐다. PM2.5 브레이크 마모 입자도 연간 3만t이 빙권에 떨어진다. 남극에도 다른 지역에 비해 매우 적은 양이지만 타이어 PM2.5가 30t, PM10은 10t이 쌓이고, 브레이크 입자들도 비슷한 것으로 연구팀은 분석했다.

노르웨이 대기연구소의 니콜라오스 에방겔리우는 “도로발 미세플라스틱들은 대기로 퍼져나간 뒤 먼 거리를 이동해 극지방 얼음과 눈 위에 쌓이는데, 색깔이 있는 미세플라스틱들이 표면 알베도(지표면으로부터 햇빛이 반사되는 양)를 감소시켜 얼음과 눈이 더 빨리 녹게 한다”고 말했다. < 이근영 기자 >

뇌파 측정 결과, 의식불명 상태서도 소리에 반응

사람의 뇌는 생의 마지막 순간까지도 주변의 소리에 반응한다. (브리티시컬럼비아대 제공)

통상 청각은 사람이 죽기 전 마지막까지 작동하는 감각으로 알려져 있다. 하지만 주로 의료 현장의 경험에서 나온 추정이지, 이에 대한 과학적 증거는 부족했다. 보통 심장박동이 정지된 뒤 근사체험(near-death experiences)을 경험한 사람들의 말이 확실한 증거라면 증거였다.

예컨대 영국 사우샘프턴종합병원 의료진이 심정지 상태에서 소생한 사람들을 대상으로 한 연구 논문에 따르면, 약 10%가 근사체험에 해당하는 기억을 갖고 있는 것으로 나타났다. 이들은 의료진이 시행한 것과 똑같은 방식으로 자신에게 시행된 인공소생술을 기억하고 설명했다.

캐나다 브리티시컬럼비아대(UBC) 연구진이 이번에 청각에 대한 통설을 뒷받침해주는 실험 결과를 국제 학술저널 `사이언티픽 리포츠'(Scientific Reports)에 발표했다.

아무런 반응을 보이지 않는 사망 직전의 의식불명 상태에서도 청각이 여전히 작동하는 증거를 포착한 것. 연구 결과대로라면 생의 마지막 순간까지 따뜻한 위로와 사랑의 말을 해주는 것이야말로 죽음을 맞는 사람에 대한 마지막 소중한 선물이 될 수 있다.

연구진은 건강한 실험 참가자와 말기 환자의 뇌파를 측정해 비교했다. 주로 암환자들인 말기 환자들에 대해서는 의식이 있을 때와, 의식불명에 빠졌을 때로 나눠 두 차례 뇌파를 측정했다. 실험에 참가한 환자들은 밴쿠버의 세인트 존 호스피스 시설에서 치료를 받고 있는 사람들이었다. 실험에는 가족 동의 아래 13명의 환자가 참가했다.

연구진은 2차 테스트를 하기 전에 숨지거나, 상태가 호전된 환자를 빼고 5명의 환자로부터 사망 직전 무반응 상태에 빠졌을 때의 뇌파를 측정할 수 있었다.

실험에 쓰인 것과 같은 종류의 뇌파측정장치(EEG).

“사랑해요” 마지막 위로 중요...전화 목소리도 OK

연구진은 실험 참가자들에게 전극과 전선이 빼곡한 뇌파측정장치(EEG) 모자를 씌우고 소리에 대한 뇌의 반응을 모니터링했다. 늘상 접하는 소리, 낯선 소리를 주파수를 바꿔가며 5가지 패턴으로 들려줬다. 그 결과 숨지기 몇시간 전까지 일부 말기환자들의 뇌가 젊고 건강한 참가자들과 비슷하게 반응하는 것으로 나타났다.

논문 제1저자인 심리학과 박사과정 엘리자베스 블런든 연구원은 “대개의 경우 사망하기 마지막 몇 시간 동안 무반응 상태에 빠진다"며 "뇌파 데이터로 보아 의식이 전혀 없는 생의 마지막 순간에도 뇌가 소리에 반응했음을 알 수 있다"고 말했다. 이런 실험 결과는 임종 순간을 함께하는 가족과 지인들에게 적잖은 의미가 있다.

