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Korea Institute of Ocean Science & Technology

Global Change and Mercury

  • 조회 : 3550
  • 등록일 : 2014-01-22
Global Change and Mercury
글로벌 변화 시대에 수은이란

 

□ 2013년 9월 27일, SCIENCE (PERSPECTIVES)

 

2013년 10월에 100여개국 이상이 조인한 수은의 인간 사용/배출 감소에 관한 협약이 발효됨. 이는 전력 생산 설비에서 수은 배출을 최초로 규제했던 미국의 2011년 규정을 따른 것임. 지난 수십 년 동안 과학적 연구를 바탕으로 규제의 토대가 마련됨. 하지만, 글로벌 변화 시대에 환경 내 수은 농도 및 인간에 미치는 영향은 아직 불확실함. 사람이 배출하는 가장 큰 배출원은 석탄연소임. 석탄산업에 종사하는 인구는 전 세계적으로 1000-1500만에 달함. 야금장에서도 작업자가 금을 회수하는 동안 농축된 수은을 호흡하게 되어 매우 위험함.

 

대기로 배출된 대부분 수은은 6-12월에 이르는 긴 수명을 갖는 기체상태의 원소임(Hgº). 대기 중에 오래 머물게 되면 바람을 타고 범지구적 혼합과 수송이 가능해 짐. 수은은 대기 중 산화제(예, 브롬)와 반응하여 육지, 민물, 해양 시스템으로 빠르게 집적되는 고수용성 2가 수은(divalent mercury) 형태(species)를 띰. 2가 수은의 일부는 다시 원소 수은 (Hgº)으로 환원되고 대기 중으로 재방출됨. 나머지는 수십 년에서 수백 년 동안 토양과 해양을 통해 순환하다가 암석권(lithosphere)으로 격리됨.

 

역사적으로 볼 때 수은은 1800년대 중반 이래 대기 중 평균 농도가 5배 정도 증가했음. 로마시대 (antiquity) 이후 인간이 세계적으로 7-10배나 대기 중 수은농도를 증가시켜왔음. 모델링 및 관측이 이러한 증거를 제공함.

 

습지, 호수, 강, 바다에서 무기수은이 메틸화반응을 거치면 강력한 신경 독소인 메틸수은으로 변환됨. 메틸수은은 수은 중에서 먹이 사슬 각 단계마다 농축되는 유일한 형태임. 최상위 먹이사슬에 있는 육식어종에 이르면 해수 중 농도보다 100만 배 높음. 어류섭취는 야생 동물과 인간이 메틸수은에 노출되는 유일한 경로임.

 

무기 수은의 메틸화가 환경 내 수은 농도에 의해 결정되기 때문에 장기적으로 수은의 환경 배출을 감소시키면 인간과 야생동물의 메틸수은 노출을 감소시킬 수 있음. 역학(epidemiological) 연구에 따르면 메틸 수은에 노출된 아이들은 장기적인 신경인지부족(neuro-cognitive deficit)을 보이며, 어른들에게서는 손상된 심장이 관찰됨. 현재 인간은 연간 약 2000톤의 수은을 배출하고 있음. 2050년에 인간의 수은배출 시나리오의 범위는 현재 수준에서 연간 배출 800톤으로 감소하는 최상의 시나리오에서부터 규제가 없을 경우 연간 3400톤으로 증가하는 최악의 시나리오까지 폭넓음. 오늘날 대기로 배출되는 수은 중 인간기원 배출이 차지하는 비율이 30%이며 나머지는 인간에 의해 생겨난 잔류물(legacy anthropogenic)과 자연적 수은 기원임. 가장 엄격한 최상의 시나리오에서도 저장된 수은양은 계속 증가할 것이며 이는 배출량의 증가를 의미함. 따라서 대기와 해양에서 기저 농도를 안정화시키려면 보다 과감한 감축이 수반되어야 함.

 

수은의 범지구적 생지화학 순환은 빠른 기후 변화에 의해 영향 받을 것임. 약해진 대기 순환 및 상승한 온도는 대기 중 산화속도와 집적에 영향을 미칠 것임. 강수량 증가, 초대형 태풍 발생은 침전, 유출수(run off), 침식을 통해 수은의 수생태계 유입을 촉진시킬 것임.

 

육상 토양은 지구에서 가장 큰 수은 저장고임. 대기 중 수은농도가 감소하면 강수량 증가와 대기 중 이산화탄소 농도 증가로 인해 생태계의 일차생산은 증가할 것임. 산불발생의 빈도, 범위, 강도가 증가함에 따라 육상의 수은 저장고 역할은 더욱 안정될 것임. 무산소 해역에서 해수 유동, 생산력, 성장이 변하면 해수 중 메틸수은 형성속도가 영향을 받을 것임.

 

극지역에서는 기온상승과 해빙감소로 인해 수은원소(Hgº) 배출이 증가하여 해수 내 수은농도가 높아질 것임. 북극에서 일차 생산력 변화와 얼음없는 해역의 생물군집 종조성은 섭식 선호도 (feeding preference)차이로 인한 생물 체내 수은농도 증가와 관계되어 있음.

 

기후 변화가 메틸수은 생산을 촉진하여 수생태계에서 생물체내 수은 축적 문제를 악화시킬 것임. 미래에 인간과 야생 동물에게 미칠 노출과 위험을 보다 정확하게 예측하기 위해서는 범지구적 수은 생지화학에 대한 향상된 이해가 필요함.

 

수은순환과 생물 체내 축적은 인간에 의한 다른 변화에 의해서도 영향을 받음. 예를 들면, 산업화시기 이후 증가한 오존 농도가 브롬과 상호작용하여 대기 중 수은의 잔류시간을 60% 증가시켰음. 수은배출이 증가한 것과 더불어 대기 잔류시간 증가는 인간기원 수은의 분포/축적을 전체적으로 증가시킨 원인임.

 

연안 생태계에 만연한 영양염 농축으로 인해 메틸수은 형성이 촉진될 것임. 하지만 수은 함량이 낮은 양식어류 소비와 어류의 크기(size) 및 영양 단계 (trophic level)가 낮아진 어획압력은 수은 노출 증가효과를 일부분 상쇄할 것임.

 

환경 내 수은순환과 온난화, 수리학(hydrology), 배출 같은 지구적인 주요 변화 동인사이의 관련성은 합리적 수준으로 이해되고 있음. 하지만, 동시에 작동하는 여러 상승요인/길항요인들 때문에 미래 환경을 예상하는 것은 어려운 과제로 남아 있음. 오염원, 주요 순환과정, 환경에서 수은이 메틸화되는 정도를 정량적으로 표시할 수 있는 방법과 같은 새로운 과학적 도구를 개발하는 것은 환경 내 수은순환과 건강위협 개선에 도움을 줄 것임.


2014-01-22

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2018-11-05