Since the discovery of the first artificial synthetic plastic, bakelite, polymer materials have been recognized as one of the most innovative fields of research. The plastic debris that is being piled up on the earth (called abandoned plastic litters) is now being observed everywhere on Earth, becoming an increasingly serious environmental threat. The term 'microplastics', created in 2004, now refers to plastic particles that are smaller than 5 mm, including all nano-sized plastic particles. However, there is no legal regulation, and there is still a lack of comprehensive definitions that practically include microplastic size standards. In this study, we will refer to “microplastics” as the English name, and look at how to identify these microplastics and propose new definitions that focus on their size. This study is expected to contribute to the domestic consensus on scientific definitions of microplastics.

This study was conducted to elucidate microplastics detection of freshwater ecosystems in Geum river. Samples are collected at 6 points in freshwater, 5 points in fishes. Freshwater was sampled 100 L per each points and fish species were Opsariichthys uncirostris amurensis, Hemibarbus labeo, Pseudogobio esocinus, Zacco platypus, Micropterus salmoides and Cyprinus carpio. FTIR analyis was adopted to identify microplastic types. Extracted microplastics were PES (polyester), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PET (polyethylene terephthalate), PVC (Polyvinyl chloride) in freshwater, and PES, PE, PP, PET, PVC in fishes. Our results were expected to be used basic research information for further study in microplastics of freshwater ecosystems.

동물플랑크톤과 미세플라스틱과의 상관성을 파악하기 위해 2015년 5월 12일부터 14일까지 여수근해 (여자만, 가막만, 여수해만, 봇돌바다) 총 10개의 정점에서 수표성 동물플랑크톤과 미세플라스틱을 채집하였다. 동물플랑크톤은 요각류 13종을 포함해 총 26개의 분류군이 출현하였고, 그 중 요각류가 가장 높은 비율을 차지하였다. 동물플랑크톤의 출현 개체수는 61~763 indiv. m-3, 미세플라스틱은 0.0047~0.3471 particle m-2의 범위였다. 미세플라스틱은 주로 스트로폼, 페인트 조각, 섬유 조각 등이 발견되었다. Acartia omorii, Paracalanus parvus s. l., Labidocera euchaeta, A. hongi, 십각류 유생, 따개비 유생이 우점적으로 출현하였다. 동물플랑크톤을 먹이식성에 따라 입자식성 동물플랑크톤과 육식성 동물플랑크톤으로 구분하였고, 동물플랑크톤 건조중량도 측정하였으며, 동물플랑크톤 유생은 따로 구분하였다. 이밖에 측정한 환경요인으로는 수온, 염분, 탁도, Chl-a 농도, 식물플랑크톤 (규조류, 와편모조류) 밀도를 조사하였다. 동물플랑크톤과 미세플라스틱과의 상관성을 분석하기 위해 RDA를 실시한 결과 동물플랑크톤은 미세플라스틱보다 다른 환경요인인 수온, 염분, 탁도, Chl-a 농도와 밀접한 상관성을 나타냈다. 이는 연안해역과 같이 먹이가 풍부한 해역에서 미세플라스틱이 동물플랑크톤 주요 먹이로서 과대평가되어 있음을 시사할 수 있다.

최근 토양과 지하수에서도 미세플라스틱이 발견되어 미세플라스틱 환경오염 관련 연구의 중요성이 크게 대두되고 있다. 주로 μm – nm의 작은 입자로 존재하는 점토광물과 금속산화광물은 표면적이 넓어 미세플라스틱에 대한 흡착력 등 화학 반응도가 매우 높기 때문에, 광물표면 상호작용은 토양과 지하수 환경 내 미세플라스틱의 거동을 결정하는 중요한 역할을 할 수 있다. 따라서, 광물과 미세플라스틱 간의 상호작용에 대한 환경광물학 연구는 미세플라스틱 거동 예측 기술개발 및 오염대책 마련에 핵심이 되는 연구분야라 할 수 있다. 광물표면과 미세플라스틱(특히, 나노플라스틱) 연구에는 분자-나노수준의 분석기술이 요구된다. 이번 기술보고에서는 나노그람(=10-9 g) 수준의 질량 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 초정밀 분석기기로, 광물 표면에 흡·탈착되는 미세플라스틱 및 나노플라스틱의 미세한 질량 변화를 측정할 수 있는, 수정진동자미세저울(quartz crystal microbalance, QCM)을 소개한다. QCM 작동원리를 소개하고, 대표적인 QCM 연구결과와 기존 컬럼 실험과의 장단점을 비교하여 미세플라스틱 연구에 QCM 활용 가능성을 논의한다.

Plastics, such as fiber-reinforced plastics (FRP), from vessels, nets, ropes and buoys that are found in marine materials are refined by various factors in the ocean. These microplastics are present in the surface, middle, deep and sedimentary layers of the ocean depending on their physical and chemical properties. In this study, the distribution characteristics of microplastics in mud flats are investigated and their sources are estimated. The highest percentage of microplastics consisted of blue paint fragments, which seemed to be paint from a ship. In addition, many fibrous microplastics were found in the surface layer of the mud flats. These results suggest that low-density fibers are partially retained on the surface of mud flats during high and low tide. The differences in the amount and types of microplastics at the survey sites are considered to be influenced by the surrounding environment, such as fishing vessels and farms.

