한국기초과학지원연구원(KBSI) 정슬기 서울센터 박사 연구팀이 미 컬럼비아대와 공동으로 미세플라스틱이 하수처리시설의 질산화 공정 효율 및 미생물의 기능성 유전자 발현에 미치는 효과를 확인하는데 성공했다.
하수처리시설에서 수생태계의 부영양화 등 다양한 수질 오염을 일으키는 질소를 제거하는 미생물의 능력을 미세플라스틱이 저하시킨다는 것을 확인한 것이다.
연구팀은 회전 디스크 공초점 현미경을 활용해 미세플라스틱과 질산화 미생물의 상호작용을 관찰했다.
플라스틱의 크기에 따른 차이를 확인하기 위해 50nm와 500nm 두 가지 크기의 폴리스티렌(PS)을 생물반응조에서 배양한 질산화 미생물에 노출시켰다.
암모늄(NH4+)에서 아질산염(NO2-)→질산염(NO3-)으로의 산화과정은 물론, 질산화를 일으키는 미생물이 갖고 있는 특정 암모니아 산화 유전자인 amoA의 발현 정도를 확인했다.
500nm PS에 노출된 미생물은 질산화 공정효율에 영향을 주지 않았으나, 더 미세한 50nm PS에 노출된 미생물은 질산화 효율에 영향을 주는 아질산염(NO2-)과 질산염(NO3-)의 생성이 500nm PS 노출군에 비해 저하되는 것으로 나타났다.
하·폐수처리 공정에서 질소와 같은 영양염류 제거에도 큰 영향을 미칠 수 있음을 보여준 것이다.
미세플라스틱이 특정 암모니아 산화 유전자(amoA)의 발현을 방해하지는 않은 것으로 관찰됐다.
이번 실험을 통해 미세플라스틱 입자 대부분이 미생물의 체내로 들어가지 않고 주변에 별도로 분포하는 것을 확인했다.
하·폐수 처리공정에 있어 미세플라스틱 입자의 크기에 따라 생물학적 위험이 될 수 있다는 것을 입증했다는 평가를 받고 있다.
즉, 이번 연구를 통해 미세플라스틱이 질산화 미생물에 흡수되지 않아도 질산화 효율에 영향을 줄 수 있음을 확인한 것이다.
한편 이번 연구 결과는 환경과학분야 국제 학술지인 ‘Journal of Hazardous Materials’ 온라인 판에 최근 게재됐다.
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