제6장 해양 오염

  적조 현상과 유류 오염, 해양은 어떻게 오염되나

  바다는 생명의 고향이라고 일컬어진다. 지구상에서 최초의 생명이 잉태된 곳이 바다라는 사실을 모르는 사람은 거의 없을 것이다. 또한 바닷속에는 풍부한 해양 생물들이 서식하고 있어, 오랫동안 인간들에게 귀중한 식량을 제공해 주었다. 그 밖에도 바다는 석유와 같은 에너지원, 망간, 구리 등의 광물 자원에 이르기까지 많은 천연 자원을 가지고 있다. 바다는 인류를 탄생시키고 인류가 살아가는 데 필요한 갖가지 자원까지 제공해 주는 소중한 존재이다.
  하지만 많은 사람들은 바다가 우리를 위해 베풀어 주는 또 한 가지 중요한 역할에 대해서는 잘 알지 못한다. 그것은 바로 바다의 자정 작용이다.
  우리들이 매일같이 사용하고 버린 생활 하수와 공장의 폐수, 빗물은 어디로 흘러갈까? 이런 물들은 제일 먼저 하수구를 통해 강물에 모이게 될 것이다. 여러 갈래로 흐르는 강물은 결국 하나로 모여 거대한 흐름을 이루면서 결국에는 바다로 흘러들어가게 될 것이다. 물론 그 중 일부는 강물을 거치지 않고 여러 가지 다른 경로를 통해 흐를 것이다. 하지만 이 모두가 마지막에는 결국 바다로 흘러들어가게 된다. 이처럼 바다는 모든 물들이 모여드는 최후의 종착역이다.
  지구 표면의 4분의 3을 차지하는 바다는 무척 넓고 깊어 이 모든 쓰레기를 아무 불평 없이 받아들여서 거르고 가라 앉히고, 분해하거나 흡수해서 말끔하게 치울 수 있는 능력을 가지고 있다. 이러한 바다의 능력을 정화 능력이라고 하고, 바다의 이러한 작용을 자정 작용이라고 한다.
  그러나 이러한 바다의 정화 능력도 인구와 산업 시설의 증가로 내다 버리는 쓰레기가 너무나 많이 늘어나서 이제는 그 한계에 도달했다. 환경 오염에 있어서 바다의 중요성은 특별하다. 지상에서 나오는 모든 오염 물질들은 대기나 하천 등을 통해 결국에는 바다를 최후의 종착역으로 삼게 마련이다. 바다의 자정 작용을 과신한 사람들은 더 이상 처리할 곳이 없는 쓰레기를 바다에 그냥 던져 버리기도 했다. 몇 년 전 러시아에서는 핵 발전소에서 나온 방사성 폐기물울 동해에 내다 버려 큰 문제가 되기도 했다.
  해양 오염은 오염이 일어나기까지 시간이 많이 걸리기 때문에 쉽게 인식할 수 없다. 하지만 해양 오염의 특성은, 일단 오염이 되면 다시 회복하기가 거의 불가능하다는 것이다. 해양 오염은 크게 적조와 유류 오염의 두 가지로 나눌 수 있다.

      적조란 무엇일까?

  여러분들은 식탁에 자주 오르는 김이나 양식 굴이 적조 현상으로 떼죽음을 당했다는 TV 방송을 들어 본 적이 있을 것이다.
  매년 5--10월이 되면 우리 나라에서 물이 가장 맑기로 소문난 청정 해역, 남해에서 적조 현상이 자주 발생하게 된다. 적조가 생기면 양식장의 수산물들이 큰 피해를 당하게 된다.
  적조란 바다에 사는 플랑크톤들이 이상 증식을 하여 푸른 바닷물이 붉은 색으로 변하는 현상이다. 이런 현상은 물의 움직임이 별로 없는 만이나 강물이 바다로 흘러들어가는 하구 부근 연안에서 해수가 부영양화되어 플랑크톤이 갑자기 많이 번식함으로써 생기게 된다. 부영양화란 인이나 질소와 같은 성분이 많은 물이 바다로 흘러들어 플랑크톤이 이상적으로 많이 발생해 물이 썩는 것이다.
  맑은 물을 컵에 떠 놓으면 며칠이 지나도 커다란 변화가 일어나지 않는다. 하지만 우리들이 먹다 남긴 국그릇을 가만히 놓아 두면 며칠이 못 가서 물에 곰팡이가 생기며 역한 냄새를 풍기게 된다. 이런 상태를 흔히 '썩었다'라고 말한다.
  마찬가지로 여러 가지 유기물로 오염된 바닷물은 부영양화가 일어나기 쉽게 된다. 적조가 되면 해수의 색깔은 적조를 일으킨 생물의 종류에 따라 적갈색이나 황갈색, 황록색, 암갈색 등을 띠게 된다.
