[논문]서울과 인천지역 PM10 과 PM2.5 중 2차생성 탄소성분 추정

박진수; 김신도

서울과 인천지역 PM10 과 PM2.5 중 2차생성 탄소성분 추정
The Characteristics of Secondary Carbonaceous Species within PM10 and PM2.5 in Seoul and Incheon Area 원문보기

한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, v.21 no.1, 2005년, pp.131 - 140

박진수 (서울시립대학교 환경공학과) , 김신도 (서울시립대학교 환경공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

To investigate secondary carbonaceous species within PM$_{10}$ and PM$_{2.5}$ in Seoul urban Metropolitan Area (SMA), Korea. atmospheric particulate matters samples were collected at two sites of SMA at UOS (The University Of Seoul station) sites and IHU (InHa University of Incheon station) during the period of 4 to 14 January and 12 to 22 May, 11 to 15 August 2004, and their characteristics were qualitatively discussed. during January and May and August of 2004. Daily average mass concentration 0.095 mg/㎥ in PM$_{10}$ and 0.053 mg/㎥ in PM$_{2.5}$ for mass respectively. were observed in SMA. The concentrations of carbonaceous species contributed 18.4% and 16.4% of PM$_{2.5}$ and PM$_{10}$ during the sampling period, respectively, of which OC accounted for 68% and 52% more of the total carbon (TC). OC and EC concentrations and their mass percentages were higher in PM$_{2.5}$ than in PM$_{10}$ which could be attributed to generation process. Organic aerosols would constitute up to 38% of PM$_{2.5}$ based on the evaluation of 1.6 for the ratio of OC to organic particulate. Secondary organic carbon (SOC) were estimated to be more than 13% and up to 68% of total OC based on the minimum OC/EC ratio of 1.06/1.11 using least square method. Comparisons of OC and EC with trace elements. As results of carbonaceous species analysis, the dominant factor in view of fine particle (PM$_{10}$/PM$_{2.5}$) is primary emission source such as mobile, fossil fuel combustion etc. during winter time in SMA. But in summer periods, remarkable fine particle increasing factor was secondary organic carbon dependent to photochemical reaction. reaction.n. reaction.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 TC를 기준으로 검출기의 감도 및 재현성을 분석하였다. 표준시료로는 EDTA (LECO Part No.
본 연구에서는 TOT 방법을 이용하여 대기 중에서 포집된 시료를 분석하였다. 그림 1은 TOT 분석기의 구조를 나타낸 것이다.
본 연구에서는 사이클론과 필터 팩을 이용하여 포 집한 입자상 물질의 탄소농도를 EC와 OC로 나누어 분석하는 방법에 대해 알아보고 수도권지역의 탄소 성분농도를 알아보고자 하였다. 또한 수도권 지역에서 분석된 탄소성분의 농도를 이용하여 이차적으로 생성되었을 것으로 추정되는 PM”, 과 PM25 중의 이차 OC 농도를 구성비의 관점에서 추정하였다.
본 연구에서는 서울 도심지역 미세먼지 특성을 효과적으로 분석하기 위하여, 비교 대상지역으로 서울 의 풍상지역인 인천 인하대학교를 선정하였으며, 도 심의 특성을 알아보기 위하여 서울시립대학교에서 측정을 실시하였다. 또한 국지적 인 영향을 제거하기 위하여 지상에서 10m 이상 이격된 높이에서 시료를 포집하여 분석에 사용하였다.