의식 있을 때(위)와 의식불명일 때의 말기환자 뇌파 활동. 사이언티픽 리포츠

실험에 함께 참여한 30년 호스피스 근무 경력의 로메인 갤러거 박사는 "말기 환자들을 돌보면서 사랑하는 사람이 마지막 순간에 말을 건네면 긍정적인 반응을 보이는 장면을 지켜봤다"고 말했다. 그는 "그래서 청각이 마지막 감각인지 궁금했었다"며 "이번 연구는 사랑하는 사람의 목소리가 죽음을 맞는 사람들에게 위안이 된다는 호스피스 의사와 간호사들의 인식을 신뢰할 수 있게 해준다"고 말했다. 그는 특히 마지막 순간에 직접 또는 전화로 사랑한다는 말과 작별 인사를 하는 것이 매우 중요하다고 강조했다.

연구진은 그러나 뇌파가 움직인다는 것 자체는 청각이 살아 있다는 걸 말해 주지만, 자신이 듣는 소리가 무슨 소리인지 인식하고 있는지에 대해선 확인할 수 없다고 덧붙였다. 엘리자베스 블런든은 보도자료를 통해 "아직도 풀어야 할 질문들이 많다"며 "하지만 처음으로 얼핏 들여다본 정도의 이번 연구는 죽음을 맞는 사람들에게 계속해서 말을 할 필요가 있다는 생각을 뒷받침해준다"고 말했다. 죽어가는 사람들의 뇌 속에서 뭔가가 일어나고 있기 때문이다. < 곽노필 기자 >

미국 로드킬 통계 분석, 최대 44% 줄어…‘퓨마’는 멸종 탈출에 도움

코로나19 사태로 내려진 이동제한 명령으로 도로가 한산해지자, 야생동물 찻길사고도 줄어들었다. 특히 미국 캘리포니아 주에서 지역적 절멸 위기를 겪고 있는 퓨마는 찻길사고로 죽는 개체 수가 절반 가까이 줄었다.

코로나19 유행 때 내려진 이동금지 명령이 미국에서 야생동물 수천만 마리의 목숨을 살렸다는 분석이 나왔다.

미국 캘리포니아주립대학 데이비스 캠퍼스의 도로생태계센터(Road Ecology Cenre)는 최근 펴낸 ‘코로나19로 인한 야생동물 찻길사고 감소’ 보고서에서 대형 야생동물 찻길사고(로드킬) 개체 수가 일부 지역에서 절반 가까이 줄었다고 밝혔다.

도로생태계센터는 도로에 다니는 차량이 감소할수록 찻길사고를 당하는 야생동물의 수도 줄어들 것이라는 가설을 토대로 통계를 분석했다. 코로나19의 대유행 이후 내려진 ‘자택 대기 및 이동제한 명령’을 기점으로 명령 이전 4주와 이후 4주 동안의 교통량과 동물 찻길사고를 비교한 것이다.

메인 주의 경우, 이동제한 명령이 떨어지자 교통량이 74% 줄었다. 도로를 달리는 차량이 드물어지자, 차량에 치여 죽는 대형 야생동물도 과거의 절반 가까운 수준인 44%나 줄었다.

아이다호 주에서는 교통량이 63% 줄자 찻길사고 폐사 개체 수가 38% 줄었고, 캘리포니아주의 경우는 교통량 71% 감소가 찻길사고 폐사 개체 수 21% 감소로 이어졌다. 이 센터는 계절별로 찻길사고 발생 건수가 등락이 있지만, 이번에 분석한 이동제한 명령 즈음의 발생 건수는 과거에도 큰 차이가 없어서, 계절적 영향은 적다고 덧붙였다.

