화학을 알면 세상이 달라 보인다, 교과서 밖에서 만나는 화학

알고 보니 다 화학이었어
_2020 누노 마울리데, 탄야 트락슬러
→ 학생들에게 재미있을 화학책 추천입니다.
 
요즘 우리는 기후 문제, 미세플라스틱, 항생제 내성 같은 단어를 많이 접합니다.
하지만 그 심각성이 생활 속 문제로 와닿지는 않지요.
 
우리는 삶에 가까운 화학을 배우지 못하고,
시험문제만 풀고 있는 것 같기도 해요.
 
시험문제 속 주기율표가 아니라,
일상에서 원자와 분자를 알아가는 경험이 필요해 보입니다.
 

목차박스

1. 바닷속 80억 톤의 금 : 있어도 가질 수 없는 것 2. 지구의 기후 : 이산화탄소의 역습 3. 공기의 80%는 질소지만 쓸 수는 없다 4. 항생제와 내성세균 5. 유해물질 3대장 6. 미세플라스틱 7. 인조손톱 8. 마무리

 

1. 바닷속 80억 톤의 금 : 있어도 가질 수 없는 것

1903년 스반테 아레니우스는 바다에 얼마나 많은 금이 용해되어 있는지 계산해 보았는데, 바닷물 1톤당 6밀리그램이라는 결과가 나왔다. 아레니우스의 계산에 따르면 전 세계의 바다에는 총 80억 톤의 금이 녹아 있다. 하지만 바다에서 금을 추출하는 것은 너무 복잡하고 비용이 많이 드는 일이라 독일의 전쟁 부채를 상환하는 데 보탬이 될 만큼의 수익을 얻을 수 없었다. 
 

2. 지구의 기후_이산화탄소의 역습

5억 8,000만 년에서 7억 5,000만 년 전 사이에는 지구상 대부분의 육지가 무덥고 비가 많이 오는 열대지방이었던 것으로 보인다. 풍화작용이 매우 빠르게 진행되었고 대기 중의 이산화탄소가 바다에 흡수되어 지구의 평균 기온이 극격하게 떨어졌으며 눈덩이 지구가 되었다. 얼음은 물보다 태양 광선을 더 많이 반사하기에 지구는 더욱 차가워졌다. '되먹임'이라고 부르는 순환이 반복되는 현상이 일어난 것이다. 다시 화산 활동으로 인해 이산화탄소가 대기 중으로 방출되면서 지금 같은 온화한 기후가 자리 잡게 되었다. 과거 지구는 얼음행성-사우나행성을 여러 번 오갔을 것으로 추정한다. 
 
이산화탄소와 오존뿐만 아니라 수증기도 열을 흡수해 지표면에 고정시킨다. 수증기가 자연적으로 발생하는 온실효과의 절반 이상을 담당한다. 습한 여름밤에 기온이 좀처럼 떨어지지 않고 건조한 사막의 밤이 얼음장처럼 차가운 이유가 바로 그것이다. 
 
이산화탄소의 대기 중 비율은 0.04%에 불과하다. 극소량 존재하지만 기후에 엄청난 영향을 미친다. (산업화 이전 대기 중 이산화탄소의 양은 180ppm - 산업화 이후 280ppm - 최근 400ppm) 섭씨 2도 이상 상승하면 급격하고도 통제 불가능한 변화가 일어날 수 있다. _ 되먹임의 무서움.

• 매년 인구 70억 명이 20억 톤 이산화탄소 배출
• 매년 항공기가 10억 톤의 이산화탄소를 배출

햇빛으로 물을 분해해 수소를 만들어 수소의 힘으로 움직이는 자동차가 언젠가 개발될 수도...
 

3. 공기의 80%가 질소지만 쓸 수는 없다.

공기의 80%는 질소이고 20%는 산소이다. 인간이 호흡하려면 공기 중의 질소 함량이 높아야 한다. 순수한 산소나 산소가 농축된 공기 혼합물을 흡입할 경우 생명을 위협하는 폐렴, 급성 폐 손상으로 이어진다. 폐 조직이 산소 과잉으로 인해 손상되어 몸이 충분한 산소를 흡수하지 못해 역설적으로 질식 상태에 이르는 것이다. 
 
질소는 공기 중에 가장 많지만, 질소 분자는 매우 안정적이라 생명체가 직접 이용하지 못한다. (삼중결합으로 매우 안정적이라 번개가 쳐야 쪼개짐) 인간은 식물이나 동물을 먹음으로써 질소를 섭취한다. 
 
인공 질소 비료는 밭을 비옥하게 했지만, 강, 호수, 바다의 산소부족을 일으킨다. 질소가 유입되면 해조류와 식물성 플랑크톤이 번성하게 되고, 이들이 시들어 바닥으로 가라앉으면 산소를 소비하는 박테리아에 의해 분해되기 때문이다. 다수의 해양지역이 사막처럼 생명에게 적대적인 환경으로 변해 가는 상황이다. 또한 과도한 질소는 물에 씻겨 나가면서 질산염을 형성하여 지하수로 들어간다. 질산염은 인체에 해로운 니트로사민으로 전환될 수 있다.
 
질소비료를 생산하는 과정에서 이산화탄소, 메탄, 아산화질소(웃음 가스)가 발생한다. 아산화질소는 이산화탄소보다 지구를 약 300배나 더 뜨겁게 달구고 성층권의 오존을 파괴한다. 

