현재의 다양한 환경 문제에 직면하여 환경 변화를 야기하는 요인 중 중요한 신규 유기오염물질인 미세(나노)플라스틱에 대한 효율적인 모니터링 및 영향 평가 시스템의 구축이 필수적이다. 따라서 본 연구를 통해 효율적인 미세(나노)플라스틱 모니터링 시스템을 개발하고 이들이 다양한 환경에서 나타내는 영향 및 거동을 평가하였다. 또한 대기 중 이산화탄소(CO₂) 농도의 증가에 의해 주로 야기되는 기후 변화의 영향을 고려한 미세(나노)플라스틱의 거동 평가를 진행하였다.
제 3 장에서는 형광 미소유체 기반 자동화 시스템을 개발하여 자연 환경에서의 미세(나노)플라스틱 분석의 효율성을 높였으며, 다양한 종류의 미세(나노)플라스틱의 입자 농도 및 크기를 성공적으로 측정하여 개선된 모니터링 방안을 제시하였다.
제4장과 5장에서는 자연 토양 및 수생태계에 서식하는 미생물 군집에 대한 미세(나노)플라스틱의 잠재적 영향을 확인하였다. 이를 위해 다양한 크기의 미세(나노)플라스틱이 토양 미생물 활성과 군집 구조에 미치는 영향을 분석하였다. 40일간의 배양 실험을 통해 0.5- 또는 5-μm 크기의 미세(나노)플라스틱으로 처리된 토양 내 미생물 생체량이 현저히 감소하는 것을 확인하였으며, 단기적으로 5-μm 크기의 미세(나노)플라스틱이 토양 질산화를 억제하는 결과를 확인하였다. 단백질이 흡착된 미세(나노)플라스틱의 경우 순수 배양균의 산화 스트레스와 담수 미생물 군집의 세포벽 손상을 크게 증가시켰다. 이러한 결과는 미세(나노)플라스틱의 물리화학적 특성이 이들이 자연 환경에 미치는 영향을 결정하는 중요한 요인임을 보여주었다.
제6장과 7장에서는 미세(나노)플라스틱이 토양 및 수계 시스템에서 보이는 환경 거동을 분석하였으며, 기후 변화의 영향을 확인하기 위해 다양한 온도 (20, 25, 30℃)를 적용하여 실험을 진행하였다. 먼저 지하수와 해수로 포화된 토양 환경에서 미세(나노)플라스틱의 거동을 분석한 결과, 단백질이 흡착된 미세(나노)플라스틱과 모래 입자 사이에 반발력을 유발함으로써 해수로 포화된 토양에서의 미세(나노)플라스틱 이동성을 향상시켰다. 반면 높은 온도에서 미세(나노)플라스틱은 더 큰 부착 경향을 나타내었으며, 이는 더 따뜻한 조건에서 미세(나노)플라스틱의 토양 축적이 증가할 수 있음을 의미하였다. 수계 환경에서는 단백질이 흡착된 미세(나노)플라스틱의 경우 반발력이 향상되어 콜로이드 안정성이 증가하는 것으로 나타났다. 반면 높은 온도에서 에너지 장벽의 감소로 인해 미세(나노)플라스틱의 응집력이 증가하는 것을 확인하였다. 이러한 연구 결과는 자외선과 단백질을 포함한 복합 풍화 작용과 온도의 상승이 미세(나노)플라스틱의 환경 거동을 변화시킬 수 있는 중요한 인자임을 강조하였다.
본 연구를 통해 개발된 미세(나노)플라스틱 모니터링 시스템과 다양한 환경에서의 생태학적 영향 및 거동 평가 결과를 토대로 미세(나노)플라스틱 오염과 기후 변화로 인한 환경 변화 완화 및 관리 방안 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.