생수에는 이전에는 셀 수 없었던 수십만 개의 작은 플라스틱 조각이 포함될 수 있습니다.

최근 몇 년 동안 미세플라스틱으로 알려진 작은 입자가 극지방의 얼음부터 토양, 식수, 음식에 이르기까지 지구상 모든 곳에서 기본적으로 나타나고 있다는 우려가 커지고 있습니다. 플라스틱이 점점 더 작은 조각으로 분해될 때 형성되는 이러한 입자는 인간과 다른 생물에 의해 소비되고 있으며 잠재적인 건강 및 생태계 영향은 알려지지 않았습니다. 연구의 주요 초점 중 하나는 생수입니다. 각 용기에는 수만 개의 식별 가능한 파편이 포함되어 있는 것으로 나타났습니다.

이제 새롭게 개선된 기술을 사용하여 연구자들은 완전히 새로운 플라스틱 세계, 즉 잘 알려지지 않은 나노플라스틱의 영역, 훨씬 더 분해된 미세플라스틱의 산란에 들어섰습니다. 그들은 처음으로 생수에서 이러한 미세한 입자의 수를 세고 식별했습니다. 그들은 평균적으로 1리터에 약 240,000개의 감지 가능한 플라스틱 조각이 포함되어 있다는 사실을 발견했습니다. 이는 주로 더 큰 크기를 기반으로 한 이전 추정치보다 10~100배 더 많은 수치입니다.

해당 연구는 최근 저널에 게재되었습니다. 국립과학원(National Academy of Sciences)의 간행물.

나노플라스틱은 너무 작아서 미세플라스틱과 달리 장과 폐를 통과해 직접 혈류로 들어가 그곳에서 심장과 뇌를 포함한 장기로 이동할 수 있습니다. 그들은 개별 세포에 침입하여 태반을 통과하여 태아의 몸으로 들어갈 수 있습니다. 의학자들은 다양한 생물학적 시스템에 미칠 수 있는 영향을 연구하기 위해 경쟁하고 있습니다.

“이전에는 이곳이 미지의 어두운 지역이었습니다. 독성 연구는 단지 거기에 무엇이 있는지 추측하는 것뿐이었습니다”라고 Columbia University’s Lamont-Doherty Earth Observatory의 환경 화학자이자 연구 공동 저자인 Beizhan Yan은 말했습니다. “이것은 이전에 우리에게 노출되지 않았던 세계를 들여다볼 수 있는 창을 열어줍니다.”

전세계 플라스틱 생산량은 연간 4억 미터톤에 육박하고 있습니다. 매년 3천만 톤 이상이 물이나 땅에 버려지고 있으며, 합성 섬유를 비롯한 플라스틱으로 만든 많은 제품은 사용 중에도 입자를 배출합니다. 천연 유기물과 달리 대부분의 플라스틱은 비교적 양성 물질로 분해되지 않습니다. 그들은 단순히 동일한 화학적 조성을 지닌 점점 더 작은 입자로 나누고 재분배합니다. 단일 분자를 넘어 얼마나 작아질 수 있는지에 대한 이론적 한계는 없습니다.

미세플라스틱은 5mm(1/4인치 미만)부터 1마이크로미터(100만분의 1미터 또는 1/25,000인치)까지의 조각으로 정의됩니다. (사람 머리카락의 지름은 약 70마이크로미터입니다.) 1마이크로미터 미만의 입자인 나노플라스틱은 10억분의 1미터 단위로 측정됩니다.

생수에 들어 있는 플라스틱은 2018년 연구에서 리터당 평균 325개의 입자가 발견된 이후 크게 대중 문제가 되었습니다. 이후 연구에서는 그 숫자를 여러 번 곱했습니다. 과학자들은 지금까지 계산한 것보다 더 많은 것이 있을 것이라고 의심했지만 좋은 추정치는 나노 세계의 경계인 1마이크로미터 미만의 크기에서 중단되었습니다.

“사람들은 나노 입자를 보는 방법을 개발했지만 그들은 자신이 무엇을 보고 있는지 몰랐습니다.”라고 새로운 연구의 수석 저자이자 컬럼비아 대학원생인 Naixin Qian이 말했습니다. 그녀는 이전 연구에서 나노 질량에 대한 대량 추정치를 제공할 수 있었지만 대부분의 경우 개별 입자를 계산할 수 없었고 어느 ​​것이 플라스틱인지 또는 다른 것인지 식별할 수 없었다고 지적했습니다.

