| 치롄산 라오후거우 12호 빙하의 PAHs 배출
기후변화로 인한 빙하 후퇴(빙하가 녹는 속도가 쌓이는 속도보다 빠르면서 빙하의 크기가 점점 줄어드는 현상)가 가속화되면서, 오랫동안 빙하에 저장되어 있던 오염물질이 배출되고 있다는 연구 결과가 발표되고 있다. 이번 연구에서 중국과학원 연구팀은 티베트고원 치롄산맥의 라오후거우 12호 빙하의 융빙수(빙하가 녹아서 생긴 물)에서 다환방향족탄화수소(PAHs)가 배출된다는 것을 확인하였고, 메커니즘과 생태학적 위험성을 조사했다.
| PAHs의 빙하 축적 원리
PAHs는 석탄, 석유, 나무 등 유기물이 불완전하게 연소될 때 생성되는 발암성 물질로, 공장이나 자동차 배기가스, 난방 연기 등을 통해 대기 중으로 배출된다. 이렇게 대기 중에 배출된 PAHs는 바람을 타고 장거리 이동하여 눈이나 비에 씻겨 빙하 표면에 쌓이게 되고, 수십 년 동안 빙하 속에 저장된다. 이러한 PAHs는 환경 내 잔류성과 생물 축적 가능성이 높아 우선 관리 대상 오염물질로 지정되어 있다.
| 빙하 융빙수에서 검출된 높은 PAHs 농도
연구진은 2023년 5월부터 9월까지 빙하 융빙 시즌 동안 라오후거우 12호 빙하 말단부(해발 4,182m)에서 총 116개의 융빙수 시료를 2시간 간격으로 연속 채취하여 분석했다.
연구 결과, 총 PAHs 농도는 51.2에서 388 ng/L로 나타났으며, 평균적으로 7월에 가장 높은 농도(208±82.0 ng/L)를 보였고 9월에 가장 낮은 농도(80.1±34.2 ng/L)를 기록했다. 놀랍게도 사람의 접근이 어려운 해발 4,000m 이상의 고산 빙하 융빙수에서 검출된 PAHs 농도가 인구 밀집 지역을 흐르는 양쯔강 유역의 하천수(215.5 ng/L)와 비슷한 수준이었다. 이러한 결과는 라오후거우와 같은 대형 빙하가 상당한 PAHs 배출 잠재력을 가지고 있음을 보여준다.
| 용존 PAHs와 입자 결합 PAHs
PAHs는 용존 PAHs(DPAHs)와 입자상 PAHs(PPAHs)로 구분된다. 용존 PAHs는 물에 녹아 있는 상태이고, 입자상 PAHs는 물속에 떠다니는 미세한 입자(부유 입자 물질, SPM)에 붙어 있는 상태다. 부유 입자 물질(SPM)은 빙하가 녹으면서 함께 흘러나오는 미세한 흙, 모래, 암석 가루, 유기물 조각 등을 말한다. 마치 흙탕물에 떠다니는 미세한 입자들을 생각하면 된다. PAHs는 대부분의 경우 DPAHs(용존 상태)로 존재했다.
DPAHs 농도는 23.5에서 361 ng/L(평균 98.5±56.3 ng/L) 범위였으며, 특히 5월(초기 융빙 시기)에 가장 높은 농도(156±87.8 ng/L)를 보였다. 이는 겨울철 동안 건조 및 습식 침적으로 축적된 PAHs가 초기 융빙 시 우선적으로 방출되는 봄철 초기 유출 현상과 유사하다. 흥미롭게도 연구진은 저분자량 PAHs와 고분자량 PAHs가 시간대에 따라 다르게 배출되는 패턴을 발견했다. DPAHs는 뚜렷한 일주기 변화를 보이지 않은 반면, PPAHs는 낮 시간대에 농도가 증가하고 밤에 감소하는 명확한 패턴을 나타냈다.
| 빙하 융빙수 속 PAHs의 조성적 특성
융빙수에서는 총 8종의 PAHs 성분이 검출되었다. 가장 낮은 분자량과 가장 높은 분자량의 화합물은 각각 나프탈렌(NaP)과 피렌(Pyr)이었다. 4고리 이상의 고분자량 PAHs는 검출되지 않았는데, 이는 고분자량 화합물의 장거리 이동 제한과 빙설에서 융빙수로의 이동이 제한되기 때문이다.
