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미세플라스틱은 전 세계적으로 점점 커지는 문제로, 환경 내 이동 경로와 생태계 및 인체 건강에 미치는 잠재적 영향에 대한 연구가 활발하다. 특히 건강에 영향을 줄 수 있는, 미세플라스틱 표면에 형성되는 미생물 군집인 바이오필름(biofilm)의 존재가 주목받고 있다. 플라스틱이 수계에 유입되면 미생물 집단인 ‘플라스티스피어(plastisphere)’를 함께 이동시키며 이들은 먼 거리까지 운반될 수 있다.

그러나 담수에서 바다로 이동하는 과정에서 환경 스트레스 요인에 따라 미생물 군집이 어떻게 변하는지, 그리고 인체와 동물 건강에 해로울 수 있는 병원균이 수중 플라스틱에 어느 정도 서식하는지에 대해서는 아직 연구가 부족한 상황이다.

프랑스 연구진은 7개월간 보트를 타고 세느강(Seine)과 라인강(Rhine) 등 유럽의 주요 9개 강을 따라 바다에서 각 강에 위치한 첫 번째 인구 밀집 도시 상류까지 이동하며 연구를 진행했다. 강의 염분 농도 변화 구간에서 4~5개 지점의 수질을 채취해 영양분, 입자 물질, 박테리아 다양성을 분석했고, 특수 그물망으로 미세플라스틱도 수집해 플라스티스피어 내 종의 종류, 병원성, 바이오필름 형성 능력을 조사했다.

또한 보트가 도착하기 한 달 전에 육상 연구팀이 폴리에틸렌, 폴리옥시메틸렌, 나일론 그물망을 보호용 원통형 구조물에 설치했고, 보트 연구진이 한 달 후 이를 수거해 동일한 수역에서 미세플라스틱에 서식하는 박테리아를 탐색했다.

연구팀은 미세플라스틱을 알코올과 불멸균 핀셋으로 추출한 뒤 즉시 액체질소에 얼려 DNA 오염을 방지했고, 모든 박테리아에 대해 DNA 염기서열 분석을 실시했다. 수집한 미세플라스틱의 화학 조성은 적외선 분광기로 분석했다. 연구진은 각 강별 박테리아 군집을 따로 분석하며 독성 조류 번성, 인체 질병, 균류 등을 유발할 수 있는 잠재적 해로운 종의 서식 여부에 특히 주목했다.

분석 결과, 미세플라스틱 표면에 서식하는 박테리아 군집은 주변 수중에서 자유롭게 떠다니는 박테리아나 유기 입자에 붙은 박테리아와는 매우 다른 독특한 군집을 형성하는 것으로 나타났다.

특히 담수와 해양, 그리고 하구 지역에서 미세플라스틱 박테리아 군집이 뚜렷이 구분되었으며, 해양 미세플라스틱에서는 담수에 비해 박테리아 군집의 종 풍부도, 균등도, 다양성이 훨씬 낮았다. 담수에서는 Aeromonas, Acidovorax, Arcobacter, Prevotella 등의 잠재적 병원균 속이 발견됐으나 해양에서는 발견되지 않았고, 해양에서는 비브리오(Vibrio) 속이 주된 병원균으로 나타났다. 두 환경 간 병원균의 이동은 확인되지 않았다.

이 결과는 연구진이 “담수와 해양 환경 사이에 강력한 선택 압력이 존재합니다.”라고 표현한 바와 같이, 플라스티스피어를 통해 미생물이 담수에서 해양으로 확산되는 데 제한이 있음을 보여준다.

또한 연구팀은 미세플라스틱에서 처음으로 Shewanella putrefaciens 병원균을 담수에서만 발견했다. S. putrefaciens는 드물지만 인간에게 장염, 피부 및 연조직 감염을 일으킬 수 있는 병원균이다. 그러나 연구에서 확인된 염분 장벽은 이러한 병원균이 강에서 바다로 이동할 가능성은 낮음을 시사한다.

이번 연구에서 회수된 미세플라스틱은 일반적으로 수계에서 발견되는 종류였으며, 폴리에틸렌이 45%로 가장 많았고, 폴리프로필렌이 12%로 두 번째로 많았다. 고분자 화학 조성이 플라스티스피어 군집에 미치는 영향은 유의미하지 않았으며, 이는 이전 연구들이 장기 서식에 초점을 맞춘 반면 이번 연구는 환경에서 직접 채취한 시료를 사용했기 때문으로 보인다.

미세플라스틱이 병원균 전파를 위한 새로운 서식지이자 매개체가 된다는 문제는 전 세계적으로 중요한 사안이다. EU는 합성 고분자 미세입자에 관한 화학물질 등록 평가 허가 및 제한 제도(REACH, Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals), 해양전략기본지침(Marine Strategy Framework Directive), 수질기본지침(Water Framework Directive) 등 다양한 환경, 화학, 부문별 정책을 통해 플라스틱과 미세플라스틱 오염 문제를 다루고 있다. 특히 수질기본지침은 내륙과 전이 수역의 표층수에 대한 관할권을 가지고 있기 때문에 이번 연구 결과가 바이오필름과 관련 위험에 관한 중요한 정보를 제공한다.

이 연구는 지금까지 공간적 위치별 미세플라스틱 미생물 군집에 대해 단편적이고 제한적이던 지식을 보완한다. 박테리아 외에 바이러스, 단세포 생물 등 다양한 미생물 그룹과 조석에 따른 변화를 살펴보는 추가 연구가 향후 플라스틱 오염, 수질 및 건강 정책 수립에 중요한 기초 자료가 될 것이다.

[출처] European Commission 2025/05/02

[원문]

https://environment.ec.europa.eu/news/water-salinity-cuts-risk-harmful-bacteria-riding-microplastics-freshwater-sea-2025-04-24_en