최근 지상의 오존을 줄이면 기온을 낮출 수 있다는 연구 결과가 발표됐다.
미국 리하이대학에 따르면, 지상 오존 수치를 낮추면 식물이 더 많은 양의 이산화탄소를 흡수할 수 있고 그 결과 지구 기온이 내려가고 기후 변화에 대처할 수 있다고 한다.
오존은 산소 3원자를 가진 가스로 호기성 생물이 호흡하는 동안 흡수하는 산소와 대비되는 개념이다. 일반적인 산소와 달리, 오존은 살아있는 유기체가 흡수하는 경우 독성으로 작용한다. 이 때문에 오존은 지구의 상층 대기권, 특히 성층권에 존재한다. 성층권의 오존은 지구를 태양의 해로운 자외선으로부터 보호하는 중요한 역할을 한다.
그보다 낮은 대류권의 오존은 사람과 동식물에 해롭게 작용할 수 있다. 일산화질소가 햇빛에 반응하면 지상 또는 성층권의 오존이 발생한다. 이 같은 반작용으로 3원자를 가진 산소가 형성된다. 그 후, 오존은 다른 대기 중 오염물질과 결합해 스모그를 형성한다. 더운 여름날, 대류권의 오존이 높은 수치를 기록하면 동물과 인간의 호흡기에 악영향을 초래하고 식물의 호흡을 저해해 농작물 수확량 저하로 이어진다.
최근 연구에 따르면, 식물은 가스 교환이 이뤄지는 조직의 구멍, 즉 기공 때문에 지상 오존에 지속해서 노출된다. 오존 수치가 낮을 때조차도 식물은 기공 때문에 오존에 노출된다. 오존에 민감한 식물이 오존에 노출되면 성장기에 여러 가지 질병을 앓을 수도 있다.
리하이대학 환경과학 전문가들은 지상 오존을 낮추는 것이 중요하다고 강조했다. 식물의 호흡기 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 제 기능을 다할 수 있게 만든다. 연구팀은 오존 수치를 낮추면 지구가 가스를 최적으로 교환해 대기 중 이산화탄소 수치를 낮출 수 있다. 이산화탄소가 줄어들면 지구 기온이 내려가게 된다.
연구 저자인 벤자민 펠저 교수는 “오존은 여러 가지 식물에 다르게 작용한다. 예를 들어, 비슷한 용량이라 하더라도 나무보다 농작물에 입히는 손상 정도가 더 크다”라고 말했다. 이어 “지구 기후 모델에 따르면, 미국 동부 지역과 중국 동부, 유럽처럼이 오염된 지역에서 오존은 광합성과 식물 성장을 억제한다”라고 덧붙였다.
이번 연구를 위해 펠저 교수는 오존 오염과 식물 광합성에 대한 관련 데이터를 수집 및 분석했다. 에너지와 산업, 도로 교통, 농업 등을 포함한 7가지 경제 부분에서 오존을 줄이려는 정책을 시도하자 세계적으로 상당한 영향을 미칠 수 있었다. 펠저 교수는 광합성의 영향을 확인하기 위해 지구 시스템 모델의 데이터를 대기 중 공기 화학물질과 연결했다.
그 결과, 오존 오염이 세계 모든 식물의 광합성률을 낮췄다. 중국과 유럽, 미국 등을 포함한 오염 지역에서는 9~13% 선까지 광합성이 줄었다. 대류권 오존 수치가 낮아지자 세계 광합성률이 높아지면서 이산화탄소 배출률을 낮췄다. 즉, 식물이 더욱 많은 이산화탄소를 흡수할 수 있다면 대기 중 오존 농도는 줄어들고 지구 기온도 낮아지는 것이다.
앞서 말한 경제 부문에서 오존을 제거한다면 중국 동부 지역의 광합성률은 13~16%, 미국과 유럽은 16~23%까지 높아질 것이다. 농경지와 초지의 광합성 기능은 2~3개가량 개선될 수 있다.
7가지 부문 모두에서 오존을 제거하지 못하는 경우 에너지와 교통, 이 두 부분만이라도 집중적으로 오존 수치를 낮춰야 한다. 두 부문에서 오존을 50% 낮춘다면 연간 화재로 손실되는 탄소 양만큼 세계 광합성률을 높일 수 있으며 토지의 탄소 싱크를 15%까지 늘릴 수 있다.
오존 수치를 낮추기 위해서는 상당한 시간이 소요될 수 있다. 에너지와 교통 부문은 특히 지역사회에 중요한 역할을 하는 데다 에너지 부문은 기존 에너지원에서 재생에너지원으로 쉽게 바꿀 수 없다. 에너지 부족 현상 때문에 전기의 수요와 공급은 매우 민감한 문제다. 가스 기반 차량을 금지하면 혼란을 일으킬 수 있어 유의해야 한다.
도시에서 일산화질소와 휘발성 유기화합물을 서서히 줄이기 위해서는 각국 정부의 주의 깊은 계획과 직접적인 지원이 필요하다. 변화 과정을 유지할 수 있는 자원을 갖고 있지 못한 중저소득 국가들은 세계의 지원이 필요할 수 있다.
2018년 세계보건기구(WHO)의 평가에 따르면, 인구 10만 명 이상이 거주하는 중저소득 국가의 97%가 WHO 대기질 가이드라인을 충족하고 있지 않으며 고소득 국가의 49%가 같은 문제를 겪고 있었다. 이 같은 비율은 감소세에 있다.
2008~2016년 고소득 동부 지중해 지역에서 평방미터당 미세먼지(PM)10 수치가 최고에 달해 167마이크로그램(ug/㎥)을 기록했다. 다음으로 ▲중저소득의 동부 지중해 지역이 117ug/㎥ ▲아프리카 99ug/㎥ ▲동남아시아 94ug/㎥ ▲저소득 서태평양 지역 82ug/㎥ ▲저소득 유럽 지역 43ug/㎥ ▲고소득 아메리카 지역 40ug/㎥ ▲고소득 서태평양지역 25ug/㎥ ▲고소득 유럽 지역 22ug/㎥을 기록했다. 평균 세계 대기질은 72ug/㎥였다.
2005년 WHO 가이드라인에 따르면, 노출 가능한 PM10은 하루 평균 50ug/㎥. 연평균 20ug/㎥였다. 미세먼지 수치를 낮추면 수많은 생명을 구할 수 있을 뿐만 아니라 동식물의 건강을 개선할 수 있다.