[논문]서울시 대기 중 과산화수소 농도 변화 특성

김주애; 이미혜; 김영미

[국내논문] 서울시 대기 중 과산화수소 농도 변화 특성
Characteristic Variations of H2O2 Concentrations Observed in Seoul 원문보기

한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, v.22 no.3, 2006년, pp.297 - 307

김주애 (고려대학교 지구환경과학과 대기환경연구실) , 이미혜 (고려대학교 지구환경과학과 대기환경연구실) , 김영미 (국립환경과학원 대기환경과)

Abstract ▼ AI-Helper

During January $2002{\sim}April\;2004$, hydrogen peroxide ($H_{2}O_{2}$) measurements were performed at the campus of Korea University, which is located in the northeastern part of Seoul. Gas phase hydroperoxide was collected in aqueous solution and separated by HPLC. Concentrations were determined by fluorescence using postcolumn enzyme derivatization. This measurement system was improved to be run automatically from sample collection at every 10 minutes through chemical analysis for data collection. Detection limits of $H_{2}O_{2}$ is $10{\sim}17\;pptv$, and the overall uncertainty of the measurements is better than 8%. Two-year measurements of $H_{2}O_{2}$ show typical seasonal variations. Concentrations of $H_{2}O_{2}$ were higher during $June{\sim}October$ and lower during $January{\sim}February$. Maximum concentration of 1-hour averaged $H_{2}O_{2}$ was 6.5 ppbv, which was observed in August and September. In general $H_{2}O_{2}$ concentrations were well correlated with $O_{3}$ concentrations and largely affected by meteorological factors such as temperature and wind direction.

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AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 대기중의 足。2의 농도를 연속적으 로 채취하고 분석할 수 있는 자동화된 시스템을 구 축하고 서울에서 HQ? 의 농도를 측정함으로써 H₂O₂ 의 분포 특징과 이를 결정하는 요인을 규명하고자 하였다.

제안 방법

타 지역에서 실시되는 1 달 이상의 집중관측에 참여할 때는 측정을 하지 못 하였다. 수동으로 시료를 주입하였던 2002년 9월까 지는 오전 8시에서 오후 9시까지 2일 씩 측정을 하 였고, 자동화시스템이 구축된 2002년 10월 이후로는 24시간 연속으로 10일 정도 측정을 실시하였다. 총 6 층 건물인 아산이학관의 6층에 위치한 대기환경 연 구실 창문을 통하여 inlet을 설치하였고 공기 흡입구 는 건물과 2 m 이상 떨어지게 하였다.
HQ2를 비롯한 peroxides의 양은 형광 검출기의 신호에 의해 결정된다. 형광검출기는 filter detector (Groton, FD-100)와 monochromatic detector (Lab Alliance, DS750)를 번갈아가면서 사용하였다. 전자의 경우 zenon lamp를 광원으로 하여 326 nm band pass filter와 450—675 nm interface filter를 이용하여 형광의 양을 측정하였다.
형광검출기는 filter detector (Groton, FD-100)와 monochromatic detector (Lab Alliance, DS750)를 번갈아가면서 사용하였다. 전자의 경우 zenon lamp를 광원으로 하여 326 nm band pass filter와 450—675 nm interface filter를 이용하여 형광의 양을 측정하였다. 후자에서는 여기파장 은 326nm로 같으나, 형광은 실험을 통해 최대 신호를 나타내는 404 nm에서 측정되었다.
후자에서는 여기파장 은 326nm로 같으나, 형광은 실험을 통해 최대 신호를 나타내는 404 nm에서 측정되었다. 형광신호는 integrator (HP3396) 또는 DSchrom (도남 인스트루먼 트) 크로마토그램 분석용 소프트웨 어를 사용하여 수 집, 분석되었다. 분석 기기의 모식도는 그림 1에 나타내었다.
2년 동안 측정된 玮。2의 농도분포를 월별로 구분 하여 box and whiskers plot으로 나타내었고(그림 2), 측정이 실시된 날을 월별로 구분하여 측정일수와 기 상 특징 등을 표 1에 정리하였다. 측정기간 중 2002년 12월과 2003년 1월에는 거의 모든 측정치가 검 출한계 이하로 농도가 낮아 그래프에 표시하지 않았다.
또한 풍속은 북동계열의 바람보다 서쪽 계열의 바람 이 더 크게 나타났다(그림 3(a)). 玮6를 비롯한 모든 자료들을 16방위의 풍향별로 나누고 그 풍향에 대하여 평균한 값을 선으로 연결하여 나타내었다. 원 위의 축은 16방위를 나타내고, 직교좌표축은 각 물질 의 농도를 나타낸다.
2년 동안의 측정 자료를 월별로 평균하여 그림 4에 나타내었다. 이때 비교를 위해 玦。2 측정이 실시 되었던 기간 중의。3, NO₂, CO, SO₂, PMm도 월별로 평균하여 함께 나타내었다. H₂O₂의 농도는 4월부터 증가하기 시작하여 5, 6월 이 가장 높으며 7, 8월에는 다소 감소하는 경향을 보인다.
우리나라에 봄과 여름에는 특징적인 기상 현상으 로 인하여 电6의 농도가 영향을 받는 것이 나타나 이를 자세히 살펴보았다(그림 6). 봄철은 황사가 자 주 발생하는데, 본 측정 기간 중에도 황사일이 포함 되어 있었으며 玦。2의 농도는 황사기간과 비 황사 기간에 차이가 났다.