DPAHs 중에서는 플루오렌(Flu)과 안트라센(Ant)이 우세했다. Flu는 비교적 안정적인 비율(11.3%에서 38.9%)을 유지한 반면, Ant는 5월(37.3%에서 61.3%)에서 9월(24.9%에서 51.1%)로 갈수록 감소하는 뚜렷한 계절 변화를 보였다. 안트라센은 평면 분자 구조로 인해 빙하에 저장되는 동안 광분해의 영향을 덜 받았을 가능성이 있다.
7월에는 나프탈렌의 비율이 22.46%까지 증가했는데, 이는 강수량 증가와 관련이 있다. 비가 내리면 나프탈렌이 빗물에 잘 씻겨 내려오기 때문이다. PPAHs에서는 고분자량의 피렌이 더 높은 비율을 차지했으며, 안트라센이 PPAHs의 주요 성분이었다.
| 빙하 융빙수 내 PAHs 흡착 경향
연구진은 빙하에서 녹아 나온 물 속의 오염물질 거동을 조사한 결과, 입자와 물 사이에서 오염물질이 이동하는 독특한 현상을 발견했다. 차가운 빙하 융빙수에서는 입자에 오염물질이 쉽게 달라붙지만, 반대로 떨어져 나오는 속도는 매우 느려 과포화된 상태로 머무르게 된다. 특히 7월에는 빙하가 가장 많이 녹으면서, 오염물질이 입자에 달라붙는 경향성이 가장 뚜렷하게 나타났다.
다만 이것이 '입자 당 흡착량이 가장 많다’는 뜻은 아니다. 초여름(5월)에는 입자가 작아 표면적이 넓어 오염물질이 많이 흡착되었지만, 여름철(6~8월)에는 물살이 거세지고 큰 입자의 비율이 늘어나면서 흡착량은 줄어들었다.
이렇게 입자에 과포화 상태로 달라붙은 오염물질은 하류로 이동하면서 물이나 공기로 다시 풀려날 수 있다. 특히 온도가 오르거나 물살이 약해지면 입자에서 떨어져 나오면서 특정 지역의 오염 농도를 높이고, 이는 하류 생태계에 잠재적인 위험을 줄 수 있다.
| PAHs 배출에 영향을 미치는 환경 요인
상관분석 결과, PAHs 농도는 여러 환경 변수(대기 온도, 융빙수 유출량, 수온, SPM 함량)와 유의미한 양의 상관관계를 보였다. 대기 온도는 PAHs 배출의 주요 제어 인자로 나타났다. 대기 온도가 상승하면 빙하 융빙이 증가하고, 이는 융빙수 유출량과 수온 증가로 이어져 빙하 얼음에서 융빙수로의 PAHs 방출과 이동을 촉진한다.
용존 PAHs 방출은 제한된 환경 요인의 영향을 받은 반면, 입자상 PAHs 방출은 주로 유출량과 부유 입자 물질에 영향을 받았다. 7월의 SPM 농도(2.46±2.23 g/L)는 5월(0.14±0.10 g/L)보다 10배 이상 높았다. 따라서 PPAHs는 집중 융빙 시즌의 높은 유량으로 운반되는 대량의 입자 물질과 결합하여 하류로 이동한다.
| 연간 6.32kg의 PAHs가 빙하에서 방출
연구진은 빙하 유출량과 PAHs 농도 측정값을 바탕으로 PAHs의 배출량을 계산했다. 라오후거우 12호 빙하는 2023년 5월부터 9월까지 총 3.89×10⁷ m³의 유출을 발생시켰으며, 이 융빙 기간 동안 평균 일일 유출량은 3.44±2.61 m³/일이었다. 7월과 8월은 최고 융빙 기간으로, 7월에서 8월에는 빙하 융빙수 유출량과 PAHs 농도가 동시에 정점을 이루어 PAHs의 배출량이 크게 증가했다.
