[이미디어= 황원희 기자] 햇빛은 비타민 D를 공급하고, 꽃의 성장을 돕고, 해변, 하천, 호수, 강의 화학물질을 분해하는 데에도 도움을 준다. 미시간 공과대학교의 연구원들은 지표수에서 특정 화학물질이 어떻게 분해되는지 계산하기 위해 단일 산소 모델을 개발했다.
수영장이 카리브해의 색을 흉내 내기 위해 파란색 타일을 사용하는 반면, 대부분의 지표수는 노란색이나 갈색을 띈다. 예를 들어, 유명한 관광지인 미국 미시간주 타쿠아메논 폭포는 갈색으로 알려져 있다. 이 색은 타닌 유기화합물을 만드는 잎과 나무껍질 파편에서 나온다. 이 파편들은 햇빛을 흡수하고 오염물질을 분해하는 단일 산소를 만들어낸다.
이 반응성 산소종은 빛과 산화 물질이 화학 반응을 일으키는 과정인 광화학 변환을 일으킨다. 하지만 햇빛과 식물성 맹공에 특정 화학물질이 분해되는 데 얼마나 시간이 걸릴지는 알 수 없다.
특정 오염 물질이 중간에서 분해되는 데 몇 시간 또는 며칠이 걸리는지 파악하는 것은 환경 엔지니어와 과학자들이 수계를 보호하는 데 도움이 된다. 특정 화학 물질의 반감기를 알면 자원 관리자들이 해당 화학 물질이 환경에 축적되는지 여부를 추정하는 데 도움이 될 수 있기 때문이다.
미시간 공대의 토목, 환경 및 지리 공간 공학 부교수인 미나카타 다이스케는 단일 산소 반응 메커니즘이 다양한 오염 물질 그룹에 대해 어떻게 작용하고 자연 수중 환경에서 반감기를 계산하는지를 보여주는 종합적인 반응 활동 모델을 개발했다.
그에 따르면 100가지의 서로 다른 유기, 구조적으로 다양한 화합물들을 실험한 결과 단일산소와 오염물질의 반응성을 알면 특정 오염물질의 구조를 절반 농도로 떨어뜨리는 데 얼마나 시간이 걸릴지 알 수 있게 된다고 밝혔다.
간접광에 의한 화학적 산화 속도는 수역마다 고유하며, 각각의 호수, 강 또는 하천에는 고유의 유기 물질이 혼합되어 있다. 또한 이 과정은 어둠 속에서 일어나지 않기에 수체가 받는 햇빛의 양 또한 반응에 영향을 준다. 예를 들어 단일 산소는 유해한 녹조에서 독소를 분해하고 농업 유출에 의해 생성된 과잉 질소와 인을 분해하는 데 부분적인 역할을 한다.
한편 연구팀은 미나카타 모델에 의해 확립된 반감기 계산을 통해 부산물 자체가 독성이 있을지를 예측하기 위해 단일 산소/화학 반응으로 생성된 부산물을 추가 연구할 계획이다. 분해단계를 이해함으로써 확장모델을 개발할 수 있기 때문이다. 궁극적으로는 수원에 침투하는 다양한 화학물질의 반감기를 이해하는 일은 인간이 사용할 수 있는 깨끗한 물을 보장할 수 있다.
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