December 13,2019

동북아 대기오염이 태평양에 영향

적도 바다 용존 산소량 떨어뜨린다

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동아시아에서 발산되는 대기오염이 수천마일 떨어진 태평양 적도 바다의 용존 산소량을 떨어뜨리고, 이로 인해 지구생태계에 부정적인 연쇄반응을 일으킨다는 사실이 처음으로 밝혀졌다.

미국 조지아공대 지구대기과학대 연구진은 대기화학과 생물지리화학, 대양 순환을 기반으로 한 새로운 연구 모델을 이용, 1970년대부터 이 같은 현상이 발생해 왔다는 사실을 밝혀내 ‘네이처 지구과학’(Nature Geoscience) 16일자에 발표했다.

이 대학 다카 이토(Taka Ito) 교수는 “대양의 산소 수치가 시간이 지남에 따라 변화한다는 사실이 점차 널리 알려지고 있다”며, “그 이유 중 하나는 따뜻한 환경 때문으로 물이 따뜻해 지면 가스를 덜 함유하게 되는데, 적도 태평양에서는 온도 변화로 설명할 수 있는 한계치보다 훨씬 더 빠르게 산소 수치가 떨어지고 있다”고 말했다.

오염물질이 영양 과다 공급해 바다 속 용존산소 줄어

연구팀은 이번 보고에서 산업활동으로 생긴 대기 오염이 동아시아 부근 대양에서 어떻게 해양 생물의 필수 영양소인 철분과 질소 수치를 올리는가를 서술했다. 대양의 조류가 이 영양소들을 열대지역으로 운반하면 광합성을 하는 식물성 플랑크톤이 이를 소비하게 된다.

열대지역의 식물성 플랑크톤은 대기 중에 많은 산소를 뿜어내지만, 영양소를 과도하게 소비하면 대양의 표면 아래 깊은 곳에서 용존(溶存) 산소량을 줄어들게 하는 부정적 영향을 준다.

철분 오염물질이 조류를 따라 태평양을 순환하는 모습을 보여주고 있다.  ⓒ Georgia Institute of Technology

철분 오염물질이 조류를 따라 태평양을 순환하는 모습을 보여주고 있다. ⓒ Georgia Institute of Technology

이토 교수는 “바다 표면에서 광합성이 한층 활발하면 많은 유기물질이 생산되고 이들 중 일부는 바다 속으로 가라앉는다”며, “유기물질이 가라앉으면 바다 속 박테리아들이 이를 소비하게 되는데 이들도 인간처럼 산소를 마시고 이산화탄소를 배출하므로 바다 속 용존 산소가 급감하게 된다”고 설명했다.

이 같은 과정은 태평양의 전 지역에서 일어나지만 용존 산소량이 이미 많이 줄어든 열대지역 바다가 가장 많이 언급되고 있다.

조류 따라 수천Km 순환하며 생태계에 영향

공동연구자인 조지아테크 지구대기과학대 및 화학 생체분자공대 아타나시오스 니니스(Athanasios Nenes) 교수는 이번 연구가 인간의 산업활동에 따른 충격이 어디까지 미칠 수 있는지를 밝힌 첫번 째 연구라고 말했다.

니니스 교수는 “과학계에서는 대기오염의 영향이 그 오염물질이 쌓이는 부근에만 미칠 것이라고 생각해 왔으나 이번 연구는 오염물질 중 하나인 철분이 대양을 순환해 수천킬로미터 떨어진 생태계에 영향을 미친다는 사실을 보여준다”고 말했다.

지구촌의 기후변화가 향후 산소 수치에 영향을 줄 것이라는 증거들이 쌓여가는 중에 이토와 니니스 교수팀은 열대 대양지역의 산소 수치가 왜 1970년대부터 줄어들게 되었는지를 설명할 수 있는 증거들을 찾기 위해 분주히 움직였다.

대기오염 먼지가 열대 해양의 생태계에 미치는 영향을 규명한 조지아 공대 다카 이토 교수(왼쪽)와 아타나시오스 니니스 교수. 사진 제공 Rob Felt / Gary Meek ⓒ ScienceTimes

대기오염 먼지가 열대 해양의 생태계에 미치는 영향을 규명한 조지아 공대 다카 이토 교수(왼쪽)와 아타나시오스 니니스 교수. 사진 제공 Rob Felt / Gary Meek

연구팀은 이 과정을 이해하기 위해 대기화학과 생물지구화학, 대양 순환을 결합한 새로운 연구모델을 만들었다. 이 모델은 북태평양에 모인 철분이 많은 오염된 먼지가 대양의 조류에 의해 동쪽의 북아메리카쪽으로 이동했다 해안을 따라 내려가 다시 적도부근으로 향하는 모습을 잘 보여주고 있다. 이 모델을 이용해 해수 온도와 조류의 가변성과 같은 산소 수치에 영향을 주는 다른 요소들도 설명이 가능했다.

바다 서식 환경의 변화로 인류 식량자원 위협

해수의 온난화든 철분 오염의 증가든 어떤 이유로 인해 산소 희박 영역이 늘어나면 해양생태계에 큰 영향을 미치게 된다. 이토 교수는 “많은 생물체들이 바다의 용존 산소에 의지해 살아가고 있는데 산소가 줄어들면 해양 생물체의 서식 환경이 변화될 것”이라고 우려했다. 깊은 바다의 산소 희박 영역은 때때로 해안지역에까지 확장돼 물고기나 게와 같은 해양생물체를 죽게 하거나 개체 수를 감소시킨다. 이토 교수는 산소 희박 영역이 늘어남에 따라 해양생물체의 ‘혈중 산소 감소’ 사태도 자주 일어난다고 말했다.

광합성 플랑크톤의 증가도 ‘양날의 칼’이라는 게 이토 교수의 지적이다. 그는 “식물성 플랑크톤은 대양을 살아 움직이게 하는 필수 요소로서 먹이사슬의 기본이 되고 대기 중의 이산화탄소를 흡수하는 역할을 한다”며, “그러나 오염으로 인해 과도한 영양분이 공급되면 이것을 분해하는 과정에서 깊은 바다 속의 산소가 급감하게 되는데, 이 깊은 바다 속에 있는 산소는 쉽게 대체되지 않는다”고 밝혔다.

이번 연구는 먼지가 오염물질을 운반한다는 사실도 확실하게 밝혀주었다.

니니스 교수는 “먼지는 인체 건강에 큰 영향을 주기 때문에 많은 관심을 끌지만 이번 연구를 통해 먼지가 이전에는 전혀 이해하지 못 했던 방식으로 대양의 건강에 엄청난 영향을 미친다는 사실을 알게 됐다”며, “인류의 주요 식량자원인 해양 생태계의 건강을 유지하기 위해 우리가 무엇을 해야 할 지를 제시해 준다”고 강조했다.

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