  적조가 일어난 바닷물에는 플랑크톤의 수가 보통 바닷물보다 엄청나게 많아진다. 대개 바닷물 11 l에 플랑크톤이 1만 개 이상 살게 되면 물의 색깔이 변한다. 심한 경우에는 수백만 개 내지 최고 1억 개 이상이나 될 때도 있다.
  이렇게 많은 플랑크톤 적조가 일어난 물은 만져 보면 끈적끈적한 느낌을 준다. 평소에는 맑은 물이 아주 걸쭉한 느낌을 준다.
  적조에 관한 이야기는 구약 성서에도 기록되어 있다. 여러분 중에는 모세의 이집트 탈출에 관한 이야기를 알고 있는 사람이 많이 있을 것이다. 이 때 이집트에 내려진 재앙의 강물이 피로 변하고 물고기가 죽어서 악취를 풍겼다는 내용이 나온다. 오늘날 이것은 적조 때문에 일어난 현상이었을 것으로 추측하고 있다.
  우리 나라의 조선 실록에도 태종과 세종 대왕 때에 남해안 일대의 해수가 적색, 황색, 갈색으로 변하여 죽과 같이 불투명해지고, 물고기들이 떼죽음을 당하여 물 위로 떠올랐다는 기록이 있다.
  이처럼 적조 현상은 옛날부터 일어나는 일이었다. 하지만 그 횟수가 수 년 내지 수십 년 만에 한 번씩 일어나는 정도여서 크게 문제가 되지는 않았다.
  하지만 제2차 세계 대전 이후 세계 인구가 급증하고, 공업이 발달하게 됨에 따라 지금은 이 적조 현상이 전세계 연안에서 해마다 발생하고 있어 큰 골칫거리가 되고 있다.
  요즈음 우리 나라에서 발생하는 적조의 원인은 과거와는 달리 사람이 만든 환경의 변화 때문이다. 게다가 최근 일어나는 적조는 그 양상도 복잡하고 규모도 아주 커서 피해가 무척 심각해졌다. 그렇다면 요즈음 들어서 적조 현상이 전보다 더 자주 일어나게 된 까닭은 무엇일까?
  그러면 적조가 일어나는 지역인 연안 바다의 특성을 알아봄으로써, 적조가 자주 일어나는 까닭을 생각해 보자. 연안 바다는 육지와 닿아 있는 바다이다. 이런 연안 바다는 여러 가지 면에서 우리의 생활과 밀접한 관계를 맺고 있다.
  수산업의 대부분이 이 곳에서 행해지고 있다. 그뿐 아니라 항구, 도시 및 산업 시설들이 밀집해 있다. 또한 그 이용도도 난바다보다는 훨씬 높아서, 세계 인구의 70% 이상이 해안 지방에 모여 있고, 발전소나 임해 공업 시설이 건설되어 있으며 점점 그 수가 늘어가고 있다.
  그런데 이런 육지의 시설물들에서 흘러들어가는 쓰레기들이 주로 쌓이는 곳도 역시 연안 바다이다. 인위적인 이용이 집중된 곳이기 때문에 오염 현상과 피해가 집중적으로 일어나고 있는 것이다. 연안 오염이 어업이나 수산업 등에 주는 피해는 날로 늘어가고 있으며 대규모화되고 있다.
  연안의 수질을 오염시키는 물질들은 주로 도시 하수, 공장의 폐수 등에서 나오는 각종 유기 물질과 중금속류, 농약, 유독 물질 등이다. 이러한 도시 하수나 폐수에는 플랑크톤의 먹이가 되는 여러 가지 유기 물질들이 매우 많이 들어 있다.
  그래서 이런 물질들이 연안으로 흘러들어오면 먹이가 많아진 플랑크톤은 한꺼번에 대량으로 증식하게 된다. 플랑크톤의 수명은 아주 짧다. 따라서, 플랑크톤이 대량으로 번식하고 있는 동안 죽는 플랑크톤의 양도 늘어나게 된다. 이 플랑크톤들의 사체들은 다시 플랑크톤의 먹이가 되어 번식을 촉진시킨다. 적조의 악순환인 셈이다. 아무튼 이렇게 해서 적조 현상이 오랜 기간 지속된다. 육상에서의 식물 역할을 맡고 있는 플랑크톤의 번식은 광합성 작용에 필요한 색소, 태양 광선, 그리고 성장에 필요한 영양 물질에 의해 유지된다.
  특히 주요 영양소인 질소와 인산염에 크게 영향을 받는다. 따라서, 질소나 인산염이 풍부하고 태양 광선, 수온과 영양 물질의 조건 등이 갖추어졌을 경우에는 번식 속도가 빨라져서 거의 폭발적으로 번식하게 되고, 하루, 이틀 사이에 바닷물의 색깔이 바뀌게 된다.
