Atmospheric particulate matters were collected by 8-stage non viable cascade impactor from October 2002 to August at Jeju City. Eight water-soluble ionic components $(Na^+,\;NH_{4}_{+},\;K^+,\;Ca{2+},\;Mg^{2+},\;CI^-,\;NO_{3}^-\;and\;SO_{4}^{2-})$ were analyzed by Ion Chromatography. The ...
Atmospheric particulate matters were collected by 8-stage non viable cascade impactor from October 2002 to August at Jeju City. Eight water-soluble ionic components $(Na^+,\;NH_{4}_{+},\;K^+,\;Ca{2+},\;Mg^{2+},\;CI^-,\;NO_{3}^-\;and\;SO_{4}^{2-})$ were analyzed by Ion Chromatography. The concentration of particulate matters and eight water-soluble ionic components were determined to investigate their size distributions. Particulate matters exhibited a tri-modal distribution with peak value around $0.9,\;4.0{\mu}m\;and\;9.5{\mu}m.$ In summer, the last peak value was lower than other season values likely due to particulate matter scavenged by rain water. Four ionic components $(Na^+,\;Ca^{2+},\;Mg^{2+}\;and\;CI^-)$ exhibited a bi-modal distribution in the coarse mode whereas three ionic components $(NH_{4}^+,\;K^+\;and\;SO_{4}^{2-})$ in the fine mode, with maximum peak value around $0.9{\mu}m.\;NO_{3}^-$ was found in both the coarse and the fine mode. The enrichment factor (E.F.) of each ionic components was calculated. Based upon E.F., it is considered that $Na^+,\;CI^-,\;and\;K^+$ in coarse paricle mode were delivered form oceanic source, but other components might have other source origins.
Atmospheric particulate matters were collected by 8-stage non viable cascade impactor from October 2002 to August at Jeju City. Eight water-soluble ionic components $(Na^+,\;NH_{4}_{+},\;K^+,\;Ca{2+},\;Mg^{2+},\;CI^-,\;NO_{3}^-\;and\;SO_{4}^{2-})$ were analyzed by Ion Chromatography. The concentration of particulate matters and eight water-soluble ionic components were determined to investigate their size distributions. Particulate matters exhibited a tri-modal distribution with peak value around $0.9,\;4.0{\mu}m\;and\;9.5{\mu}m.$ In summer, the last peak value was lower than other season values likely due to particulate matter scavenged by rain water. Four ionic components $(Na^+,\;Ca^{2+},\;Mg^{2+}\;and\;CI^-)$ exhibited a bi-modal distribution in the coarse mode whereas three ionic components $(NH_{4}^+,\;K^+\;and\;SO_{4}^{2-})$ in the fine mode, with maximum peak value around $0.9{\mu}m.\;NO_{3}^-$ was found in both the coarse and the fine mode. The enrichment factor (E.F.) of each ionic components was calculated. Based upon E.F., it is considered that $Na^+,\;CI^-,\;and\;K^+$ in coarse paricle mode were delivered form oceanic source, but other components might have other source origins.
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문제 정의
본 연구에서는 다단계 분진 포집기(8-stage non viable cascade impactor)를 이용하여 제주시 지역 대기 중의 부유분진을 입경별로 분리 포집하고 포 집된 분진의 질량농도를 측정하였다. 그리고 입경별 로 포집된 부유분진 중의 Na*, NHJ, K+, Ca2\ Mg2+, cr, no3; so/’ 등의 수용성 이온성분을 분석하여 그 결과로부터 제주시 지역 대기부유분진의 질량농 도와 수용성 이온성분의 계절별 농도 및 입경별 분 포특성을 파악하고자 하였다.
제안 방법
대기 부유 분진 중 수용성 이온 성분의 분석을 위해서 시료여지를 적당한 크기로 잘게 절단하여 두껑이 달린 시험관에 넣고 초순수 30mL를 가한 후 Vortex Mixer를 이용하여 잘 교반 시킨 후 초음파추출기에 넣어 30분간 추출하였다. 초음파 추출 후 다시 한번 Vortex Mixer를 이용하여 교반 시킨 후 MFS사의 직경 25mm, pore size 0.
본 연구에서는 다단계 분진 포집기(8-stage non viable cascade impactor)를 이용하여 제주시 지역 대기 중의 부유분진을 입경별로 분리 포집하고 포 집된 분진의 질량농도를 측정하였다. 그리고 입경별 로 포집된 부유분진 중의 Na*, NHJ, K+, Ca2\ Mg2+, cr, no3; so/’ 등의 수용성 이온성분을 분석하여 그 결과로부터 제주시 지역 대기부유분진의 질량농 도와 수용성 이온성분의 계절별 농도 및 입경별 분 포특성을 파악하고자 하였다.
