(사이언스 레터)대기 오염과 인간

환경은 생태계를 구성하는 요소로 인간을 비롯한 생물체가 살아가는 데 영향을 주는 모든 유기적 요인을 포함하여 부르는 말이다. 보다 편안한 삶을 위해 인간은 환경을 이용하거나 개발해왔는데 이 과정에서 환경이 파괴되고 결국은 생태계의 평형이 깨어져 환경오염이란 단어가 생겨났다. 환경오염은 과학이 해결해야 할 가장 큰 문제 중 하나가 되었다. 우리가 먹고, 마시고, 숨 쉬는 환경이 오염된다는 것은 정말이지 큰 문제가 아닐 수 없다.

환경오염은 수질, 대기, 토양, 중금속 등 여러 방면에서 다루어지고 있는데, 특히 화석 연료 사용에 따른 대기 오염은 전 지구적으로 많은 문제를 발생시킨다. 지구 온난화, 산성비, 스모그, 성층권 파괴, 황사 등이 대표적이다. 작년 겨울 지구 온난화 때문에 엄청나게 큰 빙하가 녹고, 북극 지방에선 아예 스키장이 문을 열지 못했다고 언론에서 떠든 일이 있다. 그만큼 지구 온난화는 우리가 느끼고 있는 것보다 훨씬 더 빠른 속도로 진행되고 있다.

초등학교 때 수성못에서 하루 종일 스케이트를 탔던 내 어린 시절 이야기를 학생들에게 해 보면 지구 온난화의 속도를 실감한다. 요즘 학생들은 터무니없는 거짓말이라며 야유를 보낸다. 겨울이 돼도 조그마한 연못조차 어는 걸 보기 힘들 뿐더러 봄날 같은 겨울 날씨를 내내 겪고 있으니 이상할 것도 없다.

지구 온난화는 석탄, 석유와 같은 화석 연료의 과다한 사용에 그 원인이 있다. 석유나 석탄과 같은 연료를 사용하면 이산화탄소가 발생하는데 이것이 온난화의 주범이다. 이산화탄소뿐만 아니라 프레온이나 탄화수소류에도 그 원인이 있지만 이산화탄소의 양이 가장 많은 탓이다. 이산화탄소는 지표에서 방출되는 적외선의 에너지를 흡수하여 온도가 올라가고 온도가 높아진 대기는 더 많은 복사에너지를 방출하여 결국 지구 전체의 온도가 올라가게 된다. 지구 온난화는 대륙빙을 녹게 하여 해수면을 상승시키므로 우리가 살 수 있는 육지 면적이 감소하는 결과를 초래한다. 그리고 영화 '투모로우'에서 보았듯이 이상기후 현상을 불러일으켜 인간에게 막대한 피해를 입힐 수 있으며 저온에서 생활하는 생물이 점차 멸종되는 결과를 낳는다.

스모그(smog)현상은 오존과 관계된 광화학적 스모그와 이산화황이 원인이 되는 런던형 스모그로 나눌 수 있는데 보통 스모그라 하면 광화학적 스모그를 의미한다. 스모그를 일으키는 일산화질소와 이산화황은 빗물에 녹아 산성비가 되기도 하며 토양, 호수나 강의 산성화를 유발하여 생태계가 변하는 원인이 되기도 한다.

광화학적 스모그는 자동차의 배기가스 속에 들어있는 일산화질소가 원인이 되는데 일산화질소가 공기 중으로 배출되면 산소와 결합하여 이산화질소가 된다. 이때 생성된 이산화질소가 햇빛의 영향을 받아-이러한 햇빛의 영향 때문에 광화학이란 말이 붙는다- 다시 일산화질소가 되면서 불안정한 산소 원자를 내놓는데 이 산소원자가 공기 중의 산소와 결합하여 오존이 된다. 오존이 생성되면 공기 중에 떠도는 탄화수소와 화학 반응을 하여 옥시던트라고 하는 유독한 산화물이 되는데 이것이 대기오염 물질로 작용한다. 그래서 오존이 일정량 이상 되면 오존주의보라 하여 사람들에게 조심하라는 메시지를 보내는 것이다.

우리가 호흡하는 공간속에 들어있는 오존은 이처럼 유독한 물질을 만드는 원인 물질로 작용하지만 대류권 밖의 성층권에 있는 오존은 매우 유익하게 작용한다. 태양에서 오는 빛 속에는 우리가 느끼는 가시광선뿐만 아니라 적외선, 자외선까지 포함하고 있는데 이 가운데 자외선은 지구 생물체에 치명적인 작용을 한다. 지구가 처음 생성되어 생물체가 나타나기 시작할 무렵 수중 생물이 우선적으로 나타난 이유도 그 당시 태양의 자외선이 너무 강하여 육상 생물이 살 수 없었기 때문이다. 이후 식물의 광합성을 통해 산소가 만들어지고 성층권에서 이들 산소가 오존층을 형성하여 태양으로부터 오는 자외선을 차단하기 시작한 이후 육상생물이 나타나게 된다.

그만큼 자외선은 생물체의 생존에 영향을 줄 만큼 큰 에너지를 가지고 있다. 자외선은 짧은 시간에 미생물을 죽일 수 있기 때문에 살균 소독에 사용되기도 하지만, 광범위한 자외선은 생태계에 분해자로 작용하는 미생물들을 죽여 생태계 교란을 일으킬 수도 있다. 인간은 자외선을 오래 쬐면 피부암이나 백내장 같은 질병이 생길 수 있으며, 식물인 경우 세포분열이나 광합성에 악영향을 주어 작물의 생산량이 감소하게 된다. 이처럼 지구 생명체에 치명적 영향을 주는 자외선을 차단하는 역할을 하는 것이 성층권에 존재하는 오존이다.

이러한 오존이 점차 파괴되어 양이 줄어들고 있는데, 그 이유는 에어컨이나 냉장고에서 냉매로 사용하는 프레온이라는 가스 때문이다. 프레온은 원래 공기보다 무거워 아래로 가라앉지만 지표면이 뜨거워지는 여름철에 강한 상승기류를 타고 서서히 위로 올라간다. 약 25년이란 시간이 걸려 성층권에 이르면 태양 자외선의 에너지를 흡수하여 염소 원자를 배출하는데 이 염소 원자가 오존 파괴의 촉매 역할을 하여 엄청나게 많은 양의 오존을 파괴한다. 그 결과 지구에 도달하는 자외선의 양이 많아지고 인간과 지구 생물은 피해를 입게 되는 것이다.

환경 파괴란 결국 인간의 행위에서 비롯된 것이므로 인간이 나서서 해결해야 한다. 대기 오염의 주원인은 자동차라고 할 수 있다. 타고 있는 자동차를 없앨 수는 없지만 대기 오염을 줄이기 위한 노력은 보다 강하게 해나가야 한다. 일산화탄소나 매연을 내뿜는 자동차는 운행할 수 없도록 규제한다든지, 대기오염치를 측정한 후 그 수치를 사람들에게 공개하는 등 적극적인 대책이 필요하다. 자연은 정복해야 할 대상이 아니며 인간과 지구상의 모든 생물이 더불어 살아가야 하는 공동의 목표로 인식되어야 한다.

차정록(차선생 과학아카데미 원장)