몬태나 대학(University of Montana)의 플랫헤드 호수 생물연구소(Flathead Lake Biological Station, FLBS)의 연구팀은 그동안 연구되지 않았던 플랫헤드 호수(Flathead Lake)를 오염시키는 미세 플라스틱에 대한 연구결과를 발표했다. 이번 연구를 통해 플랫헤드 호수 내 미세 플라스틱의 양과 예상되는 발생원 및 유입 방지를 위한 해결책에 대해 밝혔다.

이 연구는 국제학술지인 『환경 오염(Environmental Pollution)』에 게재됐으며, FLBS의 방문 연구원인 중국과학원(Chinese Academy of Science) 소속 수문생물학연구소(Hydrobiology Institute)의 시옹 시옹(Xiong Xiong) 박사의 주도로 이뤄졌다. 시옹 박사는 인구 밀도가 상대적으로 낮은 지역의 호수 내 미세 플라스틱에 대해 자세히 알아보고 관리에 도움이 되는 통찰력을 제공하기 위해 2018년 FLBS에 왔다.

시옹 박사는 4년 전 연구를 시작할 때 "아주 깨끗해 보이지만 이 깨끗한 호수가 플라스틱으로 고통받고 있는지를 확인하고 싶었다"면서 “사람들은 (플라스틱 오염이) 바다에서 더 심각하다고 생각하지만 많은 사람들이 내륙에 살고 있고 담수를 필요로하기 때문에 바다에 있는 플라스틱보다 우리 일상에 더 직접적인 영향을 미칠 수 있다”고 강조했다.

이 연구를 수행하기 위해 시옹 박사는 FLBS의 국장인 짐 엘서(Jim Elser)와 연구원들과 함께 1년 동안 플랫헤드 호수 주변의 12개의 다른 장소에서 지표수를 샘플링했다. 그런 다음 샘플에서 미세 플라스틱의 발생, 분포 및 유형에 대해 표본 조사를 실시했다.

샘플을 분석한 후, 연구팀은 플랫헤드 호수에서 측정된 미세 플라스틱 오염 수준이 인구 밀집 지역의 호수보다는 낮았지만, 인구 밀도가 낮은 다른 지역에서 조사된 호수와 유사하거나 더 높다는 것을 발견했다 .

즉, 플랫헤드 호수는 이제 미세 플라스틱의 본고장이며, 매일 새로운 미세 플라스틱 입자가 이곳으로 모이고 있다는 것이다.

엘서 국장은 "동물성 플랑크톤과 물고기 등의 동물들이 호수에 있는 미세 플라스틱을 섭취할 수 있기 때문에 그 먹이 사슬을 방해할 수 있다"면서 "미세 플라스틱은 그 독소를 동물에게 옮기고 실제 음식을 대체하며 소화 조직을 물리적으로 손상시킬 수 있다"라고 밝혔다.

연구에 따르면 미세 플라스틱이 플랫헤드 호수에 도달하는 세 가지 주요 경로가 있다. 한 가지는 대기 중 미세 플라스틱 침착(deposition)으로 인한 것이다. 미세 플라스틱이 대기(예 : 바람과 구름)에 의해 인구 밀도가 높은 다른 지역에서 몬태나로 운반된 다음 플랫헤드 호수로 떨어질 때 발생한다. 

엘서 국장은 이어서 "이 연구는 미세 플라스틱이 말 그대로 하늘에서 우리에게 비와 눈으로 내리고 있음을 보여주었다"라고 덧붙였다.

미세 플라스틱이 플랫헤드 호수에 유입되는 다른 두 가지 방법은 호수 북쪽 끝에 있는 플랫헤드 강과 폴슨(Polson), 빅포크(Bigfork) 및 레이크사이드(Lakeside)와 같은 더 큰 해안지역 근처의 호숫가의 수원을 포함하는 호수의 주요 하천 유입을 통한 것이다.

플랫헤드 강 하구에서 미세 플라스틱의 가장 큰 원인은 플라스틱 쓰레기 처리에서 기인할 가능성이 가장 높으며, 플랫헤드 카운티에서는 쓰레기를 처리할 때 재활용하기 보다 주로 매립한다.

플랫헤드 유역에 위치한 매립지는 노천형태(open pit)는 아니지만 미세 플라스틱은 침출수(오염 물질을 흡수하는 물)를 통해 이동하거나 바람이 먼지가 날릴 때 매립지의 토양을 통해 이동한다.

한편, 호수의 인구 밀도가 높은 해안 지역에서 연구자들은 미세 플라스틱 농도가 특히 높다는 것을 발견했다. 플라스틱 포장 외에도, 오늘날의 많은 의류는 섬유질 플라스틱으로 만들어진다. 이 합성 섬유는 세탁하는 동안 미세한 수준으로 부서진 다음 가정의 정화조 배수구와 지역사회 수처리 시설을 통해 강이나 호수로 옮겨지고 퇴적된다.

