[스페인] “해저에 퇴적된 미세플라스틱, 20년 만에 3배로 증가”

북서부 지중해서 채취한 퇴적물의 미세플라스틱 오염도를 최초로 고해상도로 재구성한 결과

스페인 바르셀로나대학 환경과학기술연구소와 올보르대학 건축환경학부 공동 조사·연구

 

스페인 바르셀로나대학 환경과학기술연구소(ICTA-UAB)와 올보르대학 건축환경학부(AAU-BUILD)가 연구조사 결과에 따르면, 해양 바닥에 퇴적된 미세플라스틱의 총량은 지난 20년 동안 플라스틱 제품 소비 유형과 양의 증가로 인해 3배로 증가가 한 것으로 나타났다. [사진출처(Photo source) = 바르셀로나대학 환경과학기술연구소(ICTA-UAB)]

 

『환경과학기술지(ES&T)』 최근호에 연구논문 발표

해양 바닥에 퇴적된 미세플라스틱(microplastics)의 총량은 지난 20년 동안 플라스틱 제품 소비 유형과 양에 따라 3배로 증가가 한 것으로 조사됐다.

이는 스페인 바르셀로나대학 환경과학기술연구소(Universitat Autonoma de Barcelona ; ICTA-UAB)와 올보르대학 건축환경학부(Built Environment of Aalborg University ; AAU-BUILD)가 개발한 연구의 주요 결론으로, 이들 연구소가 북서부 지중해(northwestern Mediterranean Sea)에서 얻은 퇴적물로부터 미세플라스틱 오염을 최초로 고해상도로 재구성했다.

해저가 해수면에 떠있는 미세플라스틱의 최종 흡수원으로 간주되고 있음에도 불구하고, 퇴적물 구획에서 이 오염원의 역사적 진화, 특히 해저에 있는 더 작은 미세플라스틱의 격리 및 매립 비율은 알려지지 않았다.

최근 『환경과학기술지(journal Environmental Science and Technology ; ES&T)』에 실린 이 새로운 연구는 미세플라스틱이 해양 퇴적물에서 그대로 남아 있으며, 해저에 격리된 미세플라스틱 덩어리가 1965년부터 2016년까지 전 세계 플라스틱 생산을 모방한다는 것을 보여준다.

ICTA-UAB(바르셀로나대학 환경과학기술연구소)의 로라 사이먼-산체스(Laura Simon-Sanchez) 연구원은 “구체적으로, 이 결과는 2000년 이후 해저에 퇴적된 플라스틱 입자의 양이 3배 증가했고, 감소하기는커녕 이러한 물질의 생산과 세계적인 사용 증가로 미세플라스틱의 축적이 멈추지 않고 있다는 것을 보여준다”라고 설명했다.

미세 플라스틱은 시간이 지남에 따라 해양 침전물 구획에 축적되는 것으로 조사됐다. [출처(Source) = 『환경과학기술지(ES&T)』

 

 

연구원들은 분석된 퇴적물들이 수십 년 전 퇴적된 이후 해저에 변하지 않고 남아있다고 설명한다. 

ICTA-UAB의 마이클 그라우드(Michael Graud) 연구원은 “이를 통해 1980년대 이후, 특히 지난 20년 동안 의류 직물의 합성섬유로부터 폴리에스테르뿐만 아니라 포장, 병 및 식품 필름으로부터 폴리에틸렌(polyethylene) 및 폴리프로필렌(polypropylene) 입자의 축적이 증가했음을 알 수 있었다”라고 설명했다.

이 세 종류의 입자의 양은 채취한 침전물 kg당 1.5mg(밀리그램)에 이르며, 폴리프로필렌이 가장 많고, 폴리에틸렌, 폴리에스테르(polyester)가 그 뒤를 잇는다.

“일회용 플라스틱을 줄여야 한다”는 인식 운동에도 불구하고, 연간 해양 퇴적물 기록의 데이터는 우리가 이것을 달성하기에는 아직 멀었다는 것을 보여준다. 이와 관련하여 세계적인 수준의 정책은 이 심각한 문제를 개선하는 데 기여할 수 있다.

더 작은 미세 플라스틱은 환경에 매우 풍부하지만, 분석 방법의 제약으로 인해 해양 퇴적물을 대상으로 한 이전 연구에서 작은 미세플라스틱의 수준에 대한 강력한 증거가 제한되었다. 

그러나 이번 연구에서 그들은 11㎛(마이크로미터) 크기의 입자를 정량화하기 위해 최첨단 이미징(imaging)을 적용한 것이 특징이다.

매립된 입자의 분해 상태를 조사한 결과, 일단 해저에 갇히면 침식이나 산소, 빛의 부족으로 인해 더 이상 분해되지 않는 것으로 나타났다.

(A) 샘플링 스테이션의 지리적 위치. (B) 1965년부터 2016년까지 전 세계 플라스틱 생산(y축 왼쪽)에 대비하여 퇴적물 코어(y축 오른쪽, 단위 MP 질량 : mg kg-1)에 등록된 대량 미세플라스틱의 풍부함. (C) 1965년부터 2016년까지 풍부한 조각과 섬유로 분류된 미세플라스틱(숫자) . [출처(Source) = 『환경과학기술지(ES&T)』

 

ICTA-UAB의 카탈란연구소(ICREA) 파트리치아 지베리(Patrizia Ziveri) 교수는 “분화 과정은 대부분 해변 퇴적물, 해수면 또는 물기둥에서 일어난다”라면서 “일단 퇴적되면 분해가 미미하기 때문에 1960년대 플라스틱이 해저에 남아 인간 오염의 흔적을 남긴다”고 강조했다.