코로나19 사태의 이동제한 명령 효과를 톡톡히 본 종은 퓨마(mountain lion)였다. 캘리포니아주에 서식하는 퓨마는 지역적 절멸 위기를 겪고 있는데, 주요한 원인이 찻길사고와 서식지 단절이었다. 그동안 퓨마는 약 일주일에 1.5마리꼴로 차량에 치여 죽었다. 하지만 차량 통행이 줄어들면서, 찻길사고가 58%나 줄었다. 이동제한 명령 10주 전과 10주 후의 기간을 비교한 수치다.

도로 개발과 인근 생태계의 상호작용을 연구하는 이 연구센터의 프레이저 쉴링 교수는 10일 <뉴욕타임스>와 인터뷰에서 “이런 큰 규모의 실험을 해 볼 수 없었다”고 말했다 코로나19 바이러스가 제공한 ‘자연의 실험’으로, 차량과 생태계의 관계를 알 수 있게 된 것이다.

사실 찻길사고가 나면 사슴이나 엘크 등 중대형 포유류만 신고되기 때문에, 다람쥐, 고슴도치, 도롱뇽 등 소형 포유류, 파충류는 통계에 안 잡히는 경우도 많다. 미국에서는 하루 100만 마리가 찻길사고로 숨진다. 이동제한 명령 이후 지금까지 기간을 생각해보면, 코로나19 바이러스가 수천만 마리의 목숨을 살린 셈이라고 이 매체는 전했다.

에릭 블롬버그 메인대 교수(생태학)은 코로나19의 효과가 그 이상이라고 말했다. 야생동물의 서식지는 대개 도로로 인해 단절되는데, 차량 통행이 줄어들수록 서식지 간의 교류는 더 활발해진다. 개체군이 보다 잘 섞이고, 개체군 사이의 번식이 활발해지면서, 야생동물의 유전적 다양성도 커진다는 게 블롬버그 교수의 설명이다. 특히, 지역적 절멸 위기에 있는 캘리포니아 퓨마의 경우 차량 통행량 관리가 얼마나 중요한지 이번 연구가 보여주었다.

하지만 야생동물이 안전한 시절은 한여름 밤의 꿈처럼 끝날 것 같다. 이미 세 개 주의 교통량은 서서히 늘어나고 있기 때문이다. < 남종영 기자 >

이탈리아 연구진, 시장에서 구입 분석

사과·당근 등서 수만~수십만개씩 검출

과일과 채소에서 처음으로 미세플라스틱 입자들이 대거 검출됐다.

플라스틱 오염의 안전지대로 여겨져 온 과일과 채소에서도 미세플라스틱(10마이크로미터 미만)이 다량 검출됐다.

그동안 화장품, 치약 등 화학물질이 든 생활용품은 물론 해양, 조개 등의 해양생물, 생수병, 맥주, 동물의 체내와 인간의 대변, 심지어 대기와 눈, 비에서도 미세플라스틱이 나온 적은 있지만 식탁에 오르는 과일과 채소에서 미세플라스틱이 검출된 것은 처음이다. 이탈리아 특정 지역을 대상으로 한 연구 결과이긴 하지만, 세계 각국의 작물 재배 환경에 별다른 차이가 없는 점을 고려하면 플라스틱 오염에서 자유로운 곳은 사실상 없다고 해도 과언이 아니게 됐다.

이탈리아 카타니아대 연구진이 최근 국제학술지 `환경 연구'(Environmental Research)에 발표한 논문에 따르면 사람들이 일상적으로 즐겨 먹는 과일과 채소도 높은 수준의 플라스틱 오염 위험에 노출된 것으로 드러났다. 연구진은 시칠리아섬 카타니아시에 있는 시장 슈퍼마켓과 과일 가게 6곳에서 농산물 6가지(사과, 배, 당근, 상추, 브로콜리, 감자)를 3개 묶음 단위로 6개씩 구입해 분석한 결과 이렇게 나타났다고 밝혔다.

왼쪽은 사과에서 나온 미세플라스틱, 오른쪽은 당근에서 나온 미세플라스틱 입자.

