학문
근면한슴새140
미세플라스틱이 해양 생태계 먹이사슬에 미치는 영향과 생물 농축 과정이 궁금
최근에 해양 오염 문제에 관심을 갖게 되었는데 5mm 미만의 미세플라스틱이 단순히 바달를 떠다니는것을 넘어 플랑크돈부터 시작해 상위 포식자인 대형 어류와 결국 인간에게까지 도달한다는 사실을 알게 되었습니다. 구체적으로 미세플라싁이 해양 생물의 체내의 흡수되었을 때 배출되지 않고 축적되는 물리적/화학적 이유는 무엇이고 이러한 현상이 실제 인간의 건강에 어떤 치명적인 질병을 유발할 수 있는지 환경 보건학점 관점에서 상세하게 설명해주세요.
3개의 답변이 있어요!
사실 미세플라스틱이 생물체 밖으로 배출되지 않고 쌓이는 데에는 물리적인 요소도 있지만 화학적인 요소도 있습니다.
먼저 물리적으로 본다면 미세플라스틱의 크기가 5mm 미만, 특히 나노 단위로 작아지면 장벽을 통과하기 쉬워집니다. 소화기관을 통과해 혈액이나 림프계로 유입되고, 세포막을 직접 통과하여 간, 비장, 심지어 뇌 조직까지 침투해 물리적으로 박히는 것입니다.
그런데 생물체의 배설 시스템은 유기물이나 수용성 노폐물 처리에 최적화되어 있기 때문에 플라스틱은 분해되지 않는 고체 입자로 소화 효소로 녹일 수 없고, 조직에 박힌 경우 자연적인 배출 경로 자체가 없습니다.
게다가 화학적으로 보면 플라스틱은 플라스틱은 물과 섞이지 않는 소수성 성질이 강합니다. 이는 바닷속에 떠다니는 유기오염물질을 자석처럼 끌어당겨 표면에 흡착시킵니다.
여기에 미세플라스틱과 그에 붙은 독성 물질들은 지방에 잘 녹는 성질이 있는데, 생물체의 지방 조직은 이런 물질을 저장하기에는 최적의 장소가 되고, 한 번 지방에 녹아 들어간 성분은 대사 과정을 통해 쉽게 빠져나가지 않습니다.
그런데 사실 현재 미세플라스틱으로 인해 인정된 손상은 없습니다.
그러나 플라스틱 가소제는 호르몬과 유사한 구조를 가지기 때문에 내분비계 교란 가능성이 있고, 체내에 박힌 이물질을 제거하기 위해 면역 세포가 과잉 반응하며 만성 염증이 발생할 수 있으며, 나노플라스틱은 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있다는 연구 결과가 있는 결과적으로는 알츠하이머나 파킨슨병과 같은 퇴행성 신경 질환의 원인이 될 수도 있습니다.
채택된 답변미세플라스틱은 표면적이 넓고 소수성인 물리적 특성 때문에 바닷속 유기 오염 물질을 흡착하여 고농도의 독성 물질을 함유한 상태로 플랑크톤과 같은 하위 영양 단계 생물에게 섭취되어 체외 배출되지 않고 축적됩니다. 입자 크기가 작을수록 소화관 벽을 통과해 혈류나 림프계로 침투하는 전이 현상이 발생하며 지방 조직에 친화력이 높은 화학적 성질로 인해 상위 포식자로 갈수록 농도가 기하급수적으로 높아지는 생물 농축 과정을 거칩니다. 환경 보건학적 관점에서 이를 섭취한 인간은 체내 유입된 미세플라스틱이 내분비계를 교란하는 환경 호르몬으로 작용하여 생식 기능 저하와 면역 체계 이상을 겪을 수 있으며 미세 염증 반응이 만성화될 경우 세포 손상을 유발하여 암 발생률을 높이는 치명적인 요인이 됩니다. 특히 혈관 내벽에 상처를 내거나 신경계 독성을 유발하여 인지 기능 저하와 같은 퇴행성 질환을 촉진할 수 있다는 연구 결과는 미세플라스틱이 단순한 이물질을 넘어 생물학적 안전성을 위협하는 심각한 오염원임을 시사합니다.
안녕하세요. 김홍준 전문가입니다.
1. 체내 축적의 물리적·화학적 메커니즘
미세플라스틱이 생물체 내에서 배출되지 않고 조직에 잔류하는 이유는 크게 두 가지 관점에서 설명됩니다.
물리적 전이(Translocation): 미세플라스틱의 크기가 나노 단위로 작아질 경우 소화관의 상피 세포벽을 통과하여 혈관이나 림프계로 직접 유입됩니다. 이렇게 혈류에 올라탄 입자는 간, 비장, 심지어 뇌혈관장벽까지 통과하여 특정 장기에 물리적으로 박혀 고착화됩니다.
화학적 흡착 및 용출(Vector Effect): 플라스틱은 소수성(Hydrophobic)이 강해 바닷속에 부유하는 잔류성 유기오염물질(POPs), 즉 PCBs나 DDT 같은 독성 물질을 자석처럼 끌어당겨 표면에 농축시킵니다. 체내로 들어온 미세플라스틱은 이 독성 물질들을 조직 내부에서 용출시키는 매개체 역할을 하며 동시에 플라스틱 제조 시 첨가된 프탈레이트, 비스페놀A 등의 내분비계 교란 물질을 지속적으로 방출합니다.
2. 해양 먹이사슬을 통한 생물 농축 과정
해양 생태계에서는 생물 농축(Bioaccumulation)과 생물 농축 심화(Biomagnification)가 동시에 일어납니다. 생태계 하위 포식자(플랑크톤, 조개류)가 섭취한 미세플라스틱은 배설되지 않고 체내에 쌓이며 이를 섭취하는 상위 포식자(어류)는 먹이뿐만 아니라 아가미를 통한 흡입으로 더 많은 양을 축적하게 됩니다. 먹이사슬의 층위가 높아질수록 개별 개체가 섭취하는 플라스틱의 절대량과 그에 흡착된 독성 물질의 농도는 기하급수적으로 증가하며 결국 최종 포식자인 인간은 가장 고농도의 오염원에 노출됩니다.
3. 인체에 미치는 치명적 위해성
미세플라스틱 섭취가 인체 보건에 미치는 핵심적인 위험 요소는 다음과 같습니다.
만성 염증 및 세포 독성: 장기 내에 박힌 미세 입자는 면역 세포의 과도한 활성을 유발하여 만성 염증 반응을 일으킵니다. 이는 세포 내 산화 스트레스를 높여 DNA 손상을 유발하고 장기적으로는 암세포 발생의 단초가 됩니다.
내분비계 교란(Endocrine Disruption): 용출된 화학 첨가물들은 호르몬 수용체와 결합하여 가짜 신호를 보냅니다. 이는 생식 능력 저하, 기형아 출산, 갑상선 질환 등 대사 체계 전반에 심각한 오류를 야기합니다.
신경 독성 및 인지 기능 저하: 최근 연구에 따르면 미세플라스틱이 뇌 조직에 축적될 경우 신경 세포 간의 신호 전달을 방해하고 신경 염증을 유발하여 퇴행성 뇌 질환의 위험을 높일 수 있다는 결과가 보고되고 있습니다.