플라스티스피어

Plastisphere
다이빙 마스크에 부착된 림프절 군락, 해변에서 해변으로 밀려온 채 발견

플라스티스피어(Plastisphere)는 인간이 만든 플라스틱 환경에서 살도록 진화한 생태계를 일컫는 말이다. 해양 생태계에 축적되고 있는 모든 플라스틱은 다양한 종류의 미생물의 서식처 역할을 하는데, 과학자들이 플라스티스피어(Plastisphere)라는 용어를 만든 곳이다.[1][2] 플라스틱 사용은 1964년 이후 20배 증가했으며, 2035년에는 두 배가 될 것으로 예상된다.[3] 재활용 프로그램을 시행하려는 노력에도 불구하고 재활용률은 상당히 낮은 편이다. 예를 들어, EU에서 소비되는 플라스틱의 29%만이 재활용된다.[4] 재활용 시설이나 매립지에 도달하지 못한 플라스틱은 실수로 폐기물을 버리는 것, 운송 중 손실 또는 보트의 직접 처리로 인해 우리 바다에서 끝날 가능성이 가장 높다.[4] 2010년에는 400만~1200만톤의 플라스틱 쓰레기가 해양 생태계에 유입된 것으로 추정되었다.[5]

플라스틱 오염생분해성 물질보다 더 오래 지속되는 "선"의 역할을 한다.[6][7] 이 장거리 수송은 미생물을 다른 생태계로 이동시킬 수 있고 잠재적으로 해로운 조류뿐만 아니라 침습적인 종[1] 도입할 수 있다.[8] 플라스틱 잔해에서 발견된 미생물은 자가영양, 이성애, 공생 등이 있다.[9] 플라스티스피어가 만든 생태계는 생물분해 속도가 느리고 조건이 달라 자연적으로 발생하는 다른 부유물질(즉 깃털과 조류)과는 차이가 있다. 미생물 외에도, 곤충들은 이전에는 살 수 없었던 바다의 지역에서 번성하게 되었다. 예를 들어, 그 바다 스케이트 선수는 떠다니는 플라스틱이 제공하는 딱딱한 표면에서 번식할 수 있었다.[10]

리서치

플라스티피어는 해양 생물학 연구소의 린다 아마랄 제틀러 박사, 우즈홀 해양학 연구소의 트레이시 민서 박사, 바다 교육 협회의 에릭 제틀러 박사 등 세 명의 과학자로 구성된 팀이 처음 설명했다.[1][8] 그들은 미생물이 어떻게 작용하고 생태계를 변화시키는지 연구하기 위해 연구 여행 중에 플라스틱 샘플을 수집했다.[8] 그들은 대서양 내 여러 장소에서 그물에 채집된 플라스틱 파편을 분석했다.[8] 연구원들은 플라스틱 표면을 식민지화하는 것이 무엇인지 알아내기 위해 전자 마이크로그래프를 사용했다.[8] 연구원들은 "자연적인" 환경과 구별되는 수천 가지의 다양한 유기체를 식별하기 위해 고출력 현미경과 최첨단 DNA 염기서열의 조합을 이용했다.[11] 이러한 균열과 구덩이가 생분해 증거를 제공한다고 추측하면서 가장 주목할 만한 발견으로는 '핏폼페이퍼'가 있었다.[8] 또한 핏 폼은 탄화수소를 분해할 수 있는 잠재력을 가질 수 있다.[8] 연구자들은 분석에서 콜레라와 위장병을 일으키는 박테리아를 포함하는 비브리오 의 구성원을 발견했다.[9] 비브리오의 어떤 종은 빛을 발할 수 있고, 이것은 플라스틱을 식민지화한 유기체를 먹고 물고기의 위에서 먹이를 먹는 물고기를 유인한다는 가설이 있다.[12]