다른 인간 활동으로 인한 플라스틱 폐기물도 주의를 기울여야 한다. 카약, 세일링, 스피드보트, 수상 스키, 낚시와 같은 다양한 수상 활동은 플랫헤드 유역에서 중요한 야외 활동이다. 그러나 이러한 활동에는 시간이 지남에 따라 분해되어 미세 플라스틱으로 변할 수 있는 플라스틱 보트, 로프, 수레 및 낚싯줄이 포함된다.

플랫헤드 호수의 미세 플라스틱 수준은 상대적으로 낮지만 우려된다. 그러나 연구자들은 몬태나 해역에서 미세 플라스틱을 줄이기 위해 할 수 있는 일이 많다는 점을 재빨리 지적한다.

엘서 국장은 "미세 플라스틱이 호수에 미치는 영향에 대해 더 많은 것을 알아야 하지만 이제 플라스틱 유입을 줄이기 위해 행동할 만큼 충분히 알고 있다"라며, “우리 각자는 플라스틱 사용을 줄이고 적절하게 폐기하며 세탁 필터와 같은 영향력 있는 접근 방식을 구현할 수 있다. 우리는 또한 기업들도 그렇게 하도록 격려할 수 있고 정부가 우리 유역에서 플라스틱을 더 잘 처리할 수 있는 시설과 시스템을 제공하도록 장려할 수 있다”고 덧붙였다.

섬유성 미세 플라스틱은 세탁 관행과 하수 처리를 개선하거나 천연 섬유 의류 및 재료를 선호하여 합성 섬유 재료의 사용을 줄임으로써 줄일 수 있다. 예를 들어, 캘리포니아의 최근 연구에 따르면 세탁기에 인라인 필터를 설치하면 자연 환경에 대한 연간 합성 섬유 배출량을 거의 80%까지 줄일 수 있다는 것을 발견했다.

주민과 방문객 모두의 플라스틱 쓰레기 처리 조치를 더욱 강화하면 플랫헤드 호수의 미세 플라스틱 오염을 줄이는 데 크게 도움이 될 수 있다. 이러한 조치에는 부적절한 플라스틱 처리의 폐해에 대한 더 나은 교육, 해당 지역의 플라스틱 쓰레기 재활용 강화, 식품 서비스 산업에서 흔히 볼 수 있는 일회용 플라스틱과 같은 플라스틱 제품의 전반적인 사용 감소가 포함된다.

대기 중 미세 플라스틱 침착을 줄이는 것과 관련하여 연구자들은 광범위한 해결책이 필요하다고 말한다. 미국의 플라스틱 쓰레기의 총 생산량은 연간 4천200만 톤으로 1인당 다른 국가보다 훨씬 높다. 이것은 심지어 상대적으로 인구가 적은 지역에서도, 플랫헤드 호수가 전국적인 조치가 취해질 수 있을 때까지 공기를 통해 유입되는 미세 플라스틱으로 인한 위험에 노출될 것이라는 것을 암시한다.

시옹과 그의 연구팀은 플랫헤드 유역뿐만 아니라 전 세계적으로 미세 플라스틱 문제를 더 잘 이해하고 해결하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 말했다. 좋은 소식은 인간의 활동이 의심할 여지 없이 미세 플라스틱의 유일한 원천이기 때문에 이것은 우리가 해결할 수 있는 힘이 있다는 것이다.

타일러 타펜벡(Tyler Tappenbeck) FLBS의 연구원과 천시우(Chenxi Wu) 중국 과학원 연구원은 이 연구의 추가 저자이다.

전체연구를 보려면 환경오염 웹사이트(https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0269749122006595?via%3Dihub)를 방문해 참조할 수 있다.

[원문보기]

New Study Finds Microplastic Pollution in Flathead Lake

FLATHEAD LAKE – They’re in our oceans and rivers. They’re in the food we eat and the water we drink. They’ve even been detected inside the human body. They’re called microplastics – particles of plastic so small they can’t be seen by the naked eye. While researchers have known for years that these microplastics exist in Flathead Lake, the concentrations and origins of the microplastic pollution have remained a mystery.

Now, thanks to a study conducted at the University of Montana’s Flathead Lake Biological Station, scientists have a greater understanding of the amount of microplastics polluting Flathead Lake, the likely sources of these microplastics and what can be done to prevent more from finding their way into the lake’s world-renowned pristine water.

Recently published in the scientific journal Environmental Pollution, this microplastics study was led by FLBS visiting researcher Dr. Xiong Xiong from the Chinese Academy of Science’s Institute of Hydrobiology. Xiong came to FLBS in 2018 on a mission to learn more about microplastics in freshwater lakes in relatively unpopulated regions and to help provide insight to aid in their management.

