최근 PM2.5에 대한 관심이 부각되고 있으며, PM2.5의 노출과 심장 또는 폐질환 등과 관련된 조기사망과의 관계에 대한 연구결과들이 제시되고 있다. 또한 PM2.5는 시정감소와 기후변화와 같은 환경문제도 야기한다. PM2.5는 배출원에서 직접 배출되거나 대기 중에서 복잡한 화학반응에 의해 생성된다. PM2.5의 화학조성은 위치, 시간, 기상조건에 영향을 많이 받기 때문에 발생원의 관리가 매우 어려운 실정이다. 그러므로 PM2.5의 발생원의 관리를 위해서는 화학조성, 생성과정의 해석, 발생원의 정확한 추정이 필요하다. 이렇게 함으로써 PM2.5 저감을 위한 정책을 수립하고 실행할 수 있다. 이를 위해 본 연구에서는 PM2.5의 성분을 분석하여 화학조성을 파악하였으며, ...
최근 PM2.5에 대한 관심이 부각되고 있으며, PM2.5의 노출과 심장 또는 폐질환 등과 관련된 조기사망과의 관계에 대한 연구결과들이 제시되고 있다. 또한 PM2.5는 시정감소와 기후변화와 같은 환경문제도 야기한다. PM2.5는 배출원에서 직접 배출되거나 대기 중에서 복잡한 화학반응에 의해 생성된다. PM2.5의 화학조성은 위치, 시간, 기상조건에 영향을 많이 받기 때문에 발생원의 관리가 매우 어려운 실정이다. 그러므로 PM2.5의 발생원의 관리를 위해서는 화학조성, 생성과정의 해석, 발생원의 정확한 추정이 필요하다. 이렇게 함으로써 PM2.5 저감을 위한 정책을 수립하고 실행할 수 있다. 이를 위해 본 연구에서는 PM2.5의 성분을 분석하여 화학조성을 파악하였으며, PMF수용모델을 활용하여 발생원을 추정하였다. 또한 PM10에 비해 위해성이 높은 PM2.5의 조성성분에 대한 건강위해성 평가를 실시하였으며, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. PM2.5는 건기에 해당하는 겨울철과 봄철에 상대적으로 높은 농도를 나타내었고, 강우에 의한 입자상물질의 세정현상이 빈번하게 나타나는 여름철과 이동성 고기압의 영향을 받는 가을철에 낮은 농도를 나타내었다. 수용성 이온성분은 PM2.5 중량의 49.2%를 차지하여 가장 높은 조성비를 나타내었으며, 특히 가스상의 SO2, NOx, NH3에서 전환되어 생성된 2차 입자인 SO42-, NO3-, NH4+의 기여율이 높게 나타났으며, 이러한 이온 성분들은 대기의 조건이나 기온에 따라 생성경로가 서로 다른 특징을 나타낸다. SO2(g)와 SO42-(s)사이의 상변화는 늦봄, 여름, 초가을철과 같이 광화학반응이 활발하고 기온이 높은 시기에 더 활발하게 일어나 겨울철에 비해 SO42-(s)의 농도가 높게 나타났다. 그러나 NOx(g)와 NO3-(s) 사이의 상변화는 기온에 의한 영향이 절대적이므로 겨울철 NOx(g)에서 NO3-(s)로의 전환율이 높게 나타나는 특성을 보여주었다. 입경분포 분석결과 SO42-와 NH4+와 같은 2차 생성입자들은 봄철, 여름철, 가을철에 미세영역에서 하나의 피크치를 나타내는 일산형분포(modal distribution)인 반면, NO3-와 NH4+는 겨울철에 미세영역에서 최대 피크치를 나타내고 조대영역에 두 번째 피크를 나타내는 이산형분포(bimodal distribution)을 보여주었다. 이것은 앞의 상변화에 따른 결과와 부합된다. 그러므로 PM2.5의 주요 구성성분인 SO42-, NO3-, NH4+는 봄철, 여름철, 가을철에 (NH4)2SO4, NH4HSO4, (NH)3H(SO4)2의 분자 형태가 우세하며, 겨울철에 NH4NO3의 분자 형태가 우세한 것으로 판단된다. 무기원소성분의 기여율은 PM2.5 중량의 2.1%에 불과하나 수용성 이온성분 등에 비해 인체 위해성이 더 높기 때문에 우선적인 관리가 필요한 부분이다. 탄소성분(유기원소, 무기원소) 또한 PM2.5의 중요한 구성요소로서 본 연구에서는 PM2.5 중량의 22.4%를 차지하였다. 