산성비의 환경에 대한 영향


















① 삼림에 대한 직접적인 영향

삼림에 산성비가 내리면, 특히 산성비의 PH가 3.0이하가 되면 잎의 표면에 괴사반점이 나타난다. 잎의 기공이 손상을 입어 광합성작용이나 분비작용에 이상이 생긴다. 그리고 식물에 필요한 칼슘, 마그네슘 등의 체내성분을 산성비에게 뺏기고 점차 쇠약해 진다. 간접적인 영향은 토양의 변질이다. 오염물질이 비나 안개로서 용해되거나 또는 분업장의 건설침전물로서 그대로 강하한 것은 토양중에 있는 칼슘, 마그네슘, 나트륨 등의 금속이온과 결합하여 중화된다. 이러한 금속은 중화로써 소비되어도 하층의 암반으로부터 새로이 보급된다. 그러나 그 보급이 그치고 토양의 산성화가 진행되면, 수목은 영양부족으로 약해지고 성장이 중단된다. 산성비에 의한 피해는 유럽 및 북미가 가장 심각한 상태이다. 유럽의 경우는 독일을 중심으로 유럽 전지역에 미치고 있으며, 중앙유럽의 중도손상지역은 700만ha에 달한다고 한다. 네델란드, 독일, 스위스에서는 삼림피해면적이 각각 전삼림면적의 50%를 초과하고 있다. 더욱 주목되는 것은 5∼10년 전까지만 하여도 건조했던 삼림이 급속히 쇠퇴하고 있다는 사실이다. 독일에서는 손상을 입은 삼림이 1982년에 전삼림 면적의 8%였던 것이 1983년에는 34%, 1985년에는 55%로 급속히 증가하고 있다. 스위스에서도 근래 바늘잎나무(침엽수)의 손상이 현저하며, 스위스의 굴립삼림개발소의 조사결과 바늘잎나무가 손상되는 원인은 산성비에 의한 토양의 산성화에 있는 것으로 판명되었다. 동유럽의 피해도 아주 심하다. 그 유명한 동유럽의 미림은 자취를 감추고, 대신 10㎞의 고목군이 들어서고 있다. 이미 동독측에서는 수백만 그루의 나무가 고사했다고 한다. 체코슬로바키아의 삼림파괴는 50만ha에 달하고 있으며, 삼림 피해율은 전삼림의 71%에 이르고 유럽에서 최악의 상태이다. 오염물질의 배출원인 이 두나라 사이에 끼어 있는 폴란드에서는 삼림의 고사의 양상은 거의 파괴적이다. 남서부의 이제루스키산지에서는 6만ha가 완전히 고사했다고 한다. 폴란드 국립아카데미가 최근에 발표한 보고서에 의하면, 이대로 오염이 진행된다면 금세기 안에 국내의 삼림은 전멸될 것이라고 한다. 유럽과 같은 삼림의 고사는 3∼4년 늦어서 북미 동북부에서도 발생하여 급속하게 확대되고 있다. 미국의 삼림피해는 최근까지 적어도 900만에이커의 삼림피해를 입고 있다고 한다. 이러한 현상은 기후변동이나 병충해로 인한 대규모 삼림피해와 구별하여 신삼림병이라고 불리 운다. 신삼림병의 원인으로서는 문제발생시부터 산성비가 주원인이라고 하는 산성비설이 있었다. 산성비설은 토양의 산성화와 이에 수반하여 발생하는 칼슘 및 마그네슘의 영양염의 유출, 독성의 알루미늄의 수용화 촉진이 주원인이라고 한다. 한편 지금까지의 산성비 일변도의 원인설로부터 오존 등 옥시탄트가 첨가된 복합적 원인에 의한다는 것이 유력해졌다. 이 학설은 "오존설"이라고도 한다. 오존설은 오존 등 산화성 물질에의 폭로에 의한 잎의 생리기능장애, 특히 광합성의 파괴가 수목의 쇠퇴를 가져온다고 한다. 이밖에 질소과잉설이 주장되고 있다. 이 설은 질소산화물과 암모니아의 증가 및 과잉이 원인이라고 한다. 질소산화물은 초산염으로 변하고, 암모니아는 황산화물과 반응하여 유산암모니아를 만들어 낸다. 그 후의 연구로서 초산염과 유산암모니아는 식물의 성장을 촉진하지만, 과잉하게 되면 타 영양분의 흡수가 부족하여 식물은 영양부족상태에 빠진다. 그 뿐 아니라 암모니아는 토양중에서 산을 방출하는 것이 판면되었다. 덴마크와 네델란드에서 암모니아는 토양산성화의 주범이라고까지 인정되고 있다. 그 외에 복합적 스트레스설이란 것이 있다. 단일화 원인만으로는 설명할 수 없는 삼림피해가 증대하므로 산성화가 질소과다 등으로 인한 토양의 변화 내지 빈곤화, 한발과 한파 등의 기상이변, 병충해 등의 원인이 복합하여 삼림의 대량고사가 초래된다고 보고 있다.

