The Effect of Polypropylene Microplastics on the Rheological Properties of the Cohesive Coastal Sediments

Abstract

미세플라스틱이 전 세계 해양 생태계에 광범위하게 확산되면서, 이로 인한 심각한 환경 문제가 대두되고 있다. 미세플라스틱은 해양 내에서 여러 경로를 거쳐 최종적으로 해양 퇴적물에 축적되며, 퇴적물의 성상을 변화시키는 것으로 알려져 있으나, 미세플라스틱이 연안 점토질 퇴적물의 성상 변화에 미치는 영향에 관한 연구는 제한적이다. 본 연구는 폴리프로필렌(PP) 미세플라스틱을 혼합한 실험군(MP)과 혼합하지 않은 대조군(CON)을 대상으로, 연안 점토질 퇴적물의 압밀에 따른 점도 및 퇴적물 성상 변화를 평가하였다. 실험 결과, 미세플라스틱 혼합으로 실험군의 함수비는 1~2% 증가한 것으로 나타났는데, 이는 낮은 비중의 미세플라스틱이 퇴적물의 압밀을 저해한 결과로 판단된다. 또한 환원 환경을 유지한 실험군은 암모니아 생성형 대사 촉진으로 대조군과 상반되는 유의미한 pH 상승을 나타냈다. 퇴적물의 겉보기 점도를 분석한 결과, 실험군의 점도 범위(1,528–171,542 mPa·s)는 대조군의 점도 범위(1,854–237,159 mPa·s)보다 낮았다. 또한, 중성인 미세플라스틱에 의한 전하 희석 효과 및 물리적 차단으로 인해 양이온 농도가 소폭 감소하는 경향을 보였으며, 이에 따라 실험군의 나트륨 흡착률(SAR)과 양이온 교환 용량(CEC)은 각각 0.2~1% 수준으로 감소하였다. 이상의 결과를 통해 미세플라스틱 혼합은 압밀 기간이 길어질수록 퇴적물의 입자 간 결합을 약화시키는 것으로 확인되었다. 본 연구 결과는 미세플라스틱이 연안 점토질 퇴적물의 미세 구조, 유변학적 특성 등에 복합적으로 작용하여 재부상 용이성을 증가시켜, 수층의 2차 오염을 가중 시킬 수 있음을 보여준다.