과일에선 사과, 채소에선 당근이 많아

가장 작은 플라스틱 입자는 당근에서 나왔으며, 크기가 약 1.5마이크로미터였다. 가장 큰 것은 상추에서 나온 2.5마이크로미터였다. 미세플라스틱은 땅 속에서 물과 함께 식물 뿌리에 흡수된 뒤 체관, 목관 등 식물 내 물질이동 통로를 통해 실 줄기와 잎, 열매로 이동하는 것으로 추정된다. 이는 미세플라스틱 입자가 식물 뿌리의 미세한 구멍을 통과하기는 어려울 것이라는 과학자들의 기존 주장을 뒤엎는 것이다.

연구진이 수집한 표본을 분석한 결과, 10마이크로미터 미만의 미세플라스틱입자가 1그램당 최소 5만2050개(상추)에서 최다 22만3천개(사과)까지 검출됐다. 전체적으로 채소보다 과일에서 미세플라스틱이 더 많이 발견됐다. 연구진은 과일 나무가 채소에 비해 나이도 많고 뿌리도 큰 것과 관련이 있는 것으로 추정했다. 채소에선 당근이, 과일에선 사과가 미세플라스틱 검출량이 가장 많았다.

연구진은 “이번에 분석한 과일과 채소에서 미세플라스틱이 많은 것으로 드러나 상당한 우려가 있지만, 일일 섭취량을 추정한 결과 이러한 음식 섭취를 통한 미세플라스틱 노출량은 페트병 생수 섭취를 통한 것보다는 양이 적었다”고 밝혔다.

과일에선 사과, 채소에선 당근이 미세플라스틱 검출량이 가장 많았다.

비슷한 시기에 학술지 `네이처 서스티너빌리티'(Nature Sustainability)에 발표된 중국과 네덜란드 과학자들의 다른 연구에서도 미세플라스틱은 상추와 밀의 뿌리를 통해 흡수돼 식용 부위인 잎과 낟알까지 이동하는 것이 확인됐다.

네덜란드 라이덴대 환경독성학 교수인 빌리 페이넨뷔르흐(Willie Peijnenburg)는 "우리는 이미 약 50나노미터 크기의 아주 작은 입자가 식물 뿌리에 흡수될 수 있다는 건 알고 있었지만, 이번 연구 결과 이것보다 40배 큰 입자도 흡수될 수 있다는 걸 알았다"고 말했다. 이번 연구는 실험실에서 생활하수를 사용하는 두가지 형태의 재배법을 적용해 진행했다.

나노플라스틱이 섞인 토양에서 7주간 자란 애기장대 뿌리에 흡수된 나노플라스틱(빨간색과 녹색). 나노

식물 발육에도 부정적 영향…수확량 감소·영양가 저하 가능성

미세플라스틱은 식물의 발육에도 부정적인 영향을 미친다는 사실도 드러났다. 미국 매사추세츠대와 중국 산동대 연구진은 형광 표시를 한 나노플라스틱 입자가 섞인 흙으로 애기장대의 성장 과정을 관찰한 결과, 7주 후 식물이 이 플라스틱을 흡수한 것을 발견했다. 애기장대가 흡수한 것은 200나노미터 미만의 나노플라스틱이었다. 연구진이 나노플라스틱의 흡수 여부를 들여다본 것은 플라스틱이 자연분해되는 과정에서 육상 생태계에 미칠 영향을 알아보기 위해서였다. 연구진은 플라스틱에 오염되지 않은 토양에서 자란 애기장대보다 키도 덜 자라고 뿌리도 짧은 것을 확인했다. 애기장대는 식물 연구에서 모델식물로 많이 사용되는 식물이다. 연구진은 "나노플라스틱이 모델 식물의 전체 바이오매스(생물의 양)를 줄였으며, 이는 결국 작물의 수확량을 줄이고 영양가를 떨어뜨릴 수 있다"고 밝혔다. 이 연구는 6월22일 학술지 `네이처 나노테크놀로지'에 실렸다.

플라스틱으로 뒤덮인 바다.