제안 방법

대상기간 동안 PM„)과 PM25 질량농도와 EC, OC 농도를 1월, 5월, 8월에 대해 각각 10일간 평균하여 분석하여 결과를 표 4에 정리하였다. 탄소성분은 Pig의 경우 총 질량의 10.
본 연구에서는 사이클론과 필터 팩을 이용하여 포 집한 입자상 물질의 탄소농도를 EC와 OC로 나누어 분석하는 방법에 대해 알아보고 수도권지역의 탄소 성분농도를 알아보고자 하였다. 또한 수도권 지역에서 분석된 탄소성분의 농도를 이용하여 이차적으로 생성되었을 것으로 추정되는 PM”, 과 PM25 중의 이차 OC 농도를 구성비의 관점에서 추정하였다.
93 gg/cm² 보다 낮은 농도로 분석과정에서 발생하는 불확도는 매우 작아 신뢰할 수 있는 것으로 판단되었다. 또한 필터의 운반과정과 보관과정에서 발생하는 시료의 오염정도를 알아보기 위하여 전처리된 시료를 샘플 링 시료와 동일하게 현장에 운반한 후 분석하였으며, 또한 시료를 실험실에 같은 24시간 동안 비치 한 시료와 개봉하여 공기 중에 노출시간 시료를 분석하여 공시료 (Blank Filter)의 오염수준을 분석하였다. 분석 결과를 표 3에 나타내었다.
분석기의 정도 관리를 위해 공시료(Blank sample) 상태에서 분석을 실시하였으며, 시료의 농도가 TC (Total Carbon) 기준으로 분석기 제조사의 권고 기준인 OZjjg/cnF 이하의 농도가 분석되는지를 확인 하였다. 분석결과 공시료가 0.
이러한 OC와 EC가 대기 중에 배출되었을 경우 OC에 비해 EC가 대기 중에 오랫 동안 체류하는 성질을 가진다(Della 仃彼, 2004). 이런 두 가지 성질 즉 대기중의 긴 체류시간과 배출원 에서 직접 배출되는 특성으로 인하여 EC를 인위적 인 배출원의 영향정도를 평가하는 지표로 사용하며, 2차 생성되는 OC를 추정하는 기초 자료로 이용한다. (Viidanoja et al.

대상 데이터

본 연구에서는 서울 도심지역 미세먼지 특성을 효과적으로 분석하기 위하여, 비교 대상지역으로 서울 의 풍상지역인 인천 인하대학교를 선정하였으며, 도 심의 특성을 알아보기 위하여 서울시립대학교에서 측정을 실시하였다. 또한 국지적 인 영향을 제거하기 위하여 지상에서 10m 이상 이격된 높이에서 시료를 포집하여 분석에 사용하였다. 측정위치 및 방법을 아 래 표 1에 나타내었다.
본 연구에 사용된 시료채취 장치는 PMePM:” 사 이클론과 필터 팩 (URG, USA)을 사용하였다. 필터는 직경 이 47 mm, 공극 2.
측정위치 및 방법을 아 래 표 1에 나타내었다. 측정기간은 2004년 1월 4일 ~ 14일, 5월 12일~22일, 8월 10일~ 16일 동안 측정 을 실시하였다.
따라서 본 연구에서는 TC를 기준으로 검출기의 감도 및 재현성을 분석하였다. 표준시료로는 EDTA (LECO Part No. 502-092) 및 sucrose standard (SIGMA, S-1174)를 사용하였다. 분석된 검량선의 愁는 0.

이론/모형

본 연구에서는 측정된 OC/EC비가 2.9보다 작음으 로 Strader (1999) 등이 사용한 기울기 (OC/EC)血를 구하기 위해 최소자승법을 이용하였다.이 방법에 의 한(OC/EC)血 값은 UOS에서 1.