이것은 배출원으로부터 연소조건 등 배출 특성과 대기 중으로 배출된 후 대기조건의 영향을 크게 받아 본 연구에서도 발생원 추정에 중요한 요소로 이용되었다. 특히 유기탄소는 배출원으로부터의 1차 기여뿐만 아니라 광화학반응 등에 의해 대기 중에서 생성되는 2차 기여부분도 상당한 비중을 차지하였다. 반면 무기탄소는 대기 중에서 더 이상의 변형이 거의 이뤄지지 않기 때문에 배출원의 특성과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. Mass closure model을 이용하여 발생원과 생성과정을 고려한 PM2.5의 조성을 재산정한 결과 2차 입자인 (NH4)2SO4, 유기물질(organic matter), NH4NO3 등의 기여율이 높게 나타났다. 그리고 토양, 무기탄소(elemental carbon), 해염(seasalt), 이온성분(SO42-, NO3-, NH4+ 제외), 미량 금소성분과 같은 1차 입자들은 PM2.5 조성비율이 2차 입자에 비해 낮게 나타났다. PMF 수용모델을 이용한 분석결과 PM2.5의 농도에 영향을 미치는 요인을 5가지로 추정하였다. 2차 황산염과 철 관련 발생원이 PM2.5 조성의 32.0%를 차지하여 기여율이 가장 높게 나타났다. 자동차관련 발생원, 생물연소, 중유연소 발생원이 두 번째 기여 인자로서 PM2.5 조성의 23.2%를 차지하였고, 토양 및 산업활동에 따른 발생원이 17.5%로 세 번째로 높은 기여 인자였다. 그 다음 네 번째 기여 인자로서 2차 질산염이 14.7%였으며, 해염이 5번째 기여 인자로서 12.6%를 추정되었다. 기상적인 요인이나 장거리 이동 등 외부요인을 제외시키더라도 부산은 해안이 인접해 있고, 물류의 운반을 위한 항(harbor)이 인접해 있기 때문에 배에서의 배출이나 컨테이너 운반차량 등 비점오염원의 영향이 크다. 그러므로 고농도 황산화물과 질소산화물을 배출하는 비점오염발생원과 SO2, NOx, NH3와 탄화수소류(Hydrocarbons)의 발생원 저감이 PM2.5의 농도 감소에 기여할 수 있는 것으로 판단된다. 위해도 평가 결과 발암 및 비발암 위해도가 참고치(발암위해도 CR = 10-5, 비발암위해도 HQ = 1)을 초과하지는 않았으나, Cr6+, Mn 등 다른 물질에 비해 상대적으로 위해도가 높은 물질들에 대한 관리가 우선적으로 이뤄져야 할 것이다.
최근 PM2.5에 대한 관심이 부각되고 있으며, PM2.5의 노출과 심장 또는 폐질환 등과 관련된 조기사망과의 관계에 대한 연구결과들이 제시되고 있다. 또한 PM2.5는 시정감소와 기후변화와 같은 환경문제도 야기한다. PM2.5는 배출원에서 직접 배출되거나 대기 중에서 복잡한 화학반응에 의해 생성된다. PM2.5의 화학조성은 위치, 시간, 기상조건에 영향을 많이 받기 때문에 발생원의 관리가 매우 어려운 실정이다. 그러므로 PM2.5의 발생원의 관리를 위해서는 화학조성, 생성과정의 해석, 발생원의 정확한 추정이 필요하다. 이렇게 함으로써 PM2.5 저감을 위한 정책을 수립하고 실행할 수 있다. 이를 위해 본 연구에서는 PM2.5의 성분을 분석하여 화학조성을 파악하였으며, PMF 수용모델을 활용하여 발생원을 추정하였다. 또한 PM10에 비해 위해성이 높은 PM2.5의 조성성분에 대한 건강위해성 평가를 실시하였으며, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. PM2.5는 건기에 해당하는 겨울철과 봄철에 상대적으로 높은 농도를 나타내었고, 강우에 의한 입자상물질의 세정현상이 빈번하게 나타나는 여름철과 이동성 고기압의 영향을 받는 가을철에 낮은 농도를 나타내었다. 수용성 이온성분은 PM2.5 중량의 49.2%를 차지하여 가장 높은 조성비를 나타내었으며, 특히 가스상의 SO2, NOx, NH3에서 전환되어 생성된 2차 입자인 SO42-, NO3-, NH4+의 기여율이 높게 나타났으며, 이러한 이온 성분들은 대기의 조건이나 기온에 따라 생성경로가 서로 다른 특징을 나타낸다. SO2(g)와 SO42-(s)사이의 상변화는 늦봄, 여름, 초가을철과 같이 광화학반응이 활발하고 기온이 높은 시기에 더 활발하게 일어나 겨울철에 비해 SO42-(s)의 농도가 높게 나타났다. 