처리된 하·폐수 슬러지로 만든 천연 비료는 농경지에 영양분을 공급하는데 사용되지만 미세 플라스틱 오염 물질도 포함하고 있다. 

ACS의 『환경과학&기술 회보(Environmental Science & Technology Letters)』에 게재된 소규모 연구에 따르면, 생각보다 많은 플라스틱 입자가 바람에 의해 운반된다. 

연구원들은 미세 플라스틱이 비슷한 크기의 먼지 입자보다 들판에서 더 쉽게 방출되고, 약간의 바람에도 공기 중에 날린다는 것을 발견했다.

미세 플라스틱, 즉 길이가 5mm 미만의 작은 플라스틱 조각은 구름에서부터 심장 조직에 이르기까지 모든 곳에서 발견됐다. 또한 이 플라스틱은 하수와 폐수에서도 발견됐다. 

하·폐수 고형물을 처리해 만든 ‘바이오 고형물’은 천연의, 신재생 비료로 사용된다.

미국 환경보호국(EPA)에 따르면 매년 200만 톤 이상의 바이오 고형물(폐수 처리장에서 수거하는 총량의 약 절반)이 토지에 살포된다. 

결과적으로 이러한 바이오 고형물 내의 미세 플라스틱은 환경에 재유입될 가능성이 있다.

하·폐수에서 배출된 플라스틱은 하·폐수 내의 다른 오염 물질을 운반할 수 있기 때문에 흡입 시 위험할 수 있다. 

따라서 산제이 모한티(Sanjay Mohanty)와 동료들은 바이오 고형물이 살포된 농경지에서 바람이 미세 플라스틱 입자를 어떻게 포집하고 운반하는지 조사하기를 원했다.

연구진은 워싱턴(Washington) 주 시골에 있는 바이오 고형물이 살포된 토지 두 곳에서 풍동(wind-tunnel) 실험을 통해 수집된 바람에 날린 퇴적물에서 공기 중 미세 플라스틱을 분석했다. 

연구진은 바람에 날린 이 퇴적물이 바이오 고형물이나 원토 자체보다 더 높은 농도의 미세 플라스틱을 함유하고 있다는 것을 발견했다. 

이러한 농축 효과는 플라스틱 입자가 석영과 같은 토양 광물보다 밀도가 낮고, 토양 광물만큼 수분에 쉽게 갇히지 않기 때문에 발생한다. 

그 결과, 미세 플라스틱은 토양 광물보다 바람에 의해 더 쉽게 흡수돼, 먼지를 날릴 만큼 강하지 않은 바람에도 공기 중으로 유입될 수 있다.

연구진은 이전 모델들은 바이오 고형물을 살포한 지역의 배출량을 추정할 때 미세 플라스틱의 이러한 특성와 다른 고유한 특성을 고려하지 않았다고 말한다.

따라서 이전 모델은 공기 중으로 방출되는 플라스틱 입자의 실제 양을 과소측정할 가능성이 높다. 

모한티(Mohanty)와 동료들의 계산에 따르면, 미세 플라스틱은 이전보다 거의 2.5배 증가한 바람으로 인해 척박한 농경지에서 이전에 추정된 것보다 더 많이 배출될 수 있다. 

저자들은 미국 국립과학재단(National Science Foundation) 대학원 연구 펠로우십 프로그램(Graduate Research Fellowship Program)과 맥파이크 지마 자선 재단(McPike Zima Charitable Foundation)의 자금 지원을 받았다.

[원문보기]

Microplastics from natural fertilizers are blowing in the wind more often than once thought

Though natural fertilizers made from treated sewage sludge are used to reintroduce nutrients onto agricultural fields, they bring along microplastic pollutants too. And according to a small-scale study published in ACS’ Environmental Science & Technology Letters, more plastic particles get picked up by the wind than once thought. Researchers have discovered that the microplastics are released from fields more easily than similarly sized dust particles, becoming airborne from even a slight breeze.

Microplastics, or small bits of plastic less than 5 millimeters long, have appeared everywhere from clouds to heart tissues. And with these plastics’ increasing prevalence in people and water supplies, they’ve also been found in sewage and wastewater. Though sewage solids might not immediately seem like a useful product, after treatment they can form “biosolids,” which are applied to agricultural soils as a natural, renewable source of fertilizer. According to estimates by the U.S. Environmental Protection Agency, over 2 million dry metric tons of biosolids — roughly half of the total amount collected by wastewater treatment plants — are applied to land each year. As a result, microplastics in these biosolids have the chance to reenter the environment. Because the plastics could carry other pollutants from the wastewater they originated from, they can be potentially dangerous when inhaled. So, Sanjay Mohanty and colleagues wanted to investigate how wind could pick up and transport microplastic particles from biosolid-treated agricultural fields.

The team analyzed airborne microplastics in wind-blown sediments that were gathered during wind-tunnel experiments on two plots of biosolid-treated land in rural Washington state. The researchers discovered that these wind-blown sediments contained higher concentrations of microplastics than either the biosolids or the source soil itself. This enrichment effect is caused by the plastic particles being less dense than soil minerals, such as quartz, and less “sticky” — they’re not trapped as easily by moisture as the soil minerals are. As a result, microplastics can be picked up by a breeze more easily than soil minerals, and winds that might not be strong enough to kick up dust could still be introducing microplastics into the air.

The researchers say that previous models did not take this sticky effect and other unique properties of microplastics into account when estimating emissions from treated fields. Therefore, these older models are likely to underestimate the actual amount of plastic particles released into the air. Calculations by Mohanty and colleagues indicate that microplastics may be emitted from barren agricultural fields from nearly two and a half times more wind events than previously estimated. The researchers say this work highlights an underappreciated way that microplastics could become airborne.

The authors acknowledge funding from the National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program and the McPike Zima Charitable Foundation.

[출처 = ACS( https://www.acs.org/pressroom/presspacs/2024/january/microplastics-from-natural-fertilizers-are-blowing-in-the-wind.html) / 2024년 1월 17일]

[번역 = 박원희 기자]