새로운 연구는 컬럼비아 생물물리학자인 연구 공동 저자인 Wei Min이 공동 발명한 유도 라만 산란 현미경이라는 기술을 사용합니다. 여기에는 특정 분자가 공명하도록 조정된 두 개의 동시 레이저를 사용하여 샘플을 프로빙하는 작업이 포함됩니다. 연구진은 7가지 일반 플라스틱을 대상으로 결과를 해석하기 위해 데이터 기반 알고리즘을 만들었습니다. Min은 “감지하는 것과 무엇을 감지하고 있는지 아는 것은 별개의 문제입니다.”라고 말했습니다.

연구원들은 미국에서 판매되는 세 가지 인기 생수 브랜드(어떤 브랜드인지는 밝히지 않음)를 테스트하여 크기가 100나노미터에 불과한 플라스틱 입자를 분석했습니다. 그들은 리터당 110,000~370,000개의 입자를 발견했으며 그 중 90%는 나노플라스틱이었습니다. 나머지는 미세플라스틱이었습니다. 그들은 또한 7가지 특정 플라스틱 중 어떤 것이 무엇인지 결정하고 그 모양을 차트로 작성했는데, 이는 생물의학 연구에서 가치가 있을 수 있는 특성입니다.

일반적인 것 중 하나는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 PET였습니다. 많은 물병이 바로 이 소재로 만들어졌기 때문에 이는 놀라운 일이 아닙니다. (병에 담긴 탄산음료, 스포츠 음료, 케첩, 마요네즈 등의 제품에도 사용됩니다.) 병을 압착하거나 열에 노출되면 약간 떨어져 나가면서 물에 들어갈 가능성이 있습니다. 최근 한 연구에 따르면 캡을 반복적으로 열거나 닫을 때 많은 입자가 물에 들어가고 작은 조각이 마모되는 것으로 나타났습니다.

그러나 PET는 나일론의 일종인 폴리아미드에 비해 압도적이었습니다. 아이러니하게도 Beizhan Yan은 아마도 물을 병에 담기 전에 정수하는 데 사용되는 플라스틱 필터에서 나온 것일 수 있다고 말했습니다. 연구진이 발견한 다른 일반적인 플라스틱으로는 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리메틸메타크릴레이트 등이 있으며 모두 다양한 산업 공정에 사용됩니다.

다소 충격적인 생각: 연구원들이 검색한 7가지 플라스틱 유형은 샘플에서 발견된 전체 나노입자의 약 10%만을 차지했습니다. 그들은 나머지가 무엇인지 전혀 모릅니다. 만약 그것들이 모두 나노플라스틱이라면, 리터당 수천만 개가 될 수 있다는 뜻입니다. 그러나 저자들은 “단순해 보이는 물 샘플 내부의 복잡한 입자 구성을 나타내는” 거의 모든 것이 될 수 있다고 썼습니다. “천연 유기물의 공통 존재는 확실히 신중한 구별이 필요합니다.”

연구자들은 이제 생수 그 이상에 도달하고 있습니다. Min은 “연구해야 할 나노플라스틱의 세계는 엄청나게 넓습니다.”라고 말했습니다. 그는 질량으로 보면 나노플라스틱은 마이크로플라스틱보다 훨씬 적은 양을 차지하지만 “중요한 것은 크기가 아닙니다. 숫자입니다. 왜냐하면 작은 것들이 더 쉽게 우리 몸에 들어갈 수 있기 때문입니다.”라고 말했습니다.

무엇보다도 연구팀은 생수보다는 훨씬 적지만 미세 플라스틱을 함유한 것으로 밝혀진 수돗물을 살펴볼 계획입니다. Beizhan Yan은 사람들이 세탁할 때 폐수로 흘러 들어가는 미세 플라스틱과 나노 플라스틱을 연구하는 프로젝트를 진행하고 있습니다. 지금까지 그가 계산한 바에 따르면 많은 품목을 구성하는 합성 물질에서 10파운드당 수백만 개가 배출되는 것으로 나타났습니다. (그와 동료들은 상업용 및 주거용 세탁기의 오염을 줄이기 위한 필터를 설계하고 있습니다.) 팀은 곧 남극 서부를 걸어서 횡단하는 영국 협력자들이 현재 수집하고 있는 눈 속의 입자를 식별할 것입니다. 그들은 또한 환경 건강 전문가와 협력하여 다양한 인체 조직에서 나노플라스틱을 측정하고 발달 및 신경학적 영향을 조사하고 있습니다.

Qian은 “이렇게 많은 것을 발견한 것은 전혀 예상치 못한 일이 아닙니다”라고 말했습니다. “아이디어는 작아질수록 더 많은 것들이 있다는 것입니다.”

이 연구는 컬럼비아 화학과의 Xin Gao와 Xiaoqi Lang이 공동 집필했습니다. Lamont-Doherty의 Huipeng Deng 및 Teodora Maria Bratu; Columbia의 Mailman 공중 보건 학교의 Qixuan Chen; Rutgers University의 Phoebe Stapleton이 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240108153132.htm