제주도는 사면이 바다로 둘러싸여 있는 지리적 특성과 강한 바람이 자주 부는 기후학적 특성상 비 산해염의 영향을 많이 받을 것으로 예상되기 때문에 해염입자의 영향을 정량적으로 파악할 필요가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 대기 부유 분진 중 수용성 이온 성분에 대한 해염입자의 영향을 평가하기 위하여 Na*를 지표 성분으로 하여 주요 수용성 성분들에 대하여 농축계수(enrichment factor)를 계산하여 Table 4에 나타냈다. 표에서 보면 C「의 농축계 수는 마지막 단인 7단에서 1.
대기 부유 분진 중 수용성 이온 성분의 분석을 위해서 시료여지를 적당한 크기로 잘게 절단하여 두껑이 달린 시험관에 넣고 초순수 30mL를 가한 후 Vortex Mixer를 이용하여 잘 교반 시킨 후 초음파추출기에 넣어 30분간 추출하였다. 초음파 추출 후 다시 한번 Vortex Mixer를 이용하여 교반 시킨 후 MFS사의 직경 25mm, pore size 0.45/zm 인 cellulose syringe filter를 사용하여 여과한 후 여액을 분석용 시료로 하였다. 분석용 시료는 분석하기 전까지 4℃ 이하로 냉장 보관하였다.
분진의 포집 장치로는 다단계 분진 포집기(8-stage non viable cascade impactor)를 사용하였다. 포집기 간 동안의 평균 공기 유량은 공기역학적 입경 범위를 유지하기 위해서 1ACFM(약 28.3 L/min)이 유지되도록 조절하였으며 강우, 태양열, 바람 및 주변 환경으로부터 직접적인 영향을 배제하고 기기와 모터의 손상을 방지하기 위하여 PVC(polyvinyl chloride) 판 으로 자체 제작한 shelter 내에 고정시켰다. Shelter의 지붕은 사방으로부터 공기의 유입이 방해받지 않도록 충분한 여유 공간을 두고 설치하였으며 vacuum pump와 cascade impactor사이는 약 lm 정도 이격 시켜 시료 채취에 대한 배기의 영향이 최소화되도록 하였다.
0“ni인 membrane filter로 시료 포집 전. 후로 48시간 이상 데시케이터에 보관하여 항량시킨 후 O.Olmg의 감도를 갖는 전자저울로 무게를 측정하였으며, 시료 채취 전과 후의 무게 차이로 분진량을 산출하였다.
대상 데이터
\ K+, Ca2+, Mg2; Cl , NO" SO; 항목에 대하여 전 처리된 시료 용액 을 Ion Chromatography 법으로 동시에 분석하였다. 본 연구에 사용된 IC(Metrohm, model Modula IC) 는 2개의 Metrhom Modula IC와 Autosampler 를 동시에 연결시킨 시스템으로 시료를 1회 주입하여 양이온과 음이온을 동시에 분석할 수 있도록 구성되었으며 분석조건은 Table 2에 나타내었다.
본 연구의 시료 채취 지점은 Fig 1.에 나타낸 바와 같이 제주도 북쪽 해안으로부터 약 2km 정도 떨어진 제주시 이도2동에 위치한 제주시청 별관으로서 시료는 지상 약 12m의 옥상에서 채취하였다. 본 연구의 시료채취가 이루어진 제주시 이도2동은 주거 ■ 상업 혼재 지역으로서 인구가 밀집되어 있으며 교통량이 많아 차량 정체 현상이 두드러진 지역적 특성을 가지고 있다.
에 나타낸 바와 같이 제주도 북쪽 해안으로부터 약 2km 정도 떨어진 제주시 이도2동에 위치한 제주시청 별관으로서 시료는 지상 약 12m의 옥상에서 채취하였다. 본 연구의 시료채취가 이루어진 제주시 이도2동은 주거 ■ 상업 혼재 지역으로서 인구가 밀집되어 있으며 교통량이 많아 차량 정체 현상이 두드러진 지역적 특성을 가지고 있다.
시료 채취는 2002년 10월부터 2004년 8월까지 총 29회에 걸쳐 이루어졌으며 매 시료별 채취 기간은 Table 1에서 보는 바와 같이 11일~26일 범위였다. 분진의 포집 장치로는 다단계 분진 포집기(8-stage non viable cascade impactor)를 사용하였다. 포집기 간 동안의 평균 공기 유량은 공기역학적 입경 범위를 유지하기 위해서 1ACFM(약 28.
시료 채취는 2002년 10월부터 2004년 8월까지 총 29회에 걸쳐 이루어졌으며 매 시료별 채취 기간은 Table 1에서 보는 바와 같이 11일~26일 범위였다. 분진의 포집 장치로는 다단계 분진 포집기(8-stage non viable cascade impactor)를 사용하였다.
이론/모형
수용성 이온 성분은 Na, NH4\ K+, Ca2+, Mg2; Cl , NO" SO; 항목에 대하여 전 처리된 시료 용액 을 Ion Chromatography 법으로 동시에 분석하였다. 본 연구에 사용된 IC(Metrohm, model Modula IC) 는 2개의 Metrhom Modula IC와 Autosampler 를 동시에 연결시킨 시스템으로 시료를 1회 주입하여 양이온과 음이온을 동시에 분석할 수 있도록 구성되었으며 분석조건은 Table 2에 나타내었다.
