유기물 분해로 인해 해달 퇴적물에 유기 오염 물질이 농축됩니다.

Nature Communications 14권, 논문 번호: 2012(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

심해 퇴적물에 폴리염화비페닐(PCB)과 같은 잔류성 유기 오염물질(POP)이 매장되어 과거 배출량의 60%를 차지합니다. 그러나 심해에서의 발생에 대한 경험적 데이터는 거의 없습니다. 따라서 심해 POP 흡수원에 대한 추정치는 불확실합니다. 바다의 가장 깊은 부분을 대표하는 해달 해구는 유기 탄소 매장 및 분해를 위한 핫스팟입니다. POP는 유기 탄소로 유리하게 분할되어 트렌치를 오염 물질의 중요한 흡수원으로 만듭니다. 여기서 우리는 PCB가 아타카마 해구의 해달(7720-8085m) 퇴적물과 비해달(2560-4050m) 퇴적물 모두에서 발생한다는 것을 보여줍니다. 퇴적물 건조 중량으로 표준화된 PCB 농도는 현장 전체에서 유사했지만, 퇴적물 유기 탄소로 표준화된 농도는 분해된 하달 퇴적물에서 퇴적물의 불활성 유기 탄소 분획이 증가함에 따라 기하급수적으로 증가했습니다. 우리는 해달 트렌치에서 독특한 증착 역학과 유기 탄소의 증가된 회전율이 지구상의 가장 깊은 곳에서 POP 농도를 증가시키는 것을 제안합니다.

인간이 만든 잔류성 유기 오염물질(POP)은 심해1,2,3,4,5를 포함하여 지구상 모든 곳에서 발견됩니다. 이러한 위험 물질은 환경에 잔류하고 장거리 운송을 거치게 만드는 물리화학적 특성을 가지고 있습니다6. 따라서 POP는 발생원에서 멀리 떨어져 있고 사용이 금지되고 1차 배출이 중단된 후에도 오랫동안 해양 생물에 해를 끼칠 가능성이 있습니다. 예를 들어, 산업용 화학물질인 폴리염화비페닐(PCB)의 전 세계 배출량은 1970년대 중반에 금지되면서 크게 감소했습니다7. 그러나 PCB는 최근 전 세계 범고래 개체수의 50% 이상에 대한 번식과 생존 능력을 위협하는 것으로 나타났습니다. 이는 사용 후 거의 50년이 지나고 배출량이 최고조에 이르렀습니다8. PCB는 인간과 동물 모두에게 건강에 심각한 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 이는 생식계와 면역체계에 해를 끼치며 발암성이 있습니다(스톡홀름 협약). PCB는 생물축적되어 결과적으로 인간을 포함한 먹이사슬의 최상위 소비자에게 유해한 농도에 도달할 수 있습니다.

대부분의 POP는 물에 잘 녹지 않으며 물기둥의 유기 탄소로 유리하게 분배됩니다. 예를 들어, PCB는 물에서 식물성 플랑크톤으로 분리되면서 최대 1,000,000배 농축됩니다9. 생물학적 펌프는 입자에 흡착된 POP를 해양 표면에서 심해층으로 그리고 궁극적으로 저서 퇴적물로 수직으로 내보내는 것을 촉진합니다10. 북극해 수주 내 POP의 수직 프로파일은 북극 심해층의 긴 체류 시간과 함께 가라앉는 입자와 함께 이동한 결과 깊이에 따라 농도가 증가하는 것으로 나타났습니다1,11. 대서양과 인도양에서 수심 3,000m까지 수행된 다른 연구에서는 해류가 POP를 더 깊은 수층으로 이동시키는 데 중요한 역할을 할 수 있다는 결론을 내렸습니다. 심해는 POPs10의 중요한 흡수원으로 간주되며, 해양 퇴적물에 PCB가 매장되는 것은 1930년대 생산이 시작된 이래 누적 배출량의 60%에 해당하는 것으로 추정됩니다2. 그러나 이러한 평가는 심해에서 매우 제한된 수의 측정을 기반으로 하며 가장 깊은 바다의 퇴적물에서 POP의 발생에 대한 경험적 데이터는 거의 없습니다.

하달 해구는 깊이가 6~11km에 달하고 해저의 약 1%에 해당하는 3.44×106km2의 면적을 차지하는 세계 해양의 가장 깊은 부분을 나타냅니다13. 트렌치 시스템은 유기 물질의 수집기 역할을 합니다. 이 과정은 조석으로 인한 내부 침수14 및 내리막 중력에 의한 퇴적물 변위15에 의해 촉진됩니다. 보다 연속적인 내리막 물질 이동과는 별개로, 일반적으로 지진에 의해 유발되는 이전에 퇴적된 많은 양의 물질의 뚜렷하고 갑작스러운 이동이 트렌치 축을 따라 발생할 수 있습니다. 210Pbex(과잉 210Pb의 감마선 분광법) 프로파일에 대한 자세한 조사를 통해 이러한 "대량 낭비" 현상이 아타카마 해구의 물질 퇴적에 크게 기여하는 것으로 나타났습니다15. 해달 퇴적물은 극도의 정수압에서 번성하는 풍부한 미생물 생명체를 보유하고 있으며16,17,18 인접한 심해 퇴적물과 비교하여 유기 탄소의 더 높은 분해 속도를 지원하는 것으로 밝혀졌으며 속도는 종종 대륙 경사면과 가장자리에서 발생하는 값에 따라 확장됩니다19 ,20. 그러나 해달 탄소 광물화 속도는 i) 표층 해양 생산19, ii) 퇴적 물질14에 집중하거나 선별할 수 있는 지역 수심 측량 및 수로 조건, iii) 유물을 이동시키는 드문 대량 낭비 사건의 발생 및 신선도에 따라 트렌치 시스템 내에서 그리고 사이에서 상당히 다릅니다. 트렌치 축19,21에 불안정한 유기 물질.