환경단체 “고기와 유제품에도 있다고 봐야”

네덜란드 환경단체 플라스틱수프재단(Plastic Soup Foundation) 설립자 마리아 베스테르보스(Maria Westerbos)는 “갑각류와 어류의 몸에 미세플라스틱이 있다는 것은 수년전부터 파악해왔지만 채소에도 플라스틱이 존재한다는 사실은 처음 밝혀진 것"이라며 "플라스틱이 채소에도 존재한다면 채소를 먹는 모든 동물에도 플라스틱이 존재한다는 것이고, 이는 고기와 유제품에도 플라스틱이 들어 있다는 걸 뜻한다"고 말했다.

인간 생활의 전반에 걸쳐 미세플라스틱이 존재할 뿐더러 이를 피할 수 없는다는 사실이 확인됨에 따라 과학계는 시급히 풀어야 할 숙제를 안게 됐다. 미세플라스틱의 섭취가 신체에 미치는 영향을 파악하고 일일섭취량 허용 상한선을 정하는 것이다. 플라스틱수프재단은 2021년 4월 네덜란드 암스테르담에서 플라스틱의 건강 영향에 관한 연구 결과들을 공유하고 해법을 모색하는 첫 대규모 국제행사 `플라스틱건강정상회의'(Plastic Health Summit)를 열 계획이다.

미세플라스틱 오염의 증거들

다음은 최근의 미세플라스틱 검출 사례들 가운데 일부다. 일반적으로 미세플라스틱은 5mm 이하, 나노 플라스틱은 100㎚ 이하를 말한다.

-2020년 6월 미국 유타대 연구팀은 과학저널 <사이언스>에 게재한 논문에서, 미국 서부 국립공원과 야생보호구역에 연간 1000t이 넘는 미세플라스틱이 바람이나 비를 타고 장거리 이동해 황사처럼 떨어져 쌓이고 있다고 보고했다. 이는 물병으로 쓰이는 페트병 1억2천만∼3억개에 해당하는 양이다.

-2019년 9월 캐나다 맥길대 연구진이 미국화학학회(ACS)가 발행하는 월간 ‘환경 과학과 기술'에 발표한 논문에 따르면, 티백 한 개를 물에 넣고 끓이자 116억개의 미세플라스틱 입자와 31억개의 나노플라스틱 입자가 배출됐다.

-2019년 8월 독일과 스위스 과학자들은 북극에서 내리는 눈에서 1리터당 1만개 이상의 미세플라스틱 입자를 발견해 학술지 ‘사이언스 어드밴스'에 그 내용을 발표했다.

-2019년 6월 평균적인 미국인은 한 해 최소한 5만개의 미세플라스틱 입자를 먹으며, 호흡을 통해서도 그와 비슷한 양을 섭취하는 것으로 추정하는 연구 결과가 국제학술지 `환경과학과 기술'에 실렸다.

마리아나해구에서 발견된 비닐봉지.

-2019년 5월 미국의 탐험가 빅터 베스코보는 세계에서 가장 깊은 태평양의 수심 11km 마리아나 해구에서 바다 생물과 함께 플라스틱 봉지와 사탕 포장지 같은 쓰레기를 발견했다.

-2018년 10월 세계 16개 나라 28개 지역의 바닷물로 생산한 소금 표본 가운데 두 곳을 제외한 26개 지역의 소금 표본에서 미세플라스틱이 검출됐다는 연구 결과가 국제학술지 `환경 과학과 기술'에 발표됐다. 가장 오염이 심한 인도네시아산 소금에서는 1kg당 1만3000여개의 미세플라스틱 입자가 나왔다. 한국의 천일염 표본에서는 1㎏당 최고 232개가 발견됐다.

-2018년 10월 오스트리아환경청(EAA)이 유럽과 일본, 러시아 국적자 8명을 대상으로 진행한 연구 결과, 대상자 전원의 대변에서 미세플라스틱이 검출됐다. 최대 9가지의 미세플라스틱이 나왔으며 크기는 50~500㎛(마이크로미터)였다. 대변 10ｇ당 평균 20개의 미세플라스틱 입자가 나왔다. < 곽노필 기자 >