[워터저널] “지하수, 지구 및 인간 건강에 필수적…보호 강화 시급”

세계 도시 인구 50%에게 지하수로 식수 공급…가장 큰 지하수 집수구역의 1/3이 고갈 위험에 처해

독일 JGU 연구팀, 지하수를 핵심 생태계로 분류하여 생물다양성 보존하고 기후변화 완화하기 위해 지하수 보호 개선 방법 제안

『글로벌 변화생물학(Global Change Biology)』 학술지 최근호에 발표

독일의 요하네스 구텐베르크 대학교 마인츠(JGU)의 연구팀은 최근 연구보고에서 “전 세계적으로 매년 약 1천㎦(10억㎥)의 물이 지구 표면으로 펌핑되지만, 안타깝게도 우리는 자연적으로 보충되는 물보다 훨씬 더 많은 양의 물을 소비하고 있다고 경고했다. [사진출처(Photo source) = 요하네스 구텐베르크 대학교 마인츠(JGU)]

물은 지구상의 모든 생명체의 기본이다. 그러나 장기간에 걸쳐 인류와 생물다양성을 유지하는 데 있어 지하수의 중요한 역할은 종종 무시되고 있다. 최근 발표된 논문에서 국제 연구팀은 처음으로 지하수가 핵심 생태계로 취급되어야 하는 이유를 설명했다.

지구 시스템 모델링 전문가인 요하네스 구텐베르크 대학교 마인츠(Johannes Gutenberg University Mainz, JGU)의 로버트 라이네케(Robert Reinecke) 교수는 “지하수는 그 자체로 주요 생태계일 뿐만 아니라 지구 표면의 생태계와도 매우 중요한 관련이 있다”고 강조했다.

라이네케 교수는 생물다양성의 손실을 줄이고 기후변화의 영향을 보상하기 위해 향상된 지하수 보호 개념을 설명하는 논문에 큰 공헌을 했다.

세계 도시 인구의 약 절반이 식수 공급을 지하수에 의존

지하수는 지구상에서 가장 큰 얼지 않은 담수의 매장량이다. 이는 세계 도시인구의 거의 50%에게 필요한 식수를 공급한다. 예를 들어, 덴마크와 같은 국가에서는 식수를 전적으로 지하수에서 얻고 있다.

라이네케 교수는 “전 세계적으로 매년 약 1천㎦(10억㎥)의 물이 지구 표면으로 펌핑된다. 안타깝게도 우리는 자연적으로 보충되는 물보다 훨씬 더 많은 양의 물을 소비하고 있다”고 말했다. 

가장 큰 지하수 집수구역의 약 3분의 1이 고갈될 위험에 처해 있는데, 이는 지하수 수위가 계속해서 떨어지고 있음을 보여주는 것이다.

문제의 한 측면은 분명 인간을 위한 식수 공급이다. 또 다른 측면은 지금까지 전 세계 생물다양성 보전 의제에서 반복적으로 간과되어 온 지하수에 대한 생태계의 의존성이다.

대략 52%, 전체 표면적의 절반 이상이 지하수와 중간 정도의 상호작용을 한다. 사막이나 높은 산, 지하수가 부족하거나 지하수면이 매우 깊은 지역을 제외하면 이 수치는 75%까지 증가한다.

라이네케 교수는 “이러한 맥락에서 상호작용은 지하수가 표면으로 올라와 습지, 강, 그리고 다른 종류의 지표수 지역을 먹이는 동안 강과 호수의 물이 지하수로 들어간다는 것을 의미한다”라면서 “지하수는 동굴 물고기, 맹꽁이 뱀장어, 투명 새우를 비롯한 수천 종의 다양한 지하 생물들의 귀중한 서식지이기도 하다”고 덧붙였다.