그러나 NOx(g)와 NO3-(s) 사이의 상변화는 기온에 의한 영향이 절대적이므로 겨울철 NOx(g)에서 NO3-(s)로의 전환율이 높게 나타나는 특성을 보여주었다. 입경분포 분석결과 SO42-와 NH4+와 같은 2차 생성입자들은 봄철, 여름철, 가을철에 미세영역에서 하나의 피크치를 나타내는 일산형분포(modal distribution)인 반면, NO3-와 NH4+는 겨울철에 미세영역에서 최대 피크치를 나타내고 조대영역에 두 번째 피크를 나타내는 이산형분포(bimodal distribution)을 보여주었다. 이것은 앞의 상변화에 따른 결과와 부합된다. 그러므로 PM2.5의 주요 구성성분인 SO42-, NO3-, NH4+는 봄철, 여름철, 가을철에 (NH4)2SO4, NH4HSO4, (NH)3H(SO4)2의 분자 형태가 우세하며, 겨울철에 NH4NO3의 분자 형태가 우세한 것으로 판단된다. 무기원소성분의 기여율은 PM2.5 중량의 2.1%에 불과하나 수용성 이온성분 등에 비해 인체 위해성이 더 높기 때문에 우선적인 관리가 필요한 부분이다. 탄소성분(유기원소, 무기원소) 또한 PM2.5의 중요한 구성요소로서 본 연구에서는 PM2.5 중량의 22.4%를 차지하였다. 이것은 배출원으로부터 연소조건 등 배출 특성과 대기 중으로 배출된 후 대기조건의 영향을 크게 받아 본 연구에서도 발생원 추정에 중요한 요소로 이용되었다. 특히 유기탄소는 배출원으로부터의 1차 기여뿐만 아니라 광화학반응 등에 의해 대기 중에서 생성되는 2차 기여부분도 상당한 비중을 차지하였다. 반면 무기탄소는 대기 중에서 더 이상의 변형이 거의 이뤄지지 않기 때문에 배출원의 특성과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. Mass closure model을 이용하여 발생원과 생성과정을 고려한 PM2.5의 조성을 재산정한 결과 2차 입자인 (NH4)2SO4, 유기물질(organic matter), NH4NO3 등의 기여율이 높게 나타났다. 그리고 토양, 무기탄소(elemental carbon), 해염(seasalt), 이온성분(SO42-, NO3-, NH4+ 제외), 미량 금소성분과 같은 1차 입자들은 PM2.5 조성비율이 2차 입자에 비해 낮게 나타났다. PMF 수용모델을 이용한 분석결과 PM2.5의 농도에 영향을 미치는 요인을 5가지로 추정하였다. 2차 황산염과 철 관련 발생원이 PM2.5 조성의 32.0%를 차지하여 기여율이 가장 높게 나타났다. 자동차관련 발생원, 생물연소, 중유연소 발생원이 두 번째 기여 인자로서 PM2.5 조성의 23.2%를 차지하였고, 토양 및 산업활동에 따른 발생원이 17.5%로 세 번째로 높은 기여 인자였다. 그 다음 네 번째 기여 인자로서 2차 질산염이 14.7%였으며, 해염이 5번째 기여 인자로서 12.6%를 추정되었다. 기상적인 요인이나 장거리 이동 등 외부요인을 제외시키더라도 부산은 해안이 인접해 있고, 물류의 운반을 위한 항(harbor)이 인접해 있기 때문에 배에서의 배출이나 컨테이너 운반차량 등 비점오염원의 영향이 크다. 그러므로 고농도 황산화물과 질소산화물을 배출하는 비점오염발생원과 SO2, NOx, NH3와 탄화수소류(Hydrocarbons)의 발생원 저감이 PM2.5의 농도 감소에 기여할 수 있는 것으로 판단된다. 위해도 평가 결과 발암 및 비발암 위해도가 참고치(발암위해도 CR = 10-5, 비발암위해도 HQ = 1)을 초과하지는 않았으나, Cr6+, Mn 등 다른 물질에 비해 상대적으로 위해도가 높은 물질들에 대한 관리가 우선적으로 이뤄져야 할 것이다.
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