연구진은 빙하에서 흘러나온 물의 양과 그 속에 녹아 있는 오염물질의 농도를 함께 고려해 실제 배출량을 계산했다. 단순히 평균 농도를 쓰는 대신, 물이 많이 흘러나온 시기의 농도를 더 크게 반영해 ‘실제 배출 수준’을 계산한 것이다. 이를 바탕으로 연간 PAHs 방출량은 6.32 kg/년으로 산출되었다. 면적(37.67 km²)과 시간으로 정규화하면 PAHs 배출량은 167.8 μg/(m²·년)이 된다. 이는 히말라야의 강고트리 빙하의 일일 PPAHs 배출량(0.79에서 2.30 g/일)보다 훨씬 높은 수치다(본 연구: 0.83에서 68.92 g/일).
| 생태학적 및 건강 위험성 평가
연구진은 미국 환경보호청(EPA)의 생태독성 데이터베이스를 기반으로 PAHs가 수생 생물에 미치는 영향을 분석했다. 벤조(a)피렌으로 환산한 총 등가 농도는 0.078에서 1.40 μg/L 범위로, 벤조(a)피렌의 중간 치사 농도(LC50, 336.87 μg/L)보다 훨씬 낮아 융빙수 내 PAHs가 수생 생물에 미치는 전반적인 위협은 상대적으로 낮은 것으로 평가되었다. 또한, 사람의 빙하수 음용으로 인한 건강 위험은 무시할 수 있는 수준으로 평가되었다.
그러나 SPM 내 PAHs(PPAHs)는 하천이나 바다의 바닥에 서식하는 저서 생물에 부정적 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다. 캐나다 퇴적물 품질 가이드라인과 비교한 결과, SPM 내 PAHs 농도(μg/kg dw)가 상당히 높았다. 특히 플루오렌(Flu)과 안트라센(Ant)이 퇴적물 품질 가이드라인을 초과했으며, 일부 시료의 Ant는 잠재적 영향 수준(PEL)을 초과하기도 했다. 이는 빙하 융빙수의 입자상 PAHs가 가라앉아 저서 생물에게 부정적 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.
안트라센은 SPM 내에서도 가장 높은 위험을 나타냈으며, 최대 농도(μg/kg dw)가 허용 노출 기준의 약 4배에 달했다. SPM 내 PAHs 농도는 5월과 9월에 정점을 보여 입자 당 저서 생물에게 가장 큰 위험을 초래할 수 있으며, 7월에서 8월의 집중 융빙 기간에는 상대적으로 낮은 값을 기록했지만 많은 입자들이 하천으로 유출될 수 있다.
| 기후변화 시대, 빙하 오염물질 방출 모니터링 필요
이번 연구는 고산 빙하가 단순한 물 저장소를 넘어, 수십 년간 축적된 오염물질을 방출하는 새로운 오염원으로 작용할 수 있음을 보여준다. 기후변화로 빙하 후퇴가 가속화될수록 이와 같은 오염물질 배출은 더욱 늘어나 하류 생태계와 지역 환경에 잠재적 위험을 초래할 수 있다. 따라서 빙하를 통한 오염물질 방출 메커니즘과 그 영향에 대한 지속적인 모니터링과 국제적 협력이 필요하다.
| 참고 문헌
Tao, H., Hu, Z., Kang, S., Wu, X., Li, Q., Qin, X., Liu, Y., & Yan, F. (2025). Polycyclic aromatic hydrocarbons released from Laohugou Glacier No. 12 in the Qilian Mountains: Temporal dynamics, transport mechanisms and fluxes. Journal of Hazardous Materials, 499, 140011.