지구 물 순환을 구성하는 5개의 동결되지 않은 지표수 생물 군계(해양 및 담수)와 지하수 생태계(짙은 파란색)의 상호 작용 및 기능적 연결을 도식적으로 표현(연한 파란색 : (a) 연안 해역, (b) 해양, (c) ) 하구, (d) 강 및 (e) 호수). 이들 사이의 생태학적, 수문학적 연결에 대한 자세한 설명은 지원 정보 섹션 2를 참조하세요. 간결함을 위해 인위적 영향은 설명되지 않았다. 지하수 환경과 얼지 않은 5개의 지표수 생물 군계 사이의 간격은 설명 목적으로 추가되었다. [그림출처(picture source) = 『글로벌 변화생물학(Global Change Biology)]

국제 연구진으로 구성된 과학 정책 통합 지하수 보존 의제 제안

연구원들이 『글로벌 변화생물학(Global Change Biology)』 학술지에 발표한 보고서에서 “생태계로서 지하수의 중요성을 무시하는 것은 지표 생물군을 보존하는 데 있어 지하수의 중요한 역할을 무시하는 것이다. 지하수의 시기적절한 전 지구적 보존을 촉진하기 위해 우리는 지하수를 많은 의존 생태계의 완전성에 영향을 미치는 핵심 생태계”라고 주장하면서, 핵심적인 종의 개념을 생태계의 영역으로 승격시킬 것을 제안했다.

이번 연구에는 호주, 인도, 필리핀, 이탈리아, 핀란드, 브라질, 캐나다 등 다양한 국가에서 온 51명의 연구자가 참여했다.

독일법과 관련하여 로버트 라이네케(Robert Reinecke) 교수는 지하수는 아직 독일 「연방자연보전법」에 따라 서식지로 정의되지 않고 자원일 뿐이므로 상응하는 보호 대상이 아니라는 점을 지적한다.

지하수는 그 자체로 주요 생태계일 뿐만 아니라 지구 표면의 생태계와도 매우 중요한 관련이 있어 지하수가 핵심 생태계로 취급되어야 한다. 사진은 크로아티아 플리트비체 호수 국립공원의 카르스트 시스템. 이 카르스트 지하수 대수층은 중요한 서식지이다. [사진출처(Photo source) = 요하네스 구텐베르크 대학교 마인츠(JGU)]

라이네케 교수는 “독일 연방환경청(UBA)이 수집한 통계에 따르면 독일 전체 지하수 중 약 32%의 수질이 화학적 오염으로 인해 열악하다”는 사실을 인용하면서 “우리는 이것을 매우 긴급하게 바꿀 필요가 있다”고 강조했다. 이것의 주요 원인은 질산염 수준과 살충제에 의한 오염이다.

연구원들은 과학 정책과 통합된 지하수 보존 의제를 설계하기 위해 8가지 핵심 주제를 제안했다. 땅 위와 아래의 생태계가 여러 수준에서 교차하기 때문에 생물다양성의 손실을 완화하고 기후변화에 대한 균형을 제공하기 위해 지하수를 지구의 건강을 결정하는 필수 요소로 고려하는 것은 필수적이다.

라이네케 교수는 “물은 지구상의 생명체에게 없어서는 안 될 필수 요소이다. 우리가 지구의 담수자원의 생태적 완전성에 충분한 주의를 기울이지 않는다면, 우리는 전체 생태계의 지속 가능성을 위험에 빠뜨릴 뿐만 아니라 우리 자신의 삶의 방식도 위태롭게 한다”라고 결론을 내렸다.

인류적(a, b, c) 및 자연적(d, e, f, g) 체계 내 지하수 생태계 서비스의 예와 과학적 발전(오른쪽 위) 및 정책 개발(왼쪽 위) 측면에서 지하수 보존을 위한 권장 지침. 인류 환경: (a) 깨끗한 지하수는 농업생물다양성을 유지하는 데 핵심적인 역할을 한다(Trajkova et al., 2021). (b) 도시 습지와 지하수 사이의 교류는 수생 생물종의 다양성과 도시 습지의 기능적 완전성을 유지할 수 있습니다(Ameli & Creed, 2019). (c) 도시화를 위한 물은 도시 식생 유지를 위한 핵심 자원을 공급할 수도 있다(Marchionni et al., 2020). 자연 환경: (d) 육상 식생 지하수 의존 생태계(GDE; Shukla et al., 2022); (e) 로틱 GDE(Erostate et al., 2020); (f) 렌틱 GDE(Wu, Ma, et al., 2020); (g) 해안 GDE(Santos et al., 2021). [그림출처(picture source) = 『글로벌 변화생물학(Global Change Biology)]