농작물과 물고기를 위협하는 알루미늄
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제주대학교 명예교수, 전 제주대학교 자연과학대학 학장

프랑스의 나폴레옹 3세는 알루미늄(Al) 사랑으로 유명했다. 연회 때 계급에 따라 식기가 주어졌는데, 서열 3위가 은수저, 서열 2위가 금수저, 서열 1위가 알루미늄 수저였다. 알루미늄이 금보다도 비쌌던 시대였기 때문에 알루미늄제 물품 사용은 재력이나 국력을 과시하는 사치의 절정이었던 것이다.

알루미늄은 지각에서 세 번째로 풍부하게 존재하는 원소이다. 어디에나 널리 분포되어 있으며 독성을 지닌 금속이다. 다행스럽게도 중성 부근에서 알루미늄 이온은 불용성 화합물을 형성하여 생물학적으로 이용될 가능성을 최소화시킨다.

물고기들이 알루미늄 독성에 위협을 받고 있다. 산성화된 호수에 있는 물고기들이 피해를 입는 것은 낮은 pH의 영향도 있겠지만, 낮은 pH 때문에 알루미늄 이온의 농도가 높아졌기 때문이다.

인간에 대한 허용치는 훨씬 높지만 알루미늄의 섭취는 매우 주의해야 된다. 우리가 알루미늄을 섭취하게 되는 일반적인 경우는 알루미늄을 포함하는 제산제를 복용하는 것이다. 물론 차에도 높은 농도의 알루미늄 이온이 내포되어 있다.

알루미늄을 포함하는 발한 억제제의 분무액은 호흡을 통해 들이마시지 않는 것이 좋다. 그것은 금속이온이 코를 통하여 직접 핏속으로 흡수될 수 있기 때문이다. 알루미늄 흡수를 막아주는 규소(silicon, Si)의 역할도 중요하다.

알루미늄은 토양에 흔하게 존재하는 금속이온이다. 전세계 경작지의 30 40%정도는 산성 토양이며, 여기서 배출되는 알루미늄 이온이 걱정이다. 옥수수와 같은 몇 가지 농작물인 경우 가뭄 다음으로 수확량을 감소시키는 요인이 바로 알루미늄 이온이며, 때로는 수확량이 80% 정도까지 감소하기도 한다.

알루미늄 이온이 작물의 뿌리 세포에 들어가면 세포의 대사를 방해한다. 토양의 pH를 증가시키기 위하여 석회석 분말을 뿌려주면 알루미늄을 불용성 하이드록소 화합물 형태로 고정시킬 수 있다. 그렇지만 가난한 나라의 농부들은 이렇게 할 여유도 없다.

몇 가지 작물들은 시트르산(citric acid, 구연산)이나 말산(malic acid) 등을 주위의 토양으로 분비하여 알루미늄 이온에 자연의 힘으로 저항한다. 이 산들은 알루미늄 이온과 착물을 형성하여 뿌리에 흡수되는 것을 막는다.

그래서 유전공학자들은 수확량을 늘리기 위해 중요한 식용 작물들에 시트르산생성 유전자를 삽입하기 위한 연구를 진행하고 있다. 자연의 힘을 과학적으로 접근하여 삶을 풍요롭게 하고, 친환경적 모형을 창작하는 것은 흥미로운 일이면서 과학자의 지향점이다.

시트르산은 감귤류의 과일에서 주로 발견되는 약한 유기산이며, 천연 방부제인 동시에 음식 혹은 탄산음료의 맛 또는 신맛을 내는 데 사용한다. 이것은 세제, 화장품, 의약품 및 화학 산업 분야에도 사용된다. 시트르산은 유화제로 아이스크림에 첨가하여 지방이 분리되지 않도록 하고, 캐러멜에 첨가하여 설탕 결정이 생기지 않도록 한다.

1784년 스웨덴의 화학자 칼 빌헬름 셸레는 레몬 주스를 결정화하여 시트르산을 최초로 분리했다. 시트르산은 동물, 식물, 세균의 중심 대사 경로인 시트르산 회로의 중간 생성물이다. 영국의 생화학자 핸스 애돌프 크레브스(Sir Hans Adolf Krebs)1953시트르산 회로연구로 노벨 생리학·의학상을 수상하기도 했다.

말산은 사과에 많이 함유되었다고 해서 사과산이라고 칭하기도 하며, 탄소, 수소, 산소의 장난에 의해 형성된 유기화합물이다. 이 성분은 포도에도 존재하며 대부분의 포도주에 높은 농도로 함유되어 있다. 열매가 성숙해감에 따라 말산의 양은 감소하지만, 이 성분은 포도주의 시큼한 맛에 기여한다.

 

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