새로운 선구적인 연구에서 연구원들은 상점에서 판매되는 생수에 이전에 추정된 것보다 10~100배 더 많은 플라스틱 조각이 포함될 수 있다는 사실을 발견했습니다. 나노 입자는 너무 작아서 현미경으로 볼 수 없습니다.
인간 머리카락 평균 너비의 1,000분의 1인 나노플라스틱은 너무 작기 때문에 소화관이나 폐 조직을 통해 혈류로 이동하여 잠재적으로 유해한 합성 화학 물질을 몸 전체와 세포에 퍼뜨릴 수 있다고 전문가들은 말합니다.
새로운 연구에 따르면, 표준 크기 생수 2개에 해당하는 1리터의 물에는 7가지 유형의 플라스틱에서 평균 240,000개의 플라스틱 입자가 포함되어 있으며, 이 중 90%는 나노플라스틱이고 나머지는 마이크로플라스틱인 것으로 확인되었습니다.
미세플라스틱은 0.2인치(5밀리미터) 미만에서 1/25,000인치(1마이크로미터)까지의 범위를 가질 수 있는 폴리머 조각입니다. 더 작은 것은 10억분의 1미터 단위로 측정해야 하는 나노플라스틱입니다.
“이 연구는 매우 인상적이라고 말하고 싶습니다. 그들이 이 연구에 투입한 작업은 정말 심오했습니다. 저는 그것을 획기적이라고 부르고 싶습니다.” 펜실베이니아주 이리에 위치한 Penn State Behrend의 지속 가능성 담당 이사인 Sherri “Sam” Mason은 말했습니다. 그는 이번 연구에는 참여하지 않았습니다.
이번 발견은 독성 물질에 노출을 줄이기 위해 수도물을 유리나 스테인리스 스틸 용기에 담아 마시라는 오랫동안 계속되어온 전문가들의 조언을 뒷받침해준다고 메이슨은 말했습니다. 그 조언은 다른 플라스틱에 포장된 음식과 음료에도 적용된다고 그녀는 덧붙였습니다.
“사람들은 플라스틱을 부서지는 것으로 생각하지 않지만 실제로는 그렇습니다.”라고 그녀는 말했습니다. “우리의 피부세포가 끊임없이 벗겨지고 있듯이, 거의 똑같은 방법으로 플라스틱은 상점에서 구입한 샐러드나 플라스틱으로 포장된 치즈를 담기 위해 플라스틱 용기를 열 때처럼 부서지는 작은 조각들을 끊임없이 흘리고 있습니다.”
나노플라스틱은 몇 개나 있나요?
메이슨은 2018년에 공동 저술한 연구의 공동 저자로, 9개 국가의 11개 브랜드가 판매하는 병물 샘플 93%에서 미세 및 나노 플라스틱의 존재를 처음으로 감지했습니다.
과거 연구에서 메이슨은 오염된 물 1리터에 인간의 머리카락보다 넓은 평균 10개의 플라스틱 입자와 300개의 작은 입자가 포함되어 있음을 발견했습니다. 그러나 5년 전에는 그 작은 얼룩을 분석하거나 더 많은 것이 있는지 알아낼 방법이 없었습니다.
“우리가 나노플라스틱의 존재를 몰랐던 것은 아닙니다. 우리는 그것들을 분석할 수 없었습니다.”라고 Mason은 설명했습니다.
월요일에 게시된 새로운 연구, 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 저널에서 컬럼비아 대학의 연구자들은 생수에 들어 있는 나노입자의 화학 구조를 보고, 계산하고, 분석할 수 있는 새로운 기술을 제시했습니다.
최근 연구 팀은 리터당 300개 대신에 미국에서 판매되는 세 가지 인기 생수 브랜드의 실제 플라스틱 조각 수가 110,000~370,000개(그 이상은 아니더라도)라는 사실을 발견했습니다. (저자들은 어떤 브랜드의 생수를 연구했는지 언급을 거부했습니다.)
Houlihan은 이메일에서 “그들은 아직 연구되지 않은 위험을 초래하는 아주 작은 플라스틱 입자에 인간이 광범위하게 노출되었음을 암시합니다.”라고 말했습니다. “ 영유아 및 어린이 발달 중인 두뇌와 신체가 종종 독성 노출로 인한 영향에 더 취약하기 때문에 가장 큰 위험에 직면할 수 있습니다.”