② 수중생태계에 대한 영향

산성물질이 강하하면 최종적으로는 하천과 호수로 흘러 든다. 수중에도 중화산염과 같은 알카리성 물질이 있어서 흘러 들어온 산을 중화시켜 저항을 하지만, 알카리성 물질이 소진되면 갑자기 산성화가 진행된다. "죽음의 행진"이 시작되는 셈이다. 호소나 하천의 물이 산성비의 영향으로 PH가 낮아지고 산성도가 증가하면 수중의 플랑크톤, 부착조류, 수생동물 등의 종 조성이 바뀌고 단순화하며, 어떤 종은 멸종하고 만다. PH가 7이하로 되어 산성화가 진행되면 호저로부터 금속의 용출이 가속화된다. 특히 PH가 4.5로 되어 알루미늄이 용해하기 시작하면 이것이 어류의 생SIK기관에 작용하여 번식을 정지시킨다. 이 PH치가 어류 절멸의 한계점이다. 산성비에 의한 수자원의 피해는 북유럽과 미국, 캐나다에서 많이 보고 되고 있고, 노르웨이에서의 피해면적은 33,000㎢로서 국토의 10%에 가깝다. 캐나다에서 산성비가 내리기 시작한 것은 약 10년전이지만, 지금 어류가 절멸한 호수, 절멸에 직면한 호수는 각각 4%, 15%나 된다고 한다. 캐나다 환경성의 조사에 의하면 산성비의 영향은 120∼150만㎢에 미치고 있다고 한다. 캐나다 Roberts 환경성은 이대로 방치한다면 금세기 내에 48,000개의 호수가 사멸할 것이라고 대책의 긴급성을 호소하고 있다. 미국에서도 동북부 일대의 산성비 피해는 심각한 것으로 보고되고 있다. 미국정부의 기술평가국(OTA)의 보고서는 "무슨 대기 오염 방지 조치가 취해지지 않는 한 오염지역의 호수나 하천은 사멸하고 말 것이다."라고 경고하고 있다. 영향을 받고 있는 호수는 동북부의 New Eng-land주나 New York주 등 9주 27개 지역의 17,059의 호수 중 9,423개의 호수이다. 그 외에 미네소타, 위스콘신, 플로리다, 캘리포니아 등의 주에서도 피해를 받고 있다고 보고 되고 있다.

③ 토양에 대한 영향

산성비에 의한 토양의 산성화도 호수의 경우와 마찬가지로 어느 한계치를 넘으면 급속히 진행된다. 토양은 보통 호수, 하천 등의 경우보다 산화에 대한 저항력이 강하기 때문에 가시적, 생태학적 장애 없이도 많은 양의 산을 함유할 수 있다. 산성의 물은 토양중의 영양염을 유출케 한다. 또 토양생태계의 변화를 일으켜 박테리아 등에 의한 유기물의 분해와 대기중 질소의 고정화속도를 저하시켜서 토양의 생산능력을 감퇴시킨다. 또 토양의 산성화는 금속이온의 용출을 촉진한다. 특히 알루미늄과 망간이 용출되면 영향은 심각하며, 뿌리로부터 흡수되어 영양물의 흡수를 저해한다. 그러나 토양의 지층이 석탄층일 경우에는 산도의 중화로 말미암아 좀처럼 산성화가 발생하지 않을 수도 있다. 반면 석탄질은 거의 포함하고 있지 않을 암석으로 이루어진 토양은 산성을 거의 중화시키지 못해 산성화가 즉시 발생한다. 스칸디나비아 반도나 미국의 동북부와 캐나다의 남동부지역의 이러한 토양으로 되어 있어서 산성비에 민감하고 완충능력이 약하기 때문에 산성비의 영향을 강하게 받는다. 산성비는 삼림에 영향을 주듯이 농작물이나 식물에 직접적인 피해를 줄 뿐 아니라, 토양과 호소, 하천의 물의 산성화를 통하여 농작물의 생산성을 저하시킨다.