  우리 나라는 1970년대 이후부터 임해 공업 단지가 생기고 농약이나 비료 사용이 늘어나면서 연안 바다가 급속히 오염되었다. 연안 바다가 오염되자 적조 현상이 빈번해져서 거의 매년 발생하고 있다. 적조에 의한 수산물의 피해도 날로 늘어가고 있는 실정이다. 특히 1981년에 진해만에서 일어났던 대규모 적조는 사회, 경제적인 문제로까지 발전되어 마침내 국회에서 연안 오염을 관리하기 위한 법까지 제정하는 일이 일어났다.
  임해 공업 단지가 조성되어 있는 울산만, 진해만, 광양만에서는 공통적으로 연중 적조가 발생하고 있다. 창원 공업 단지와 마산시, 창원시, 진해시를 끼고 있는 진해만은 어느 해역보다도 적조가 자주 발생하고 있으며, 그 규모도 매우 커서 문제가 되고 있다.
  이 해역에서는 홍합, 피조개, 꼬막, 굴 등을 기르는 양식장이 많이 있는데, 1981년에 약 50일 동안 일어난 적조로 인해서 약 17억 원의 수산물 피해를 입었다고 한다.
  적조가 발생하게 되면 늘어난 플랑크톤들이 물 속의 산소를 모두 소비한다. 따라서, 물 속에는 산소가 부족해진다. 심한 경우에는 대량의 플랑크톤이 물고기들의 아가미를 막기 때문에 물고기들이 숨을 쉬지 못해 질식사하기도 한다.
  또한 죽은 플랑크톤과 물고기들이 썩어 악취를 풍기게 되고, 유독한 가스를 발생시킨다. 적조를 일으키는 생물의 종류는 약 90여 종으로 알려져 있다. 이 중에서 약 20종은 독소를 가지고 있다. 이런 것들은 독소를 분비하여 조개를 죽이고, 이렇게 죽은 조개를 먹은 사람에게까지 피해를 준다고 한다.
  우리 나라의 수산 생물이 입는 피해는 대부분 질식사에 의한 것이지만, 외국에서는 독소에 의한 중독사가 많다고 한다.
  현재 전국의 주요 연안에서 부영양화가 매우 빠른 속도로 진행되고 있기 때문이다.
  적조를 막기 위해서는 식물 플랑크톤의 먹이가 되는 영양 물질의 유입을 일으키는 수질 오염을 막아야 한다. 또한 식물성 플랑크톤의 번식을 촉진시키고 해양의 중금속 오염과 관계가 깊은 미량 원소의 유입을 막아야 한다. 이들 미량 원소는 먹이 사슬을 통하여 생물 농축 현상을 일으키기 때문에 사람의 체내에 축적되어 만성 중독이나 암을 일으킬 수 있다.
  이러한 오염원들은 하수를 최종적으로 처리하는 하수 종말 처리장에서 완전하게 처리한 다음에 바다로 내보내야 한다. 따라서, 해양 오염의 해결책은 지상의 수질 오염 해결책과 맞물려 있다고 할 수 있다.

      유류 오염의 해결사, 박테리아

  해양 오염 중에서 유류 오염은 큰 비중을 차지하고 있다. 일단 바다에 원유와 같은 유류가 유출되면 그 피해가 넓은 영역에 걸쳐서 확산된다. 또한 유류 유출은 대부분 선박 충돌과 같은 사고에 의해 발생하기 때문에 사람의 힘으로 피해를 막기 곤란하다는 어려움이 있다. 따라서, 유류 오염은 많은 과학 연구의 대상이 되어 왔다.
  유류 오염이란 석유가 인간에 의해서 생산되고 운반되고 사용되고 폐기되는 그 모든 과정에서 자연 환경으로 유출되어 생태계에 독성으로 인한 파괴를 일으키고 어업과 양식업 등 인간의 경제 활동에도 심한 타격을 일으키는 현상을 말한다.
  유류 오염에 의한 참상은 몇 년 전에 일어났던 걸프 전쟁에서 너무나 생생히 목격할 수 있었다. 온몸이 시꺼먼 기름 덩어리에 뒤덮인 채 해변가에서 죽음만을 기다리고 있던 바닷새는 많은 사람들에게 큰 충격을 주었다.
  우리 나라에서도 유류 사고 발생 건수가 나날이 늘어가고 있다. 이런 유류 오염이 해양 생물에 미치는 피해는 물리적인 것과 생리적인 것으로 나눌 수 있다.
  물리적 피해는 기름과 직접 접촉해 질식하는 것으로 특히 가마우지, 제비갈매기 등 조류의 경우 깃털에 기름이 묻으면 날개짓을 제대로 못해 익사하거나 보온력을 잃어 죽게 된다. 기름 성분 속에 포함된 벤젠, 톨루엔 등의 독성 물질은 물 속에 녹아들어서 해양 생물의 세포벽을 파괴하고, 단백질과 결합해서 효소나 몸을 이루는 단백질에도 큰 영향을 준다.