인간의 건강에 대한 위험
전문가들은 나노 플라스틱이 인간 건강에 가장 걱정되는 플라스틱 오염 종류라고 말합니다. 왜냐하면 이 극미량 입자들이 주요 장기의 개별 세포와 조직으로 침투할 수 있어 세포 과정을 방해하고 비스페놀, 프탈레이트, 화재 방지제, 퍼- 및 폴리플루오로화 물질 또는 PFAS, 그리고 중금속과 같은 내분비 장애 물질을 침전시킬 수 있기 때문입니다.
“이러한 화학 물질은 모두 플라스틱 제조에 사용됩니다. 따라서 플라스틱이 우리에게 들어오면 해당 화학 물질도 함께 운반됩니다. 그리고 신체의 온도가 외부보다 높기 때문에 이러한 화학 물질은 플라스틱 밖으로 이동하여 결국 우리 몸에 들어가게 됩니다.”라고 Mason은 설명했습니다.
“화학물질은 간, 신장, 뇌로 운반될 수 있으며 태반 경계를 넘어 태아에게까지 전달될 수도 있습니다.”라고 메이슨은 말했습니다.
연구진은 임신한 쥐를 대상으로 한 연구에서 임산부가 플라스틱 입자를 섭취하거나 흡입한 지 24시간 후에 발달 중인 아기의 뇌, 심장, 간, 신장 및 폐에서 플라스틱 화학 물질을 발견했다고 공동 저자이자 약리학 부교수인 Phoebe Stapleton이 말했습니다. 뉴저지 주 피스카타웨이에 있는 러트거스 대학교 어니스트 마리오 약학대학의 독성학 박사입니다.
“이 시점에서 인간 태반에서 마이크로플라스틱과 나노플라스틱이 발견됐다”고 스테이플턴은 말했다. “그들은 인간의 폐 조직에서 발견되었습니다. 그들은 인간의 대변에서 발견되었습니다. 인간의 혈액에서 발견됐어요.”
플라스틱이 함유할 수 있는 화학 물질 및 독성 금속 외에도 상대적으로 연구되지 않은 또 다른 영역은 플라스틱 중합체 자체도 신체에 해를 끼치는지 여부입니다.
“플라스틱의 새로운 개척은 플라스틱의 플라스틱 부분인 폴리머를 이해하는 것입니다.”라고 Mason은 말했습니다. “우리는 고분자가 인체 건강에 미치는 잠재적 영향을 이해하는 능력이 매우 제한적이었습니다. 그 수준까지 감지할 수 없었기 때문입니다. 이제 이 새로운 접근 방식을 통해 우리는 그렇게 할 수 있게 될 것입니다.”
CNN은 업계를 대표하는 국제생수협회(International Bottled Water Association)에 연구 결과에 대한 답변을 요청했습니다.
협회 대변인은 이메일을 통해 CNN에 "이 새로운 방법은 과학계에서 완전히 검토되어야 하며 우리 환경에서 나노플라스틱을 측정하고 정량화하기 위한 표준화된 방법을 개발하기 위해 더 많은 연구가 수행되어야 한다"고 말했습니다.
“현재 표준화된 방법이 부족하고 나노 및 미세 플라스틱 입자가 건강에 미칠 수 있는 잠재적 영향에 대한 과학적 합의가 없습니다. 따라서 식수에 함유된 이러한 입자에 대한 언론 보도는 소비자에게 불필요하게 겁을 주는 것 이상일 수 없습니다.”
당신은 어떤 플라스틱을 삼키고 있나요?
생수에서 나노입자를 식별하는 연구의 새로운 방법은 분자가 빛에 반응하여 진동하는 방식을 측정하여 세포의 화학적 구성을 분석할 수 있는 레이저 기반 기술인 라만 분광법의 수정된 버전에 의존합니다.
2008년에 SRS를 공동 발명한 콜럼비아 대학교 뉴욕시 케임브리지 캠퍼스의 화학 교수인 주 저자 웨이 민은 "변형된 버전인 촉진 라만 산란 현미경 또는 SRS는 '이전 신호를 여러 배로 증폭시키는 두 번째 레이저를 추가하여 이전에 보이지 않았던 나노입자를 감지할 수 있게 해줍니다"고 말했습니다.
Min은 “이 연구는 이 현미경을 나노플라스틱 세계에 적용한 최초의 연구입니다.”라고 말했습니다.
SRS는 이미지를 획기적으로 향상시켜 나노입자의 이미지를 명확하게 식별하고 캡처할 수 있습니다. 마이크로초 단위 기존 기술에 필요한 시간이 아니라 이미지화되는 조직에 해를 끼치지 않고 그렇게 할 수 있습니다.
