미세플라스틱이 토양 생태계와 질소 순환 교란한다

안전성평가연구소 "콩과식물 질소고정 효율 변화 유발"

미세플라스틱 노출에 따른 질소 순환 모식도 [안전성평가연구소 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 정찬욱 기자 = 미세플라스틱이 토양 생태계와 질소 순환을 교란한다는 연구 결과가 나왔다.

안전성평가연구소(KIT)는 미세플라스틱의 크기와 농도에 따라 대두(Soybean), 강낭콩, 팥 등 콩과식물과 관계된 질소고정 효율을 변화시킬 수 있다는 것을 최초로 확인했다고 16일 밝혔다.

콩과식물의 뿌리혹에 존재하는 세균인 '뿌리혹박테리아'는 대기 중의 질소를 식물이 이용할 수 있도록 형태를 바꿔줘 생장에 도움을 준다.

KIT 환경독성영향연구센터는 미세플라스틱이 토양 내 질소 순환에 미치는 영향을 알아보기 위해 콩과식물이 생육할 토양에 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 재질의 미세플라스틱을 서브 마이크론(Sub-Micron; 1~2㎛) 크기로 환경 유의농도의 최저농도 50㎎/㎏을 노출했다.

그 결과, 미세플라스틱으로 오염된 토양에서 대두의 생육은 영향을 받지 않았으나, 유기물 함량, 양이온 치환용량(토양이 식물에 필요한 영양소를 보유할 수 있는 능력)과 같은 토양의 물리화학적 특성을 변화시켰으며 토양과 식물에서 질소화합물 축적을 통해 질소 순환과 관련한 박테리아가 활성화된 것을 확인했다.

식물 뿌리 영역(근권)에 미생물 군집 구성이 변화했고, 특히 질소고정 및 질산화에 관여하는 박테리아의 수와 유전자 발현도 증가했다.

이는 미세플라스틱에 의해 식물 뿌리 영역에 질소 순환과 관련된 미생물 군집 수와 활성이 변화된 것으로 분석된다고 설명했다.

일반적으로 미세플라스틱이 식물세포 손상, 활성산소종(ROS) 생성, 광합성 및 발아 감소, DNA 손상 등으로 식물에 부정적 영향을 주는 것으로 알려져 있으나, 토양-식물 환경에서 주변 근권 미생물의 풍부도와 다양성에 영향을 줘 질소 순환에 변화를 일으킬 수 있음을 시사한다.

윤학원 환경독성영향연구센터장은 "이번 연구는 농업 토양에서 중요한 질소 순환과 박테리아 구성에 대한 미세플라스틱의 영향을 확인한 것으로, 일반적인 식물 생장 연구 외에도 질소 순환이 농작물 생산에 어떠한 영향을 미치게 되는지 지속적인 연구가 필요하다"고 말했다.

연구 결과는 환경과학 분야 국제적인 학술지 'Journal of Hazardous Materials'에 지난달 게재됐다.

jchu2000@yna.co.kr

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