④ 삼림의 황폐화

산성비에 의한 삼림 피해는 매우 심각하다. 산성비가 내리면 산성 물질이 독성에 의하여 나뭇잎은 황갈색으로 변하고 나무는 말라 죽게 된다. 또한 산성비가 지면에 떨어지면 토양 속의 인, 칼슘, 마그네슘 등 식물에 양분이 되는 광물질의 용해도가 크게 증가하여 씻겨져 버리므로 나무의 성장에 필요한 양분이 부족하게 된다. 물론 산성비에 포함되어 있는 질산은 식물에 비료가 되기 때문에 처음에는 나무의 성장에 도움이 되지만 점차로 토양을 산성화시켜 흙 속의 박테리아, 곰팡이 등 미생물의 활동을 중단시킴으로써 결국은 나무에 피해를 주게 된다. 산성비에 의한 삼림의 피해는 세계 도처에서 발생하고 있다. 서독의 경우 최초로 산성비에 의한 삼림 피해가 발견된 1970년대 중, 후반 경에는 바이에른 지방과 서독의 해발 500m이상인 중, 고지방에서 주로 전나무에 국한되어 피해 현상이 발견되었으나, 1980년대부터는 독일 가문비나무, 구주소나무, 너도밤나무 등 점차 다른 수종으로 확대되고 있으며, 지금은 알프스 높은 곳까지, 혹은 깊은 계곡과 서독 본부 지방의 평림지에까지 피해가 나타나고 있다. 1982년 초에 서독 농림성에서 실시한 조사에 의하면 전체 삼림면적의 8%에 해당되는 56만ha가 피해를 입었으며, 1982년 1년 동안에 피해 면적은 4배로 증가되어 1983년 말에는 전체 산림면적의 34%인 2백 50만ha로 추산되었다. 이와 같은 추세로 피해가 증가한다면 20년 이내에 서독의 삼림은 모두 황폐해질 것이다. 동독의 경우에도 정확한 자료가 알려져 있지 않지만 전체 3백만ha의 삼림 중에서 약 86%가 산성비의 영향을 받고 있는 것으로 추측되고 있다. 체코슬로바키아에서는 보헤미안 삼림을 포함하여 전체의 20%에 해당하는 96만ha의 삼림지대가 회복될 수 없을 정도로 피해를 받았으며, 획기적인 대책이 취해지지 않는다면 2∼3년 내에 전체삼림의 반 이상이 죽게 되리라고 추정하고 있다. 미국에서는 최소한도 25개 주(州) 삼림지대에서 산성비가 관측되고 있는데, 특히 심한 곳이 동북부 뉴 햄프셔주의 화이트 산맥과 애팔레치아 산맥 정상지역이다. 또한 비몬트주의 삼림지대에서는 1960년 이래 이끼에 덮힌 면적이 50%나 감소하였고, 나무들이 서서히 말라 죽고 있는 실정이다.

⑤ 호수가 죽어 간다.

산성비가 하천이나 호수 등에 유입되면 물의 산도가 증가하기 때문에 물고기가 그 독성을 직접 받을 수 있으며, 카드륨, 납, 아연, 수은 등 중금속의 용해도가 증가함으로써 결정적인 피해를 입는다. 예를 들어 물이 산성인 경우에 알루미늄 함유량이 0.2㎎/ℓ이면 물고기가 죽는다. 또한 수원이 산성화되면 물고기의 먹이가 되는 미생물의 종류나 수가 큰 변화가 생기면서 물고기의 번식에 지장을 준다. 한 보고서에 의하면 ph 5.2에서 물고기의 등이 굽고, 머리도 작게 나타났으며 ph 4.5에서는 거의 모든 물고기가 기형으로 변했고, 알은 모두 부화되지 못했다. 산성비 때문에 뼈의 주성분의 칼슘이 유실되기 때문이다. 호수 물의 산도가 증가하면 녹조류가 크게 감소하는데 이는 물의 산성화에 의하여 미생물의 분해작용이 방해 받게 되고 그 결과 인의 순환이 감소하기 때문이다. 그리고 물고기가 기타 조류를 먹이로 하는 수중 동물의 먹이사슬에 변화가 일어난다. 물론 산성비에 의한 수자원의 산성화가 모두 똑같은 경로로 일어나는 것은 아니다. 빗물이 흘러 내리는 수계의 지층이나 호수바닥의 지층이 빙상점토나 석회층으로 되어 있다면 산도의 중화가 일어나면서 몇 십년이라도 산성화가 발생하지 않을 수도 있지만 지층의 화강암 등의 석회 성분을 적게 함유하는 경우에는 완충 능력이 적어 산성화가 즉시 발생한다.

⑥ 생태계가 파괴된다.