조사된 퇴적물 중심부(sediment core)는 2019년 11월 스페인 타라고나(arragona)의 바르셀로나(Barcelona)에서 에브로 삼각주(Ebro Delta) 해안으로 탐험을 떠난 해양학적 선박 사르미엔토 데 감보아(Sarmiento de Gamboa)에 탑승하여 수집되었다.

연구팀은 강이 미세플라스틱을 포함한 여러 오염물질의 핫스팟(hotspots)으로 인식되기 때문에 지중해 서부, 특히 에브로 삼각주를 연구지역으로 선정했다. 게다가, 에브로 강(Ebro River)에서 유입된 침전물은 바다에서보다 높은 침전 속도를 나타냈다.

[원문보기]

Microplastics deposited on the seafloor triple in 20 years

 

The total amount of microplastics deposited on the bottom of oceans has tripled in the past two decades with a progression that corresponds to the type and volume of consumption of plastic products by society.

This is the main conclusion of a study developed by the Institute of Environmental Science and Technology of the Universitat Autonoma de Barcelona (ICTA-UAB) and the Department of the Built Environment of Aalborg University (AAU-BUILD), which provides the first high-resolution reconstruction of microplastic pollution from sediments obtained in the northwestern Mediterranean Sea.

Despite the seafloor being considered the final sink for microplastics floating on the sea surface, the historical evolution of this pollution source in the sediment compartment, and particularly the sequestration and burial rate of smaller microplastics on the ocean floor, is unknown.

This new study, published in the journal Environmental Science and Technology (ES&T), shows that microplastics are retained unaltered in marine sediments, and that the microplastic mass sequestered in the seafloor mimics the global plastic production from 1965 to 2016. 

"Specifically, the results show that, since 2000, the amount of plastic particles deposited on the seafloor has tripled and that, far from decreasing, the accumulation has not stopped growing mimicking the production and global use of these materials," explains ICTA-UAB researcher Laura Simon-Sanchez.

Researchers explains that the sediments analysed have remained unaltered on the seafloor since they were deposited decades ago.

 "This has allowed us to see how, since the 1980s, but especially in the past two decades, the accumulation of polyethylene and polypropylene particles from packaging, bottles and food films has increased, as well as polyester from synthetic fibres in clothing fabrics," explains Michael Grelaud, ICTA-UAB researcher. 

The amount of these three types of particles reaches 1.5mg per kilogram of sediment collected, with polypropylene being the most abundant, followed by polyethylene and polyester. 

Despite awareness campaigns on the need to reduce single-use plastic, data from annual marine sediment records show that we are still far from achieving this. Policies at the global level in this regard could contribute to improving this serious problem.

Although smaller microplastics are very abundant in the environment, constraints in analytical methods have limited robust evidence on the levels of small microplastics in previous studies targeting marine sediment. In this study they were characterised by applying state-of-the-art imaging to quantify particles down to 11 μm in size.

The degradation status of the buried particles was investigated, and it was found that, once trapped in the seafloor, they no longer degrade, either due to lack of erosion, oxygen, or light. 

"The process of fragmentation takes place mostly in the beach sediments, on the sea surface or in the water column. Once deposited, degradation is minimal, so plastics from the 1960s remain on the seabed, leaving the signature of human pollution there," says Patrizia Ziveri, ICREA professor at ICTA-UAB.

The investigated sediment core was collected in November 2019, on board the oceanographic vessel Sarmiento de Gamboa, in an expedition that went from Barcelona to the coast of the Ebro Delta, in Tarragona, Spain. 

The research group selected the western Mediterranean Sea as a study area, in particular the Ebro Delta, because rivers are recognized as hotspots for several pollutants, including microplastics. In addition, the influx of sediment from the Ebro River provides higher sedimentation rates than in the open ocean.

Simon-Sanchez, L., Grelaud, M., Lorenz, C., Garcia-Orellana, J., Vianello, A., Liu, F., Vollertsen, J., Ziveri, P. (2022). Can a Sediment Core Reveal the Plastic Age? Microplastic Preservation in a Coastal Sedimentary Record.. ES&T  https://doi.org/10.1021/acs.est.2c04264

ICTA-UABs strategic research program, promoted within the framework of the Maria de Maeztu Unit of Excellence 2020-2023, granted by the Spanish Ministry of Science and Innovation, is structured around 5 interrelated Societal Challenges, focused on Oceans. 

Land. Cities, Consumption and Policies. Investigating these Societal Challenges is critical to envision a transition towards a sustainable Earth.).

[출처 = 바르셀로나대학 환경과학기술연구소(ICTA-UAB)

(https://www.uab.cat/web/newsroom/news-detail/microplastics-deposited-on-the-seafloor-triple-in-20-years-1345830290613.html?detid=1345877342711) / 2022년 12월 22일]

[논문출처 = 환경과학기술지(ES&T)(https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c04264)]