  또 기름 성분 속에는 생물에게 마취나 마비 효과를 가져오는 것도 있다. 해양 생물 중 유류 오염으로 가장 심한 피해를 입는 것은 민감한 산호초와 새우, 갯지렁이 등 해저에 사는 생물들이다. 이들은 기름 냄새를 맡으면 도망칠 수 있는 물고기들과는 달리 바다 밑바닥에 붙어 있는 상태로 살아가기 때문에 그 피해가 커질 수밖에 없다. 또한 기름에 피해를 입은 생물은 살아 남더라도 행동이 둔해지고 번식률이 떨어진다. 이런 영향이 사라지려면 평균 5--7년이 걸린다.
  일단 바다로 유출된 원유는 먼저 해상에서 바람이나 파도에 의해 빠른 속도로 확산된다. 확산된 원유 중 일부는 증발하고 일부는 물에 용해된다. 원유의 휘발성 성분은 이렇게 해서 며칠 내에 모두 사라진다. 그러나 원유의 대부분을 차지하는 비휘발성 성분은 바닷물과 혼합되어 현탁액(에멀션)을 형성하면서 해수 중에 장기간 남아 있게 된다. 이것은 점차 잘게 분산되어 입자 상태로 되고, 작은 플랑크톤이나 세균 등을 흡착해서 밀도가 커지면 해저에 가라앉는다.
  일반적으로 유류 오염 방제에는 물리적 방법, 화학적 방법 또는 미생물을 이용한 방법 등이 사용된다. 오염의 초기에 사용할 수 있는 가장 좋은 방법은 물리적인 방법이다.
  물리적인 방법이란 쉽게 말해서 '물 위에 뜬 기름'을 걷어내는 일이다. 먼저 기름이 더 이상 퍼져 나가지 못하도록 오일 펜스를 설치해 기름을 모으거나 아직 흩어지지 않은 기름을 펌프로 끌어올려 소각한다.
  그러나 이 방법은 기름의 두께가 0.1mm 이하인 경우에만 사용할 수 있다. 또한 아주 많은 양의 기름이 유출된 경우에는 방제선이 수백 척 동원된다 하더라도 물 위에 퍼진 기름을 모두 걷어 내기에는 역부족이다.
  화학적 방법에는 유분산제를 이용하는 방법과 기름 덩어리를 유지하도록 응고제를 이용하는 방법이 흔히 쓰인다. 유분산제는 기름 덩어리를 잘게 부수고 현탁액이 되는 것을 막는다. 형성된 현탁액이 해저에 가라앉기 때문이다.
  그러나 유분산제에 함유된 솔벤트는 생물에게 독성이 큰 성분이어서, 당장에 기름막은 제거할 수 있다 하더라도 2차 오염으로 인한 피해가 더 커질 수 있다.
  따라서, 최근에는 유류 오염을 해결하는 데 박테리아를 사용하는 방법이 개발되고 있다. 박테리아란 본래 세균을 뜻한다. 눈에는 보이지 않지만 세상 곳곳에 박테리아가 살지 않는 곳은 없다. 이들은 아주 추운 곳, 아주 더운 곳, 소금기가 많은 곳, 압력이 큰 곳도 가리지 않고 살아간다.
  하지만 무엇보다 가장 중요한 박테리아의 특징은 사람들이 만들어서 환경 속으로 내보낸 각종 유해, 유독성 화학물질을 분해하고 제거할 수 있다는 점이다. 이들은 식성이 다양해서 무엇이나 먹어 치운다. 즉, 자연이 무기물을 가지고 만들어 낸 유기물을 분해해서 본래의 형태로 만들어 자연으로 되돌려 보내는 아주 중요한 역할을 하는 것이다.
  이런 박테리아의 역할을 분해자라고 한다. 따라서, 분해자로서의 박테리아의 역할을 기름 분해에 이용하는 것이다. 유류 오염이 발생하면 그 지역에서는 자연적으로 기름을 분해하는 박테리아가 늘어난다. 이를 응용해서 유전 공학적으로 대량의 박테리아를 기르거나 자연산 박테리아를 모아서 유류 오염이 발생한 지역에 집중적으로 뿌리는 것이다. 미국의 경우에는 이미 기름 분해 박테리아를 키워서 파는 회사들도 생겨났다.
  인간에 의한 유류 오염은 앞으로도 계속 증가할 것으로 보이며 마지막까지 해양 오염의 주요 원인이 될지도 모른다. 자연적 정화 능력을 인위적으로 최대한 증진시킨 기름 분해 박테리아는 미생물학과 유전 공학의 도움을 받아 더 많은 일을 해낼 수 있으리라고 기대된다.