플라스티피어 발견 이후 이 주제에 대한 수많은 연구가 발표되었고, 많은 사람들이 플라스티피어 내 미생물 다양성이 매우 높다고 제안했다.[1][13] 다른 연구자들은 단순히 미생물의 종류를 식별하는 것을 넘어서고 있다. 예를 들어, 남태평양의 한 연구에서는 플라스티슈 잠재적 CO2와 N2O 기여도를 조사했는데, 여기서 온실 가스 기여도가 상당히 낮다는 것을 발견했지만, 이는 플라스틱 유형의 영양소 농도 정도에 따라 결정된다는 점에 주목했다.[14] 플라스티피어의 다양성에 영향을 미치는 요인을 살펴본 또 다른 연구에서, 연구원들은 가장 높은 수준의 독특한 미생물이 파란색 플라스틱 조각을 선호하는 경향이 있다는 것을 발견했다.[15]

미생물에 의한 분해

플라스티스피어 안에 있는 일부 미생물은 플라스틱 물질을 분해할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.[4] 이것은 잠재적으로 유리할 수 있다. 과학자들이 미생물을 사용하여 수 세기 동안 우리 환경에 남아있을 플라스틱을 분해할 수 있기 때문이다.[16] 반면 플라스틱은 작은 조각으로 분해돼 결국 미세 플라스틱으로 분해되면서 플랑크톤에 의해 소비돼 먹이사슬에 들어갈 가능성이 높다.[17] 플랑크톤이 더 큰 유기체에 의해 먹히면서, 플라스틱은 결국 인간이 먹는 물고기에 생물학적으로 축적되는 원인이 될 수 있다.[17] 다음 표에는 생물분해 능력을[4] 가진 미생물이 나열되어 있다.

미생물과 그 생물분해 능력[4]
미생물 플라스틱형 성능 저하
아스페르길루스 튜빙엔시스[18] 폴리우레탄 21일[4] 이내에 90% 성능 저하
페스탈로티옵시스미소스포라[19] 폴리우레탄 16일[4] 이내에 90% 성능 저하
바실러스피크리스무스[20] LDPE 90일 관찰 기간 동안 8.3% 저하
살리팔루디바실러스 아가라다이어렌스[21] LDPE 배양 후 60일 경과 후 18.3±0.3% 및 13.7±0.5% 저하
테네브리오 어금니터 애벌레[22] 폴리스티렌(PS) 10% PS로 구성된 식단을 통해 식사 벌레의 분해율이 두 배로 증가함

PS를[22] 독점적으로 먹인 식충에 비해 90%의 밀기울

엔토박터 sp.[4] 폴리스티렌(PS) 30일 만에 최대 12.4% 성능 저하
파네로차에테 크리소스포륨[4] 폴리카보네이트 12개월 만에 5.4% 성능 저하
해양 마이크로 바이알 컨소시엄 폴리카보네이트 12개월 만에 8.3% 감소
사카이엔시스[23] 6주 이내에 완전 성능 저하
활성화 슬러지[24] 1년 내 최대 60% 성능 저하
갤러리아멜로넬라 애벌레[25] 폴리에틸렌 14시간[25] 내 13% 성능 저하 평균 0.23mg cm-2 h-1[25]
잘레륨 마리티움[26] 최량 폴리에틸렌 21일 이내에 70% 성능 저하

종종 미생물에 의한 플라스틱의 분해 과정은 매우 느리다.[4] 하지만 과학자들은 플라스틱 생분해 가능성을 높이기 위해 이 유기체들을 유전적으로 변형시키는 작업을 해 왔다. 예를 들어, 이데오넬라 사카이엔시스는 더 빠른 속도로 PET를 분해하기 위해 유전적으로 변형되었다.[27] 여러 가지 화학적, 물리적 전처리도 서로 다른 폴리머의 생분해 정도를 높이는 데 잠재력을 입증했다. 예를 들어, UV 또는 c-ray 조사 치료는 특정 플라스틱의 생분해 정도를 높이기 위해 사용되어 왔다.[4]

참고 항목

참조

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