성능/효과
이에 따라 본 연구에서는 대기 부유 분진 중 수용성 이온 성분에 대한 해염입자의 영향을 평가하기 위하여 Na*를 지표 성분으로 하여 주요 수용성 성분들에 대하여 농축계수(enrichment factor)를 계산하여 Table 4에 나타냈다. 표에서 보면 C「의 농축계 수는 마지막 단인 7단에서 1.26로 나타났고 그 밖의 입경 범위에서는 모두 1 이하로 나타났는데 이는 해 염 입자에 H2SO4, HNO3등의 산성 물질들이 부착되면 (3「가 증기압과 농도 차이에 의해 SCU"나 NO3「로 치환되어 가스상 HC1 상태로 휘발되는 염소 손실(chloride loss effect)에 의한 것으로 추정되며 이러한 염소 손실 현상은 기존 연구에서도 자주 언급되었다 3”龄 비록 본 연구에서 상당 부분의 염소 손실이 발생한 것으로 추정되지만 C「와 Na*의 상관계수가 0.84로 서로 강한 양의 상관성을 나타내어 C「는 해염입자 의 지표 물질인 Na'와 동일한 기원을 갖는 것으로 판단된다. 미세입자 영역인 마지막 7단에서 해양농축계수가 1보다 크게 나타난 것은 해염이외의 (T의 배출원이 있음을 의미하는데 이는 플라스틱 소각에 따른 배출과 화학공장에서의 배출이 주로 알려져 있다 29).
5에 나타내었다. 결과에서 보듯이 두 양간의 상관계수는 0.82로 비교적 높은 값을 나타내었고 양이온과 음이온당량농도 의 비가 1.08로서 본 연구의 대기부유분진 중 수용 성 이온성분의 데이터는 비교적 신뢰할만한 것으로 판단된다.
3은 총 29회 채취된 분진 시료를 채취 기간에 따라 계절별로 분류하여 부유 분진의 계절별 질량농도 분포를 나타낸 것이다. 계절별 부유 분진의 평균 농도를 살펴보면 봄, 여름, 가을 및 겨울철이 각각 4414, 19.64, 37.26, 46.46®E 으로 봄, 가을과 겨울의 평균농도는 거의 비슷한 값을 나타내지만 여름철 평균농도는 타 계절에 비해 아주 낮은 특징을 보여주고 있다. 이는 여름철에는 화석연료의 사용량이 다른 계절에 비해 상대적으로 감소함에 따라 대기 부유 분진의 발생량이 적을 뿐 아니라 다른 계절에 비하여 강우량이 많기 때문에 강우에 의한 세정효과(弟in out and wash out)와 지표면이 습한 상태로 유지되어 비산 토양입자가 적어지는 등의 영향을 받아 낮은 농도를 나타낸 것으로 판단된다.
5㎛를 중심으로 조대입자 영역과 미세입자 영역에서 peak를 보이는 이산형 분포(bi-modal distribution)를 나타낸다. 그러나 이러한 일반적 경향은 지역에 따라 다소 차이를 보였는데, 우선 내륙에 위치한 전형적인 도시지 역인 수원시의 경우에는 2.1 ㎛를 중심으로 이산형 분포를 보이는 반면⑹ 해안에 위치한 제주도 북제주군 함덕에서의 측정결과는 본 연구 결과와 유사하게 조대입자 영역에서 다소 불분명한 2개의 peak가 나타나 전체적으로는 삼산형 분포를 보이고 있음을 알 수 있었다⑺. 이러한 결과를 볼 때 주로 자연적 기원으로부터 유래한 조대입자인 경우에도 발생원에 따라 뚜렷한 입경 분포 차이를 보이는 것을 알 수 있었으며, 본 연구 결과와 다른 연구 결과들을 비교해 보면 10㎛ 부근에서 나타나는 뚜렷한 peak는 비 산해염에 크게 영향을 받은 것으로 판단된다.
1 ㎛를 중심으로 이산형 분포를 보이는 반면⑹ 해안에 위치한 제주도 북제주군 함덕에서의 측정결과는 본 연구 결과와 유사하게 조대입자 영역에서 다소 불분명한 2개의 peak가 나타나 전체적으로는 삼산형 분포를 보이고 있음을 알 수 있었다⑺. 이러한 결과를 볼 때 주로 자연적 기원으로부터 유래한 조대입자인 경우에도 발생원에 따라 뚜렷한 입경 분포 차이를 보이는 것을 알 수 있었으며, 본 연구 결과와 다른 연구 결과들을 비교해 보면 10㎛ 부근에서 나타나는 뚜렷한 peak는 비 산해염에 크게 영향을 받은 것으로 판단된다.
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