안전성평가연구원

   □ 국내 공동 연구진 ‘안전성평가연구소(소장 정은주), 한국과학기술연구원(원장 윤석진), 포스텍(총장 김무환)’은 복합 오염된 토양 환경에서 초미세플라스틱이 식물체 뿌리 내에 흡수되고 미세화되는 현상을 최초로 확인하였다고 밝혔다.

○ 초미세플라스틱과 다른 오염물질(중금속)로 복합 오염된 환경의 경우, 식물 내부로 더욱 잘게 쪼개진 2차 미세플라스틱이 흡수될 수 있으며 또한 복합 오염된 중금속의 흡수량이 단순 중금속 오염 대비 15% 증가할 수 있다는 것을 확인하였다.

＊미세플라스틱 : 의도적으로 작게 제조하거나 기존 제품이 조각나서 미세화된 크기 5mm 이하의 합성고분자화합물로 생성 방법에 따라 1차 미세플라스틱과 2차 미세플라스틱으로 구분된다. 그 크기가 나노미터(100nm 이하)의 경우 초미세플라스틱으로 분류한다.

＊2차 플라스틱 : 플라스틱 제품이 사용되는 과정이나 버려진 이후에 인위적인 행위나 자연 풍화에 의해 조각나고 미세화된 플라스틱 파편을 가리킨다.

□ 이번 연구는 다양한 오염물질로 복합 오염된 토양에서 경작된 농작물이 먹이사슬의 최상위인 인체에 유해한 영향을 줄 수 있다는 것을 확인한 연구결과를 보고했다는 점에서 연구 가치가 매우 크다.

□ 최근 농작물(상추, 밀) 내부로 초미세플라스틱이 흡수될 수 있다는 연구 결과*가 있었으며, 이번 연구는 복합오염 환경에서 파편화된 초미세플라스틱이 흡수될 뿐만 아니라 중금속의 흡수도 증가했다는 점에서 차이가 있다.

＊Sun, XD., Yuan, XZ., Jia, Y. et al. Differentially charged nanoplastics demonstrate distinct accumulation in Arabidopsis thaliana. Nat. Nanotechnol (2020), 15, 755–760.

＊Li, L., Luo, Y., Li, R. et al. Effective uptake of submicrometre plastics by crop plants via a crack-entry mode. Nat Sustain (2020) 3, 929–937.

□ 지금까지 미세플라스틱의 해양, 담수 등의 수계 내 유해성과 모니터링은 상대적으로 잘 규명되어 있으나 토양 환경에서의 미세플라스틱 영향에 대한 연구와 이해는 부족한 실정이었다.

□ 현재 토양 환경에 방치된 각종 매립 폐기물과 농작 시 사용되는 멀칭필름(Mulching Film)은 연간 70만톤 이상이 사용되고 있으며 기후 등에 의해 미세화 되어 토양으로 유입되고 있다.

＊멀칭필름 : 시커멓고 얇은 플락스틱 필름인 멀치(mulch)를 흙 위에 덮어 햇빛을 차단하는 것으로 토양 온도 유지, 증발산(토양면으로부터 일어나는 증발 및 식물체로부터 일어나는 증산을 통한 수증기 움직임) 감소, 잡초 방제 등의 효과가 있다.

○ 이렇게 토양에 흡수된 미세플라스틱은 자연적 분해가 어려우므로 토양에 지속적으로 축적되어 생물체와 생태계에 영향을 미칠 수 있다.

□ 초미세플라스틱의 토양-식물 흡수와 미세화 현상 확인을 위해 카드뮴(Cd)과 폴리스티렌(PS, polystyrene)의 나노입자로 복합 오염된 토양에서 식물(애기장대)을 생육하였으며 21일 된 뿌리와 잎의 횡단면 세포를 투과전자현미경을 통해 관찰하였다.

＊애기장대 : 식물 발달 및 생리학 연구에 주로 사용되는 배추과의 모델 식물이다.

□ 그 결과 세포 내 초미세플라스틱의 입자 크기는 평균 30nm 으로 확인되었 으며, 이는 토양 내 최초로 주입한 입자 크기인 50nm보다 작으며 입자가 거칠게 변화한 것을 확인하였다.

○ 이러한 결과는 식물 대사 작용을 통해 나오는 저분자 유기산과 근권 주변 미생물 군집 활성 변화를 통해 초미세플라스틱이 단분자화(depolymerization) 되거나 더 작은 크기의 플라스틱 조각으로 분해되는 것을 의미한다.

＊근권 : 뿌리 표면으로부터 수 mm ∼ 1cm 범위에 해당된다.

□ 본 논문의 주저자인 안전성평가연구소 환경독성영향연구센터 윤학원 박사는“이번 연구 결과를 바탕으로 국내에 유통되고 있는 농산물에 대한 초미세플라스틱 흡수와 오염도 조사가 필요할 것으로 보인다.”라며“아직까지는 전처리 등의 어려움으로 인해 농작물 내 초미세플라스틱 흡수 및 전이량을 정확히 정량하는 방법 등이 고안되지 않아 이를 위한 연구를 계속해서 수행해나갈 계획이다.”라고 말했다.

□ 한편, 해당 연구는 안전성평가연구소와 한국과학기술연구원, 포스텍이 공동으로 연구한 결과로 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry) 소속 국제 SCI 저널 ‘Environmental Science: Nano’에 승인되어 10월에 발표되었으며 표지 논문으로 선정되었다.

＊논문명 : Fragmentation of nanoplastics driven by plant–microbe rhizosphere interaction during abiotic stress combination

- 제 1저자 : 윤학원(안전성평가연구소)
- 공동저자 : 김준태(한국과학기술연구원)
- 교신저자 : 김은주(한국과학기술연구원), 장윤석(포스텍)