플라스틱 중 크기가 5 mm 미만인 미세플라스틱은 다양한 모양, 색, 재질을 가진다. PP(polypropylene), PE(polyethylene), PET(polyethylene terephthalate), SBR(styrene butadiene rubber) 등의 다양한 재질을 가지는 미세플라스틱은 해양뿐만 아니라 토양 및 대기에도 존재한다. 환경에 넓게 분포되어 있는 미세플라스틱은 넓은 비표면적과 소수성을 지니고 있어, 난분해성 유기오염물질(POP; persistent organic pollutant) 및 금속의 흡착이 가능하다. 또한 플라스틱의 내구성을 개질하기 위해 첨가되는 폴리브롬화 다이페닐에테르(PBDEs;polybrominated diphenyl ethers), 프탈레이트(phthalate), 비스페놀 A(bisphenol A) 등의 가소제(plasticizer)는 환경호르몬으로 알려져 있다. 이러한 미세플라스틱을 생물들이 먹이로 오인하여 섭취할 수 있으며, 크기가 작은 동물플랑크톤도 미세플라스틱을 섭취할 수 있다는 보고가 있다. 섭취된 미세플라스틱은 생물체내에서 오염물질이 탈착/용출되는 결과를 초래하여 생물농축(bioaccumulation)과 생물증폭(biomagnification)을 유발할 수 있다. 환경으로 미세플라스틱을 배출하는 오염원으로는 투기된 폐플라스틱의 자연적인 파쇄 및 분해, 타이어의 마모에 의한 SBR(styrene butadiene rubber), 세탁에 의한 섬유, 개인위생제품에 함유된 마이크로비즈(microbeads)등이 있다. 다양한 오염원에서 배출된 미세플라스틱은 하수처리시설에 유입되고 처리되지 못한 일부가 해양 등 수계로 방류되고 있다. 특히 합류식 관거를 사용하는 하수처리시설의 경우에는 우수에 의해 도로의 분진이 가중될 것이다. 본 연구에서는 합류식 관거를 사용하는 하수처리시설에 유입되는 미세플라스틱인 타이어분진을 확인하여, 토양 중의 미세플라스틱이 하수처리시설을 통하여 해양으로 방류될 가능성을 확인하였다.

플라스틱의 특성을 가지고 있는 5mm 미만의 미세플라스틱은 비스페놀A(Bisphenol A), 프탈레이트(Phthalate) 등을 함유할 수 있을 뿐만 아니라 잔류성 유기오염물질(POPs, persistent organic pollutants)과 금속을 흡착할 수 있다. 본 연구에서는 생활하수처리장으로 유입된 미세플라스틱의 각기 다른 공법이 채용된 시설에서의 제거율을 비교, 검토하였다. 시료는 A2O(DNR), SBR(MSBR), 담체(DeNiPho)공법으로 운영되는 합류식 생활하수처리장 세 곳을 대상으로 유입수, 방류수, 슬러지 케잌을 채취했다. Table 1에 분석결과를 제시하였다. 방류수와 슬러지 케잌에 존재하는 미세플라스틱의 합이 유입수에 존재하는 미세플라스틱의 양과 큰 차이를 보이는 것은 관로, 여과장치, 담체 등에 미세플라스틱이 잔존하고 있음을 보여주고 있다. 제거율은 SBR(MSBR)이 가장 높았으며, 담체(DeNiPho), A2O(DNR)가 뒤를 이었다.

해양에서의 크기 5mm미만인 미세플라스틱은 선박･어업에 사용하는 도료, 타이어, 어망 등에서 발생한다. 이렇게 발생된 미세플라스틱은 우리나라 서남해안에 발달된 개펄에 침적할 것이며, 개펄에 침적된 미세플라스틱은 개펄 생태계에 영향을 미칠 것으로 사료된다. 본 연구에서는 김 양식장과 낙지 채취 개펄을 대상으로 깊이별로 미세플라스틱의 정성･정량 분석을 실시하였다. Table 1은 검출된 미세플라스틱의 결과이다. 김 양식장 인근의 개펄에 비해 낙지 채취 개펄에서 섬유상물질이 다량 검출되었고, 낙지 채취 개펄에 비해 김 양식장 인근의 개펄에서 비교적 많은 양의 타이어 분진이 검출되었다. 이와 같은 결과는 김 양식장과 낙지 채취 개펄에서의 생산활동의 차이에서 유래된 것으로 사료된다.

전 세계적으로 플라스틱의 사용량은 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 그 결과, 해양쓰레기 중 플라스틱의 비중은 60~80%로써 높은 비중을 차지하고 있다. 플라스틱 중에서도 미세플라스틱은 5mm 미만의 플라스틱 조각으로서 인위적으로 제조된 1차 미세플라스틱과 물리･화학적으로 인한 파쇄나 분해에 의한 2차 미세플라스틱으로 나눌 수 있다. 이러한 미세플라스틱은 생물증폭(Biomagnification)과 생물농축(Bioaccumulation)이 우려되고 있다. 최근 미세플라스틱의 관심이 대두되면서 미세플라스틱의 정량･정성분석에 대한 문헌이 증가하는 추세이지만, 정량에 사용하는 단위는 연구자마다 상이하여 상호 비교가 어려운 현실이다. 또한 시료의 상태에 따라 유기물분해, 밀도차선별을 선별적으로 적용해야 한다. 특정 환경매체에서 정량･정성분석의 결과는 배출원별 배출량과 함께 고려해야 한다. 국외의 경우 미세플라스틱의 배출원별 배출량에 관한 연구가 이미 진행되었으나, 우리나라의 경우 관련된 연구는 찾아볼 수 없다. 이에 본 연구에서는 국외 선행연구에서 사용한 기법을 적용하여 우리나라에서 배출되는 미세플라스틱의 양을 추정하였다. 그 결과, 1차 미세플라스틱 배출량이 2차 미세플라스틱 배출량보다 약 10배 많은 것으로 나타났다.