새해 불꽃놀이 직후 템스강에서 나타난 단기 미세플라스틱 급증

환경 연구 동향 | 앨지닥터

영국 이스트런던대학교와 서퍽대학교 연구진은 런던의 2020년 새해 불꽃놀이 전후 템스강 표층수에서 미세플라스틱 농도와 형태·색상·고분자 종류가 어떻게 달라졌는지 조사해 Marine Pollution Bulletin에 발표했습니다. 연구 기간 9차례 채취한 시료에서는 미세플라스틱 2,760개가 관찰됐고, 이 가운데 98.95%는 섬유 형태였습니다. 불꽃놀이 직전과 비교한 총 미세플라스틱 농도는 행사 약 6시간 뒤 1,051% 증가했지만 24시간 안에 이전 범위로 낮아졌습니다. 연구진은 대규모 불꽃놀이가 하구 환경에 미세플라스틱을 단기간 유입할 수 있는 잠재적 오염원이라는 초기 근거를 제시했습니다.

불꽃놀이 잔해와 강으로 이어지는 미세플라스틱

미세플라스틱은 길이 5 mm보다 작은 플라스틱 조각이나 섬유입니다. 처음부터 작게 만들어진 입자도 있고, 큰 플라스틱이 햇빛과 마찰에 부서져 생기기도 합니다. 섬유, 조각, 알갱이처럼 형태도 다양하며 하천과 해양의 표층수·퇴적물에서 발견됩니다.[배경 1]

불꽃놀이가 끝난 뒤에는 플라스틱·종이·판지 조각 같은 잔해가 거리와 해변에 남을 수 있습니다. 치우지 않은 잔해는 비와 배수 흐름을 따라 주변 수계로 이동할 수 있어, 눈에 보이는 큰 쓰레기뿐 아니라 더 작은 플라스틱 입자의 유입 경로도 살펴볼 필요가 있습니다.[배경 2] 이번 연구는 대규모 불꽃놀이 직후 강물의 미세플라스틱을 실제로 연속 관측했습니다.

웨스트민스터 한 지점의 9차례 표층수 조사

연구진은 불꽃놀이 장소와 가까운 템스강 웨스트민스터 강둑 한 지점에서 고조 때 표층수를 채취했습니다. 2019년 12월 29일부터 2020년 1월 5일까지 8일 연속 조사하고, 농도가 행사 전 수준으로 돌아왔는지 확인하기 위해 1월 23일 한 차례 더 조사했습니다. 매일 1 L짜리 시료 3개, 총 3 L를 채취했으며 1월 1일 시료는 불꽃놀이가 끝난 지 약 6시간 뒤 확보했습니다. 인근 기상관측소의 강우량도 함께 수집했습니다.

시료는 공극 11 μm 여과지로 거른 뒤 디지털 현미경 50배 배율에서 입자의 형태·색상·길이를 분류했습니다. 길이 200 μm보다 큰 대표 입자 354개는 푸리에변환 적외선분광법(FTIR)으로 고분자 종류를 확인했습니다. 실험실 공기, 증류수, 시료병과 여과 장치의 오염 가능성을 대조 시료로 점검해 대조 시료에서 나온 입자 수를 실제 시료에서 뺐고, 날짜별 농도 차이는 일원분산분석으로 검정했습니다.

불꽃놀이 직후 1,051% 증가와 하루 만의 감소

불꽃놀이 전 사흘 동안 측정된 총 미세플라스틱 농도는 21.7~44.3개/L였습니다. 12월 31일에는 44.3개/L였지만, 불꽃놀이 약 6시간 뒤인 1월 1일에는 510.3개/L로 높아졌습니다. 하루 사이 1,051% 증가한 값이며 날짜에 따른 차이는 통계적으로 유의했습니다(일원분산분석, F_1,8=12.94, P<0.001). 510.3개/L 가운데 섬유가 508.3개/L를 차지했습니다.