성능/효과

이러한 결과를 통해 살펴보면, 온도가 높은 기간이 낮은 기간에 비해 상대적으로 많은 OC 양을 나타내는 기존의 연구결과와 같은 경향을 보여주고 있다. 동계의 경우 총 탄소 중 2차 생성 OC가 총 OC에서 차지하는 비율이 UOS의 경우 22%, IHU의 경우 12%를 차지 하고 있으며, 봄철의 경우 상대적으로 비율이 높아져 50%, 52%의 수준을 차지하는 것으로 분석되었다. 이러한 비율은 여름철이 되었을 경우 64%, 68% 수준까지 증가하는 것으로 분석되었다.
991 로 재현성이 높게 분석되었다. 또한 탄소 성분의 경우 필터의 운반과정 및 필터의 전처리 과정에서 발생하는 오염량이 비교적 많음으로 필터 전 처방법에 따른 공시료의 농도를 조사하였으며, 850 ℃의 농도에서 1시간 강열한 공시료가 가장 낮은 농도를 보이고 있었으며, 농도 수준은 0.67 + 0.33 flg/cnF으로 NIOSH-5040에서 권고하는 0.93 gg/cm² 보다 낮은 농도로 분석과정에서 발생하는 불확도는 매우 작아 신뢰할 수 있는 것으로 판단되었다. 또한 필터의 운반과정과 보관과정에서 발생하는 시료의 오염정도를 알아보기 위하여 전처리된 시료를 샘플 링 시료와 동일하게 현장에 운반한 후 분석하였으며, 또한 시료를 실험실에 같은 24시간 동안 비치 한 시료와 개봉하여 공기 중에 노출시간 시료를 분석하여 공시료 (Blank Filter)의 오염수준을 분석하였다.
총 질량에 대한 탄소성분 비율은 10~27%이며, 총 질량에 대한 탄소성분비는 PM]。과 PM*가 비슷한 수준을 가지는 것으로 분석되었다. 지역적으로는 인천지역이 서울지역에 비하여 겨울철 EC 농도 높으며, 봄 여름 기간 동안에는 비슷한 농도를 가지는 것으로 분석되었다. OC의 수준은 PMio과 PM25 모두 서울과 인천지역 모두 유사한 값을 가지고 있었다.

후속연구

또한 PMIO, PM25 중 OC/EC의 1 월과 5월 농도수 준이 크게 변화 않은 것은 장거리 이동 등에 의한 지속적으로 외부 영향이 배경농도에 영향을 주고 있음을 추정할 수 있다. 그러나 이러한 정확한 발생원 기여도 추정을 위해서는 PAHs, 금속성분 등과의 종 합적인 연구가 수행되어 발생원 기여율에 대한 정성 /정량적 해석이 이루어져야 할 것으로 판단된다. 여 름철의 경우 OC/EC 비율에서 보는 바와 같이 활발 한 광화학 반응으로 인한 증가가 있는 것으로 판단된다.
OC에 포함된 OC*를 살펴보면 동계보다 하계에 PM]。의 경우 30% 증가 요인이 있으며 PM*의 경우 50% 이상의 증가 요인이 있어 가스상에서 입자상으 로 변화하거나 혹은 광화학 반응에 참여하여 입자상 으로 변화되는 VOCs의 배출량을 저감하기 위한 대 책도 수립되어야 할 것이다. 또한 청정지역과 도심지역의 OC/ECpn 를 구하기 위한 지속적인 측정과 탄소 성분과 VOCs와 semi-VOCs를 함께 측정하여 발생 원별 기여도를 정량 정성적으로 산정하는 연구가 추 후 수행 되어야 할 것이다.
또한 상대적 인 특성은 PM10/PM25 모두 다른 연구와 비교하여 전체 탄소성분 중 EC의 농도가 높다는 것이다. 이러한 특성은 수도권지역의 높은 교통수단 중 디젤 차량이 차지하는 비율이 높기때문에 나타나는 특성으로 추정되나 확실한 결과를 얻기 위한 추가적인 상관성 분석이 필요하다(Watson 以泌, 1994).
PM?:는 1월 14-31%, 5월 48-57%, 여름철 68~72% 수준을 설명할 수 있는 것으로 분석되었다. 이와 같은 결과를 대상으로 살펴보면, 효과적인 미세 먼지 저감을 위해서는 1차 배출원에서 배출되는 EC 및 OCm를 저감하기 위한 대책과 여름철 OC의 발 생원 역할을 하는 발생원에 대한 노력도 수반되어야 할 것으로 분석되었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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