요약 1. 생명은 공기중 질소를 직접 사용 못함 2. 인공비료가 만든 번영과 바다의 사막화 3. 질소비료와 지구 온난화

 

4. 항생제와 내성세균

세균성 감염병에 걸려 항생제를 복용하면 민감한 세균들은 초기에 사라지지만, 저항성을 지닌 세균은 끝까지 살아남아 계속 증식한다. 몸이 회복되었다고 느껴지더라도 정해진 기간 동안 항생제를 꾸준히 복용하는 것이 중요한 것은 이런 이유 때문이다. 
 
공장식 축산업은 의약품의 힘을 빌려야만 유지될 수 있는데, 동물이 섭취한 약품들은 결국 고기의 형태로 우리의 식탁에 오른다는 것이 문제다. 
 
유럽연합에서만 매년 약 3만 3,000명이 항생제 내성으로 사망하는 것으로 추정한다. 항생제 내성균이 발생하는 속도가 점점 빨리지고 있기 때문에 새로운 항생제 개발은 제약회사에게 득이 되지 않는다. 사용할 수 있는 기간은 몇 년에 불과하고 가격도 낮은 항생제를 개발하기 위해 10년에서 12년을 투자한다는 것은 이윤을 추구하는 기업에게 썩 구미가 당기지 않는 일이다. 그러니 항생제 내성은 이중으로 심각한 문제다. 세균의 저항력이 강해질수록 항생제의 효과는 점점 감소하는데, 수익성이 없어 새로운 항생제가 개발되지 않는 것이다. 
 

5. 유해물질 3 대장

"모든 물질은 독이며 독이 없는 물질은 존재하지 않는다. 독성의 유무는 용량에 달려있다." _ 16세기 스위스 의사 테오파라투스 봄바스투스 폰 호엔하임.
한 번에(단시간에) 5리터 이상의 물을 마시면 장기, 특히 신장이 손상되고 극단적으로 사망에 이르기도 하며, 소금을 열 숟가락 먹으면 치명적인 위험에 빠질 수 있다. 

1. 벤조피렌
   발암성이 가장 높은 물질이다. 배기가스, 공장매연, 담배연기뿐만 아니라 음식을 굽거나 훈제할 때 생성된다. 
2. 아크릴아미드
   120도 이상의 온도에서 요리할 때 생성된다. 바삭하게 구워진 갈색 부분은 해롭다. 토스트, 비스킷 케이크 등에도 함유되어 있다. 
3. 아질산염
   질산염은 소금에도 있고, 살라미, 베이컨, 햄, 훈제육등 육류가공품에도 있고, 채소류(시금치, 상추, 양상추 등)에도 있다. 이를 오랫동안 따뜻한 곳에 두거나, 가열하면 질산염이 아질산염으로 변한다. 아질산염은 적혈구 속 헤모글로빈을 산소와 결합할 수 없는 메트헤모글로빈으로 변환시켜 신체 조직에 필요한 산소가 부족해진다. 뇌에 산소부족으로 어지럼증이 발생할 수 있고, 유아에겐 특히 더 위험하다. 

 

6. 미세플라스틱

해안가 모래의 1/4은 (육안으로 보이지 않지만) 플라스틱이다.
미세플라스틱은 자동차 타이어마모, 폴리에스터 섬유의 옷의 세탁과 건조, 화장한 뒤 세수할 때도 발생한다. 
 

7. 위험한 인조손톱

1. 매니큐어에는 유해폐기물로 별도 처리해야 할 발암물질이 있다. 손톱에서 잘 굳게 하는 폼알데히드, 매니큐어에서 흔히 검출되는 나이트로사민이 그것이다.
2. 인조 손톱은 불꽃에 닿으면 1초도 안 되어 타버릴 것이다. 
3. 사망사건의 범인은 인조손톱, 긴 손톱 : 2004년 미국 중환자실의 조산아들이 폐렴, 폐렴간균감염, 미국 오클라호마시티의 16명의 환자가 녹농균 감염 → 원인은 간호사의 인조손톱아래에 있는 박테리아였다. 

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8. 마무리

사소하고 평범한 일상들이 모여서 거대한 위기로 이어지는 모습을 책을 통해 볼 수 있었습니다. 
정말 위험한 재난은 이렇게 조금씩 쌓여서 일어나나 봅니다. 
대기 중 조금의 이산화탄소,
조금의 질소비료가 모이고
조금의 항생제가 모이고
조금의 플라스틱이 모여서 말이죠.
 
그러나 우리 삶에 '지구'를 거론하기 전에
'삶'이 먼저 밀려오기에,
자꾸 놓칠 수밖에 없습니다. 

그래도 보이지 않는 문제를 계속 뒤로 미루다 보면
더 해결하기 어려워지잖아요.
 
그래서 ‘나와는 상관없다’ 생각할 게 아니라
좀 더 가까이 들여다보는 계기가 되었으면 좋겠네요. 
 
헤어 드라이기나 건조기 돌릴 때 미세플라스틱,
플라스틱 식기류 사용할 때 미세플라스틱,
바삭한 토스트의 갈색 부분을 보면 아크릴 아미드,
캠핑 가서 숯불에 고기 구우면 벤조피렌,
네일숍 가기전에 매니큐어 발암물질을 떠올려 보세요.
보이지 않던 연결을 보기 위해서.
세상을 관찰하는 눈을 하나 더 챙겨보세요.

심심할땐 주기율표도 한번 보시라고 첨부합니다^^

주기율표 다시보기~^^

 
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