토양 속 '미세플라스틱', 질소 순환 교란시킨다

안전성평가연구소

토양 속 미세플라스틱이 생태계에 영향을 미치는 과정을 확인했다. 게티이미지뱅크 제공

미세플라스틱이 토양 질소순환을 교란시키면서 강낭콩, 팥 등 콩과식물의 생태계에 좋지 않은 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 

안전성평가연구소(KIT)는 윤학원 환경독성영향연구센터 센터장이 이끈 연구팀이 미세플라스틱의 크기와 농도에 따라 콩과식물(대두, 강낭콩, 팥 등)과 관련된 질소고정효율이 변할 수 있음을 처음으로 확인해 국제 학술지 '위험물질'에 16일 밝혔다. 

질소고정은 대기 중의 질소를 생물체가 생리적, 화학적으로 이용할 수 있는 상태가 되게끔 질소화합물로 바꿔주는 것을 말한다. 콩과식물의 뿌리혹에 존재하는 세균인 '뿌리혹박테리아'는 질소고정 능력을 갖고 있는데, 이를 통해 식물의 생명 유지에 필수적인 질소를 식물에 제공해 생장에 도움을 준다.

연구팀은 미세플라스틱이 토양 내 질소 순환에 미치는 영향을 연구했다. 콩과식물이 생육할 토양에 1~2마이크로미터(㎛) 크기인 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 재질의 미세플라스틱을 오염물질농도 50mg/kg로 노출시켰다. 이는 실제 환경에서 발견되는 오염물질 농도인 '환경유의농도'의 최저치에 해당한다.  

그 결과 미세플라스틱에 오염된 토양에서 대두의 생육은 영향받지 않았으나 유기물 함량, 토양이 식물에게 필요한 영양소를 보유할 수 있는 능력을 의미하는 양이온 치환용량 등 토양의 물리화학적 특성이 바뀌었다. 토양과 식물에서 질소화합물 축적을 통해 질소 순환과 관련한 박테리아가 활성화된 것을 확인했다. 

또 식물 뿌리 영역(근권)의 미생물 군집 구성이 변화했다. 특히 질소고정과 질신화에 관여하는 박테리아 수와 유전자 발현이 증가했다. 이는 미세플라스틱에 의해 근권에 질소 순환과 관련된 미생물 군집수의 활성이 변하면서 생긴 증상이라고 분석됐다. 연구팀은 "PE· PP 미세플라스틱이 미생물 군집의 활성 및 구성을 변화시키는 등 질소 순환에 영향을 미친 것으로 확인됐다"고 밝혔다.

윤 센터장은 "미세플라스틱을 실험실 조건의 고농도 대신 실제 환경과 유사한 농도에서 확인한 연구 결과"라며 "최근 농업 환경에서 미세플라스틱에 대한 오염이 가속화되는 만큼, 전지구적으로 미칠 수 있는 질소 순환과 같은 생지화학적 영향 연구가 다각도로 이루어져 한다"고 강조했다. 

[박건희 기자 wissen@donga.com]