산성비에 의한 수자원의 피해에 대한 예를 든다면 노르웨이에서는 1천여개의 호수가 이미 한 마리의 물고기도 살지 않는 죽은 호수로 변했으며, 스웨덴에서도 10만 여개의 호수 가운데 2만여개가 산성비로 오염되었으며, 그 중 6천 여개의 호수는 물고기가 살 수 없는 죽음의 호수로 변했다. 캐나다의 경우는 지금 당장 산성비에 대하여 어떤 획기적인 조치를 취하지 않으면 21세기 초에는 5만 여개의 호수를 죽일 것이다. 아니 이미 온타리오주의 3천개의 호수가 연어나 송어가 자랄 수 없을 정도로 심하게 산성비로 오염되었으며, 퀘벡주에서도 1천 5백개의 호수가 죽어가고 있다. 미국에서도 뉴 잉글랜드 지방의 2백 26개의 제일 큰 담수호 중에서 약 10%가 산성비에 의하여 피해를 받고 있으며, 그 외에도 미네소타, 위스콘신, 플로리다, 캘리포니아주 등에서도 피해를 받고 있다. 토양은 암석 입자와 토양 박테리아와 같은 미생물이 균형을 이룬 결합체로서 하나의 생태계를 이루고 있다. 따라서 산성비에 의해 토양이 산성화되면 이러한 미생물들이 번식을 멈추게 되고, 토양의 대표적인 영양소라고 할 칼륨, 마그네슘, 칼슘이 유실되어 토양의 구조와 성질을 변화시킨다. 이렇게 되면 토양은 자정 작용에 의한 해독 능력을 잃어 식물성장의 토대 역할을 하는 토양 기능이 파괴된다. 산성비 때문에 토양이 산성화된 확실한 역사적 증거를 잡기는 어렵다. 그러나 비교적 빨리 산성비의 영향에 대하여 민감한 반응을 보여 온 스웨덴에서는 산성비에 의한 토양 산성화에 대하여 꾸준히 조사되어 왔는데, 한 삼림지대의 1934년 조사에서는 ph가 7.5이던 것이 40년 후인 1973년에 다시 측정해 본 결과 ph가 6.5로 저화된 것이 발견되었다. 그리고 10년 후인 1983년에 다시 조사해 보니 ph가 무려 5.5이하의 강산성으로 떨어진 것을 알았다. 이러한 토양의 산성도 조사는 최근, 세계적으로 활발하게 진행되고 있는데, 과거의 기초 자료 없이 행해지는 조사라 정확한 대비를 할 수 없지만 전반적으로 지구의 토양 생태계가 산성비의 영향으로 그 질이 크게 저화되고 있는 것만은 확실하게 나타나고 있다. 만일 지금과 같이 계속 토양에 산성 축적 물질이 쌓이면 가까운 장래에 지구의 모든 식생은 병들어 죽을 것이다.

⑦ 껍질 없는 알

산성비는 삼림과 호수 그리고 토양에 결정적인 피해를 입힘으로써, 숲 속의 동물과 호수 속의 물고기에도 심각한 영향을 준다. 스웨덴 룬틴대학의 한 교수는 산성비에 오염된 라플란드 호숫가에 살고 있는 어떤 물새에 대하여 연구했는데, 그곳에서 발견된 새알들은 껍질이 아주 얇었으며, 어떤 것은 껍질이 아예 없었다. 이것은 오염된 벌레를 잡아 먹은 새들이 알루미늄에 중독된 결과인 것이다. 즉, 알루미늄이 산성비와 산성 눈에 의해 토양 속으로 융해되고, 벌레가 오염되면서 먹이사슬에 의해 새들에게 피해를 준 것인데 많은 알루미늄이 뼈속 깊이까지 스며 들어간 새들의 경우는 칼슘이 중화되어 껍질없는 알을 낳게 되는 것이다. 포유동물 또한 산성비에 의한 오염 축적 물질에 의해 심각한 생물학적 반응을 보인다. 폴란드 숲에 사는 거대한 사슴의 무리는 주변 강철공장에서 뿜어내는 매연으로 산성화된 비 때문에 뿔이 짧아지는 피해를 입었다. 즉 산성 중금속 물질이 사슴의 서식처를 오염시켰기 때문이다. 많은 과학자들은 산성비가 인체에 미치는 영향에 대하여 조사해 왔지만 직접 건강에 피해를 주었다는 보고는 아직 없다. 그러나 간접적인 결과 즉, 습성이나 건성의 산성 축척 물질 때문에 피해를 입고 있는 것만은 확실하다. 황산염 같은 오염 물질이 건조한 공기로 옮겨져서 만성 기관지염, 천식 같은 호흡기 질환을 일으킨다. 스웨덴의 한 학자는 산성비가 백혈병을 초래할 수도 있다고 발표했으며, 한 전염병 학자는 화석연료에서 나오는 산성 황산염과 방사 물질에 의한 죽음이 전체 사망률의 60%를 차지한다고 주장했다.