식물에 흡수된 미세플라스틱…대를 이어 전달된다

조인준 기자 / 기사승인 : 2024-02-13 16:07:30
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토양에서 열매로, 열매에서 사람으로
미세·나노플라스틱 순환 가능성 제시
▲열매를 통해 식물 후세대로 전이된 나노플라스틱 (자료=한국연구재단)

식물이 토양에서 흡수한 미세·나노플라스틱이 열매를 통해 다음 세대로 전이된다는 사실이 확인됐다.

13일 건국대학교 안윤주 교수연구팀은 완두를 대상으로 미세·나노플라스틱의 이동을 관찰해보니 미세·나노플라스틱에 노출된 식물에서 생산된 열매와 그 열매에서 성장한 후세대 식물에서도 플라스틱이 확인됐다고 밝혔다. 미세플라스틱은 5밀리미터(㎜) 이하의 작은 플라스틱 조각이고, 나노플라스틱은 1마이크로미터(㎛) 미만의 플라스틱 조각이다.

식물은 인간과 동물의 중요한 식자원이다. 식물이 흡수한 미세·나노플라스틱은 먹이사슬을 통해 토양생태계로 전달될 수 있기 때문에 식물 내 미세·나노플라스틱의 이동에 관한 연구가 필요하다.

앞서 연구팀은 식물이 토양에서 미세·나노플라스틱을 흡수하는 기작을 규명한 바 있다. 이 연구실험을 통해 식물이 흡수한 미세·나노플라스틱이 줄기와 잎 등 식물의 상부조직까지 도달하는 것을 확인했다. 하지만 미세·나노플라스틱에 노출된 식물의 열매가 후세대로 나노플라스틱을 전이시키는지에 대해서는 불확실했다.

이에 연구팀은 중요 식량자원이자 독성연구 표준시험종인 완두를 대상으로 실험에 착수했다. 미세·나노플라스틱에 노출시킨 완두에서 맺은 열매가 다음 세대로까지 미세플라스틱을 전이시키는지 확인하기 위해서였다. 

연구팀은 200㎚ 크기의 형광 폴리스티렌 나노플라스틱으로 오염된 토양에 완두를 약 60일간 성장시킨 후 완두콩을 수확했다. 수확한 완두콩의 배아와 떡잎을 공초점 레이저 주사 현미경을 통해 관찰한 결과 미세·나노플라스틱이 검출됐다. 수확한 완두콩은 미세플라스틱에 오염되지 않은 토양에 식재해 14일간 성장시킨뒤 관찰했더니, 표피보다 세포간 및 세포내 공간에서 더 많은 미세·나노플라스틱이 관찰됐다.

이는 미세·나노플라스틱이 외부에서 유입된 것이 아닌, 수확한 완두콩의 배아와 떡잎에 분포돼 있던 미세·나노플라스틱이 식물 전체 세포로 이동했음을 보여준 것이다. 즉, 미세·나노플라스틱에 직접 노출된 적 없는 후세대 식물도 어미세대를 통해 전이된 미세·나노플라스틱에 오염된다는 사실이 확인됐다.

안윤주 교수는 "이번 연구는 미세·나노플라스틱에 노출된 식물이 생산한 열매와 그 열매로부터 기인하는 후세대 식물로도 미세·나노플라스틱이 전이될 가능성을 확인시켜준 것"이라며 "이를 통해 미세·나노플라스틱이 토양을 통해 열매에 전이돼 소비자에게까지 도달할 수 있음을 시사한다"고 말했다.

연구진은 향후 연구에서 토양환경으로부터 식물로, 식물에서 열매로 전달되는 나노플라스틱을 정량화하는 연구를 통해 상위 생물종 또는 인간에게 이동하는 나노플라스틱의 양을 추정할 계획이다.

과학기술정보통신부와 교육부, 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업 및 이공분야학문 후속세대양성사업으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 위험물학회지(Journal of Hazardous Materials) 1월 14일자에 게재됐다.

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