| 치롄산 라오후거우 12호 빙하의 PAHs 배출
기후변화로 인한 빙하 후퇴(빙하가 녹는 속도가 쌓이는 속도보다 빠르면서 빙하의 크기가 점점 줄어드는 현상)가 가속화되면서, 오랫동안 빙하에 저장되어 있던 오염물질이 배출되고 있다는 연구 결과가 발표되고 있다. 이번 연구에서 중국과학원 연구팀은 티베트고원 치롄산맥의 라오후거우 12호 빙하의 융빙수(빙하가 녹아서 생긴 물)에서 다환방향족탄화수소(PAHs)가 배출된다는 것을 확인하였고, 메커니즘과 생태학적 위험성을 조사했다.
| PAHs의 빙하 축적 원리
PAHs는 석탄, 석유, 나무 등 유기물이 불완전하게 연소될 때 생성되는 발암성 물질로, 공장이나 자동차 배기가스, 난방 연기 등을 통해 대기 중으로 배출된다. 이렇게 대기 중에 배출된 PAHs는 바람을 타고 장거리 이동하여 눈이나 비에 씻겨 빙하 표면에 쌓이게 되고, 수십 년 동안 빙하 속에 저장된다. 이러한 PAHs는 환경 내 잔류성과 생물 축적 가능성이 높아 우선 관리 대상 오염물질로 지정되어 있다.
| 빙하 융빙수에서 검출된 높은 PAHs 농도
연구진은 2023년 5월부터 9월까지 빙하 융빙 시즌 동안 라오후거우 12호 빙하 말단부(해발 4,182m)에서 총 116개의 융빙수 시료를 2시간 간격으로 연속 채취하여 분석했다.
연구 결과, 총 PAHs 농도는 51.2에서 388 ng/L로 나타났으며, 평균적으로 7월에 가장 높은 농도(208±82.0 ng/L)를 보였고 9월에 가장 낮은 농도(80.1±34.2 ng/L)를 기록했다. 놀랍게도 사람의 접근이 어려운 해발 4,000m 이상의 고산 빙하 융빙수에서 검출된 PAHs 농도가 인구 밀집 지역을 흐르는 양쯔강 유역의 하천수(215.5 ng/L)와 비슷한 수준이었다. 이러한 결과는 라오후거우와 같은 대형 빙하가 상당한 PAHs 배출 잠재력을 가지고 있음을 보여준다.
| 용존 PAHs와 입자 결합 PAHs
PAHs는 용존 PAHs(DPAHs)와 입자상 PAHs(PPAHs)로 구분된다. 용존 PAHs는 물에 녹아 있는 상태이고, 입자상 PAHs는 물속에 떠다니는 미세한 입자(부유 입자 물질, SPM)에 붙어 있는 상태다. 부유 입자 물질(SPM)은 빙하가 녹으면서 함께 흘러나오는 미세한 흙, 모래, 암석 가루, 유기물 조각 등을 말한다. 마치 흙탕물에 떠다니는 미세한 입자들을 생각하면 된다. PAHs는 대부분의 경우 DPAHs(용존 상태)로 존재했다.
DPAHs 농도는 23.5에서 361 ng/L(평균 98.5±56.3 ng/L) 범위였으며, 특히 5월(초기 융빙 시기)에 가장 높은 농도(156±87.8 ng/L)를 보였다. 이는 겨울철 동안 건조 및 습식 침적으로 축적된 PAHs가 초기 융빙 시 우선적으로 방출되는 봄철 초기 유출 현상과 유사하다. 흥미롭게도 연구진은 저분자량 PAHs와 고분자량 PAHs가 시간대에 따라 다르게 배출되는 패턴을 발견했다. DPAHs는 뚜렷한 일주기 변화를 보이지 않은 반면, PPAHs는 낮 시간대에 농도가 증가하고 밤에 감소하는 명확한 패턴을 나타냈다.
| 빙하 융빙수 속 PAHs의 조성적 특성
융빙수에서는 총 8종의 PAHs 성분이 검출되었다. 가장 낮은 분자량과 가장 높은 분자량의 화합물은 각각 나프탈렌(NaP)과 피렌(Pyr)이었다. 4고리 이상의 고분자량 PAHs는 검출되지 않았는데, 이는 고분자량 화합물의 장거리 이동 제한과 빙설에서 융빙수로의 이동이 제한되기 때문이다.