1월 2일에는 총 농도가 45.7개/L로 낮아져 불꽃놀이 전 범위에 가까워졌습니다. 연구진이 행사 당일을 제외하고 계산한 조사 기간 평균은 51.2개/L였고, 1월 23일에는 이 평균의 두 배가 넘는 124.3개/L가 관측됐습니다. 연구진은 새해 행사 직후의 뚜렷한 시간적 증가를 불꽃놀이가 잠재적 유입원일 수 있다는 근거로 해석했지만, 조사 전부터 미세플라스틱이 있었고 하수·도로 유출·하천 흐름 등 다른 요인도 농도에 영향을 줄 수 있다고 설명했습니다.

미세섬유가 차지한 98.95%와 다양한 고분자

전체 관찰 입자의 98.95%는 섬유였고, 조각은 1%였습니다. 반짝이 조각은 모두 5개가 관찰됐습니다. 1월 1일 시료에서는 길이 0.5 mm 미만 입자가 62%를 차지했습니다. 다만 섬유는 의류 세탁, 하수 유출 등 여러 경로로 강에 들어올 수 있어 형태만으로 불꽃놀이 유래라고 구분할 수는 없습니다.

대표 입자 354개를 FTIR로 분석한 결과 24종의 고분자가 확인됐습니다. 가장 큰 비중은 고무류인 폴리클로로프렌 13.3%였고, 폴리염화비닐 13.0%, 폴리에틸렌 12.15%가 뒤를 이었습니다. 이 비율은 전체 2,760개가 아니라 FTIR로 분석한 354개를 기준으로 한 값입니다. 자연물은 6%, 인위적 미세섬유는 11%였으며 11.6%는 물질을 식별하지 못했습니다.

강우 영향 판단을 막은 제한된 동시 관측

12월 29일부터 1월 5일까지 강우가 시료 채취일과 겹친 것은 1월 3일 한 번뿐이었습니다. 이날 강우량은 6.9 mm였고 총 미세플라스틱 농도는 전날보다 19% 높아졌지만, 1월 4일에는 다시 강우 전 수준으로 낮아졌습니다. 동시 관측이 한 차례에 그쳐 연구진은 강우량과 미세플라스틱 농도의 통계적 관계를 분석할 수 없었습니다.

1월 12~17일 여러 차례 비가 온 뒤인 1월 23일에는 124.3개/L가 관측됐습니다. 연구진은 앞선 비가 영향을 줬을 가능성을 제시했지만, 강우 직후에 추가 시료를 채취하지 않아 이를 원인으로 해석하기 어렵다고 밝혔습니다. 따라서 1월 23일의 증가는 강우와 시간적으로 이어졌을 뿐, 강우 효과가 확인된 결과는 아닙니다.

잠재적 수중 오염원이라는 단서와 반복 조사의 필요성

연구진은 대규모 불꽃놀이 뒤 강에서 미세플라스틱이 단기간 급증할 수 있음을 보여준 초기 연구라는 점에 의미를 뒀습니다. 불꽃놀이는 대기오염뿐 아니라 수중의 플라스틱 오염원으로도 조사할 필요가 있으며, 오염을 줄일 수 있는 방식이나 드론 같은 대체 행사도 검토할 수 있다고 제안했습니다.

저자들이 밝힌 한계도 분명합니다. 조사는 한 지점의 한 대규모 행사에 집중했고, 불꽃놀이 뒤 24시간 동안 여러 번이 아니라 약 6시간 뒤 한 번만 채취해 실제 최고 농도를 놓쳤을 수 있습니다. 코로나19와 2021년 행사 계획의 비공개로 연도 간 비교도 하지 못했습니다. 대조 실험을 반영했어도 미세섬유의 교차오염을 완전히 배제할 수 없으며, 표층수만 조사하고 FTIR 분석도 길이 200 μm보다 큰 대표 입자에 한정했습니다. 연구진은 여러 행사와 지점에서 반복 조사하고, 입자의 수평·수직 이동과 큰 잔해의 미세플라스틱화, 플라스틱에 흡착되는 화학물질을 함께 살펴야 한다고 제안했습니다.