대상 데이터

대기 중의 H₂O₂ 농도를 서울시 성북구 고려 대학교 캠퍼스에서 2002년 1월부터 2004년 4월까지 매달 2 일 일 동안 측정하였다. 타 지역에서 실시되는 1 달 이상의 집중관측에 참여할 때는 측정을 하지 못 하였다.
수동으로 시료를 주입하였던 2002년 9월까 지는 오전 8시에서 오후 9시까지 2일 씩 측정을 하 였고, 자동화시스템이 구축된 2002년 10월 이후로는 24시간 연속으로 10일 정도 측정을 실시하였다. 총 6 층 건물인 아산이학관의 6층에 위치한 대기환경 연 구실 창문을 통하여 inlet을 설치하였고 공기 흡입구 는 건물과 2 m 이상 떨어지게 하였다. 과산화수소는 흡착성이 크므로 inlet에서의 손실을 최소로 줄이기 위해 PFA (perfluoroalkoxy)재질의 tube를 inlet으로 사용하였다.
h2o2 자료 해석을 위하여 필요한。3, NO₂, SO₂, CO, PMjo 등의 자료는 고려대학교 아산이학관에서1.5 km 정도 떨어진 신설동 대기오염측정소의 측정 결과를 이용하였고 기상자료는 서울시 종로구(구 기 상청) 측정 결과를 이용하였다. HQ2는 10분 간격으 로 결과가 산출되었으나, 관측소의 측정 자료들과의 일관성 있는 비교를 위해 모든 자료를 1시간 평균하 였으며 시간은 중간값으로 나타내었다.
연구 기간 동안 측정 자료 1, 314개를 3~5월 까지 를 봄, 6~8월을 여름, 9~ 11월은 가을, 12~2월을 겨울로 계절별로 구분하여 농도별 빈도를 살펴보았 다 (그림 5). 전체 자료 중 2 ppbv 이하에 H₂O₂ 농도 의 96.

데이터처리

이는 서울시의 여름철 측정 자료에서도 확실하게 나타난다. 그림 6(b)와 6(c)에 여름철 맑은 날(2002년 6월 22 일)의 측정 결과와 강수가 있었던 날(2003년 8월 5 일)의 측정 결과를 비교하였다. 2002년 6월 22일에 는 玦6의 농도가 오후 2시에서 6시까지 높게 나타 나는데 반해 2003년 8월 5일에는 오전에 증가하기 시작한 H₂O₂₇} 오후가 되어 비가내리며 급격히 감소하는 것을 볼 수 있다.

성능/효과

위의 월별 분포에서 玮。2가 계절 변화를 보임을 알 수 있었고, 이는 온도 등의 기상조건과 밀접하게 관계가 있음을 지시해준다. 측정 기간 동안 풍향은 계절별로 약간의 차이는 있었지만 전체적으로 서풍과 북동풍 계열의 바람이 우세한 것으로 나타났다.
반면에 NO?와 CO는 풍속이 큰 남서쪽에서 높은 농도가 나타나고, SC>2는 북동쪽에서 높은 농도가 나타난다. 전 체적으로 H₂O₂는 오존, 온도, 습도가 높을 때 농도가 높고, SO₂와 NC>2의 농도가 낮을 때 높게 나타났다. 따라서 의 농도는 생성과정에 중요한 역할을 하는 온도, 습도 등의 기상요소와 NOx, O₃ 등 1, 2차 오염물질의 양에 크게 좌우됨을 알 수 있었다 (Takami et al.

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