“It looks quite clean, but if this clean lake is suffering from plastics, I want to check that,” Xiong said at the start of his study four years ago. “I think people think (plastic pollution) is more serious in the ocean, but many people live inland, and we need the freshwater. It may affect our daily life more directly than the plastic in the ocean.”

To conduct this study, Xiong joined FLBS Director Jim Elser and a team of biological station scientists to sample surface waters at 12 different locations around Flathead Lake over a one-year period. They then examined the samples for the occurrence, distribution and types of microplastics.

After analyzing the samples, the team discovered that, while levels of microplastic pollution measured in Flathead Lake were lower than in lakes in densely populated areas, Flathead had microplastic levels similar to or higher than lakes studied in other less-densely populated areas of the world.

In other words, Flathead Lake is now home to microplastics and new microplastic particles are arriving every day.

“Microplastics in lakes can interfere with food webs because animals like zooplankton and fish can ingest them,” Elser said. “They can carry toxins into the animal, displace real foods and physically damage digestive tissues.”

There are three main ways that microplastics reach Flathead Lake, according to the study. One way is atmospheric microplastic deposition. This occurs when microplastics are transported to Montana from other more populated areas by the atmosphere (e.g., wind and clouds) and then fall into Flathead Lake – either directly from the air (known as dry deposition) or through snow and rainfall (wet deposition).

Microplastics in dry deposition were highest in the fall season, while wet deposition was highest in the winter season.

“This study showed that microplastics are literally raining – and snowing – down on us out of the sky,” Elser said.

The other two other ways in which microplastics can enter Flathead Lake are through the lake’s major river inputs, which includes the Flathead River on the north end of the lake and lakeside sources near larger shoreline communities such as Polson, Bigfork and Lakeside.

At the mouth of the Flathead River, the biggest source of microplastics is most likely from plastic waste disposal, which in Flathead County is primarily landfill rather than recycling. Although landfills located in the Flathead Watershed are not open pit, microplastics are mobilized via leachate (water that picks up contaminants) and via the soil of the landfill when winds carry away dust.

Meanwhile, in the more highly populated shoreline areas of the lake, researchers found that concentrations of microplastics were especially high. In addition to plastic packaging, many of today’s clothes are made from fibrous plastics. These synthetic fabrics break apart on a microscopic level during washing and then are transported and deposited into our waters through home septic drain fields and community water treatment plants.

Plastic waste from other human activities also is worthy of attention. A variety of water activities such as kayaking, sailing, speedboating, water skiing and fishing are important outdoor pursuits in the Flathead Watershed. But these activities involve plastic boats, ropes, floats and fishing line that can degrade and transform into microplastics over time.

Though the levels of microplastics in Flathead Lake are relatively low, they are concerning. However, researchers are quick to point out that much can be done to reduce their presence in Montana’s waters.

“While we need to know more about microplastic impacts in our lakes, we know enough to act to reduce plastic inputs now,” Elser said. “Each of us can reduce our use of plastics, properly dispose of them and implement impactful approaches such as laundry filters. We can also encourage businesses to do the same and for governments to provide facilities and systems to better handle plastics in our watershed.”  

Fibrous microplastics can be reduced by improving laundry practices and wastewater treatment or by reducing the use of synthetic fiber material in favor of natural fiber clothing and materials. As an example, a recent study in California found that the adoption of in-line filters in washing machines had the potential to decrease annual synthetic microfiber emissions to natural environments by nearly 80%. 

Further strengthening disposal measures of plastic waste by both residents and visitors could greatly help reduce microplastic contamination in Flathead Lake. Such measures include better education about the harms of improper plastic disposal, enhancing plastic waste recycling in the region and reducing the overall use of plastic products, such as single-use plastics common in the food service industry.

When it comes to reducing atmospheric microplastic deposition, researchers said extensive solutions are needed. The total production of plastic waste in the United States is 42 million tons per year, which is much higher than other countries per capita. This suggests that, even in an area of relatively low population, Flathead Lake will remain at risk from microplastics arriving by air until nationwide measures can be taken.

Xiong and his research team said more studies are needed to better understand and address our microplastic problem, not only in the Flathead Watershed but also throughout the world. The good news is that, because human activities are indisputably the only source of microplastics, this is a problem that we have the power to solve.

Additional authors on the study include FLBS research scientist Tyler Tappenbeck and Chinese Academy of Sciences researcher Chenxi Wu.

For the complete study, visit the Environmental Pollution website at https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0269749122006595?via%3Dihub

[출처 =  FLBS(https://flbs.umt.edu/newflbs/outreach/news-blog/posts/microplastics-in-flathead-lake/) / 2022년 6월 17일]