DPAHs 중에서는 플루오렌(Flu)과 안트라센(Ant)이 우세했다. Flu는 비교적 안정적인 비율(11.3%에서 38.9%)을 유지한 반면, Ant는 5월(37.3%에서 61.3%)에서 9월(24.9%에서 51.1%)로 갈수록 감소하는 뚜렷한 계절 변화를 보였다. 안트라센은 평면 분자 구조로 인해 빙하에 저장되는 동안 광분해의 영향을 덜 받았을 가능성이 있다.
7월에는 나프탈렌의 비율이 22.46%까지 증가했는데, 이는 강수량 증가와 관련이 있다. 비가 내리면 나프탈렌이 빗물에 잘 씻겨 내려오기 때문이다. PPAHs에서는 고분자량의 피렌이 더 높은 비율을 차지했으며, 안트라센이 PPAHs의 주요 성분이었다.
| 빙하 융빙수 내 PAHs 흡착 경향
연구진은 빙하에서 녹아 나온 물 속의 오염물질 거동을 조사한 결과, 입자와 물 사이에서 오염물질이 이동하는 독특한 현상을 발견했다. 차가운 빙하 융빙수에서는 입자에 오염물질이 쉽게 달라붙지만, 반대로 떨어져 나오는 속도는 매우 느려 과포화된 상태로 머무르게 된다. 특히 7월에는 빙하가 가장 많이 녹으면서, 오염물질이 입자에 달라붙는 경향성이 가장 뚜렷하게 나타났다.
다만 이것이 '입자 당 흡착량이 가장 많다’는 뜻은 아니다. 초여름(5월)에는 입자가 작아 표면적이 넓어 오염물질이 많이 흡착되었지만, 여름철(6~8월)에는 물살이 거세지고 큰 입자의 비율이 늘어나면서 흡착량은 줄어들었다.
이렇게 입자에 과포화 상태로 달라붙은 오염물질은 하류로 이동하면서 물이나 공기로 다시 풀려날 수 있다. 특히 온도가 오르거나 물살이 약해지면 입자에서 떨어져 나오면서 특정 지역의 오염 농도를 높이고, 이는 하류 생태계에 잠재적인 위험을 줄 수 있다.
| PAHs 배출에 영향을 미치는 환경 요인
상관분석 결과, PAHs 농도는 여러 환경 변수(대기 온도, 융빙수 유출량, 수온, SPM 함량)와 유의미한 양의 상관관계를 보였다. 대기 온도는 PAHs 배출의 주요 제어 인자로 나타났다. 대기 온도가 상승하면 빙하 융빙이 증가하고, 이는 융빙수 유출량과 수온 증가로 이어져 빙하 얼음에서 융빙수로의 PAHs 방출과 이동을 촉진한다.
용존 PAHs 방출은 제한된 환경 요인의 영향을 받은 반면, 입자상 PAHs 방출은 주로 유출량과 부유 입자 물질에 영향을 받았다. 7월의 SPM 농도(2.46±2.23 g/L)는 5월(0.14±0.10 g/L)보다 10배 이상 높았다. 따라서 PPAHs는 집중 융빙 시즌의 높은 유량으로 운반되는 대량의 입자 물질과 결합하여 하류로 이동한다.
| 연간 6.32kg의 PAHs가 빙하에서 방출
연구진은 빙하 유출량과 PAHs 농도 측정값을 바탕으로 PAHs의 배출량을 계산했다. 라오후거우 12호 빙하는 2023년 5월부터 9월까지 총 3.89×10⁷ m³의 유출을 발생시켰으며, 이 융빙 기간 동안 평균 일일 유출량은 3.44±2.61 m³/일이었다. 7월과 8월은 최고 융빙 기간으로, 7월에서 8월에는 빙하 융빙수 유출량과 PAHs 농도가 동시에 정점을 이루어 PAHs의 배출량이 크게 증가했다.