“그러나 입자를 보는 것만으로는 충분하지 않습니다. 이것이 플라스틱인지 아닌지 어떻게 알 수 있습니까? 이를 위해 우리는 그것이 어떤 플라스틱인지 식별하고 분류할 수 있는 새로운 기계 기반 학습 기술을 개발했습니다.”라고 Yan은 말했습니다.
출판 당시 연구 알고리즘은 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등 7가지 유형의 플라스틱을 식별할 수 있었습니다.
“다른 연구에 따르면 우리는 생수에 들어 있는 대부분의 미세 플라스틱이 일반적으로 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 플라스틱으로 만들어진 플라스틱 병 자체의 누출로 인해 발생할 것으로 예상했습니다.”라고 컬럼비아 대학 화학 박사 과정 학생인 수석 저자 Naixin Qian이 말했습니다.
"그러나 우리는 실제로 물병 안에는 다양한 유형의 플라스틱이 들어 있으며, 플라스틱 유형마다 크기 분포가 다르다는 사실을 발견했습니다."라고 그녀는 말했습니다. "PET 입자는 더 컸지만 다른 입자는 200나노미터로 훨씬 더 작았습니다."
연구에 따르면 PET 플라스틱 입자들은 병의 뚜껑을 반복해서 열고 닫거나, 병을 짓이기거나, 차 안과 같이 열에 노출시키는 등의 방법으로 부서질 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.앞으로 해야 할 연구가 훨씬 더 많다
이제 나노플라스틱을 식별하고 분류할 수 있으므로 모든 종류의 질문에 대한 답을 연구하는 것이 가능해졌습니다. 예를 들어, 생수에 떠다니는 나노플라스틱이 병 자체에서 나온 것이 아니라면, 그것들은 어디에서 왔을까요? 컬럼비아 팀은 다른 나노플라스틱이 아마도 제조 공정의 일부로 오염된 원수에서 나올 수 있다는 가설을 조사하고 있습니다.
또 다른 중요한 질문: 생수와 수돗물 중 어느 것이 나노플라스틱과 화학 잔류물이 더 적습니까?
“여러 연구에서 수돗물의 미세플라스틱 수치가 낮다고 보고되었습니다. 따라서 일반적인 출처를 고려할 때 수돗물에서도 나노플라스틱 수준이 더 낮을 것으로 예상하는 것이 타당합니다.”라며 “우리는 현재 이에 대한 연구를 진행하고 있습니다.”라고 Yan은 말했습니다.
플라스틱 중합체와 내분비 교란 화학물질이 신체 세포에 들어가면 어떻게 됩니까? 침입자들은 남아서 세포 과정을 방해하거나 손상시켜 대혼란을 일으키고 있습니까? 아니면 신체가 침입자들을 쫓아내는 데 성공합니까?
Stapleton은 "우리는 이러한 미세 입자가 신체에 들어가는 것을 알고 있으며 더 작은 나노 입자의 훨씬 더 많은 비율이 세포에 들어가는 것을 알고 있지만 세포 내로 어디로 가는지, 무엇을 하는지 정확히 알지 못합니다."라고 Stapleton은 말했습니다. "그리고 그들이 다시 나올지, 어떻게 다시 나올지 우리는 모릅니다."
그러나 새로운 기술은 인체 조직 샘플을 분석하는 데 매우 적합하며 곧 몇 가지 답변을 제공할 것이라고 Min은 말했습니다.
“우리의 원시 데이터를 보면 실제로는 일련의 이미지입니다.”라고 Min은 말했습니다. "사실 우리는 입자가 특정 유형의 세포의 특정 위치에 들어갔는지 보여줄 수 있는 많은 데이터를 가지고 있으며, 그러면 공간에서 정확하게 그 위치를 찾을 수 있을 것입니다."
과학이 이와 같은 그리고 다른 질문들을 탐구하는 동안, '건강한 아기, 밝은 미래'의 Houlihan은 사람들이 플라스틱에 노출되는 것을 줄일 수 있는 일들이 있다고 말했습니다.
“우리는 플라스틱 용기에 담긴 음식과 음료를 섭취하는 것을 피할 수 있습니다. 우리는 천연 직물로 만든 옷을 입을 수 있고 천연 소재로 만든 소비자 제품을 구입할 수 있습니다.”라고 Houlihan은 말했습니다. "우리는 일상생활에서 플라스틱을 모아 가능할 때마다 대안을 찾을 수 있습니다."