[이미디어= 황원희 기자] 강에 서식하는 박테리아가 강력한 온실가스인 메탄을 분해하는 자연적 여과 기능을 수행하지만, 지구온난화와 수질오염으로 늘어나는 메탄 배출을 충분히 상쇄하기에는 한계가 있다는 연구 결과가 나왔다.

벨기에 리에주대학교의 해양학자 알베르토 보르헤스 연구팀은 벨기에와 아프리카 강에서 일어나는 메탄의 미생물 산화 과정을 비교 분석했다. 메탄 산화는 특정 박테리아가 메탄(CH₄)을 에너지원이나 생체량 형성에 활용하면서, 메탄이 대기로 방출되기 전에 분해하는 자연적 과정이다. 연구 결과는 국제학술지 Science Advances에 게재됐다.

메탄은 이산화탄소(CO₂) 다음으로 기후변화에 큰 영향을 미치는 온실가스로 꼽힌다. 강은 대기 중 메탄의 중요한 배출원 가운데 하나이며, 하천 퇴적물과 토양에서 미생물이 유기물을 분해하는 과정에서 메탄이 생성된다. 이렇게 만들어진 메탄은 일부가 물속에서 박테리아에 의해 산화되지만, 나머지는 대기로 방출돼 온난화에 기여한다.

강에서의 메탄 배출은 크게 두 과정의 균형으로 결정된다. 하나는 강바닥 퇴적물과 주변 토양에서 메탄생성균이 유기물을 분해하며 메탄을 만들어내는 과정이고, 다른 하나는 메탄산화균이 메탄을 소비해 대기 방출을 줄이는 과정이다. 메탄은 단순하면서도 에너지가 풍부한 분자이기 때문에, 일부 박테리아에게는 좋은 에너지원이 된다. 이 박테리아들은 메탄을 이용해 성장하면서 자연적으로 온실가스 배출을 줄이는 역할을 한다.

연구진은 벨기에와 아프리카 하천을 비교한 결과, 아프리카 강에서 메탄 산화 활동이 벨기에 강보다 훨씬 활발하게 일어난다는 점을 확인했다. 보르헤스 연구원은 “아프리카 강에서는 미생물에 의한 메탄 산화가 벨기에 강보다 훨씬 강하게 나타났다”며 “벨기에 강은 하천 제방 개발로 인해 토양에서 강으로 유입되는 미생물 군집이 줄어들고, 외래종인 아시아산 코르비쿨라 조개의 강한 여과 작용으로 생태계가 크게 교란된 것으로 보인다”고 설명했다.

하지만 이러한 자연적 메탄 여과 기능에도 한계가 있는 것으로 나타났다. 연구진은 강에서 대기로 배출되는 메탄의 상당 부분이 상류 하천에서 발생하지만, 정작 상류 하천에서는 미생물에 의한 메탄 산화가 매우 미미하다는 사실을 확인했다. 이는 하천 전체의 메탄 배출을 줄이는 데 있어 자연 산화 과정이 충분히 작동하지 못할 수 있음을 의미한다.

특히 지구온난화는 하천의 메탄 발생을 더욱 증가시킬 수 있다. 수온이 상승하면 퇴적물 속 미생물 활동이 활발해지고, 유기물 분해 속도도 빨라져 메탄 생성이 늘어날 가능성이 크다. 여기에 농업·생활하수 등에서 유입되는 질산염 오염과 부영양화가 더해지면 하천 생태계의 물질순환이 변화하고, 메탄 배출 압력이 커질 수 있다.

보르헤스 연구팀은 이러한 조건에서 메탄산화균이 수행하는 자연 여과 기능만으로는 향후 증가할 메탄 배출을 상쇄하기 어렵다고 분석했다. 더구나 하천 제방 공사, 수변 개발, 외래 여과섭식종 확산 등 인간 활동으로 하천 생태계가 교란되면, 토양과 하천 사이의 미생물 이동과 군집 구조가 바뀌어 메탄 산화 기능은 더 약화될 수 있다.

이번 연구는 하천이 단순한 물길이 아니라 온실가스 배출과 흡수 과정이 동시에 일어나는 생지화학적 공간임을 보여준다. 강 속 박테리아는 메탄을 줄이는 중요한 역할을 하지만, 기후변화와 수질오염, 하천 개발이 동시에 진행될 경우 그 자연적 완충 기능은 제한될 수밖에 없다.

연구진은 하천 메탄 배출을 줄이기 위해서는 기후변화 대응뿐 아니라 하천 생태계의 물리적·생물학적 기능을 보전하는 관리가 필요하다고 강조한다. 수변 서식지 보전, 하천 제방의 과도한 인공화 억제, 질산염 등 영양염류 유입 관리, 외래종 확산 대응이 하천의 자연적 메탄 저감 기능을 유지하는 데 중요하다는 것이다. 강의 미생물 생태계가 온실가스 배출 조절에 관여하는 만큼, 하천 복원과 수질 관리는 기후정책의 일부로 다뤄질 필요가 있다고 말한다.

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