연구진은 빙하에서 흘러나온 물의 양과 그 속에 녹아 있는 오염물질의 농도를 함께 고려해 실제 배출량을 계산했다. 단순히 평균 농도를 쓰는 대신, 물이 많이 흘러나온 시기의 농도를 더 크게 반영해 ‘실제 배출 수준’을 계산한 것이다. 이를 바탕으로 연간 PAHs 방출량은 6.32 kg/년으로 산출되었다. 면적(37.67 km²)과 시간으로 정규화하면 PAHs 배출량은 167.8 μg/(m²·년)이 된다. 이는 히말라야의 강고트리 빙하의 일일 PPAHs 배출량(0.79에서 2.30 g/일)보다 훨씬 높은 수치다(본 연구: 0.83에서 68.92 g/일).
| 생태학적 및 건강 위험성 평가
연구진은 미국 환경보호청(EPA)의 생태독성 데이터베이스를 기반으로 PAHs가 수생 생물에 미치는 영향을 분석했다. 벤조(a)피렌으로 환산한 총 등가 농도는 0.078에서 1.40 μg/L 범위로, 벤조(a)피렌의 중간 치사 농도(LC50, 336.87 μg/L)보다 훨씬 낮아 융빙수 내 PAHs가 수생 생물에 미치는 전반적인 위협은 상대적으로 낮은 것으로 평가되었다. 또한, 사람의 빙하수 음용으로 인한 건강 위험은 무시할 수 있는 수준으로 평가되었다.
그러나 SPM 내 PAHs(PPAHs)는 하천이나 바다의 바닥에 서식하는 저서 생물에 부정적 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다. 캐나다 퇴적물 품질 가이드라인과 비교한 결과, SPM 내 PAHs 농도(μg/kg dw)가 상당히 높았다. 특히 플루오렌(Flu)과 안트라센(Ant)이 퇴적물 품질 가이드라인을 초과했으며, 일부 시료의 Ant는 잠재적 영향 수준(PEL)을 초과하기도 했다. 이는 빙하 융빙수의 입자상 PAHs가 가라앉아 저서 생물에게 부정적 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.
안트라센은 SPM 내에서도 가장 높은 위험을 나타냈으며, 최대 농도(μg/kg dw)가 허용 노출 기준의 약 4배에 달했다. SPM 내 PAHs 농도는 5월과 9월에 정점을 보여 입자 당 저서 생물에게 가장 큰 위험을 초래할 수 있으며, 7월에서 8월의 집중 융빙 기간에는 상대적으로 낮은 값을 기록했지만 많은 입자들이 하천으로 유출될 수 있다.
| 기후변화 시대, 빙하 오염물질 방출 모니터링 필요
이번 연구는 고산 빙하가 단순한 물 저장소를 넘어, 수십 년간 축적된 오염물질을 방출하는 새로운 오염원으로 작용할 수 있음을 보여준다. 기후변화로 빙하 후퇴가 가속화될수록 이와 같은 오염물질 배출은 더욱 늘어나 하류 생태계와 지역 환경에 잠재적 위험을 초래할 수 있다. 따라서 빙하를 통한 오염물질 방출 메커니즘과 그 영향에 대한 지속적인 모니터링과 국제적 협력이 필요하다.
| 참고 문헌
Tao, H., Hu, Z., Kang, S., Wu, X., Li, Q., Qin, X., Liu, Y., & Yan, F. (2025). Polycyclic aromatic hydrocarbons released from Laohugou Glacier No. 12 in the Qilian Mountains: Temporal dynamics, transport mechanisms and fluxes. Journal of Hazardous Materials, 499, 140011.