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문제 정의
- 5 m 높이에서 포집하였다. 여기에서 WG 시료 채취는 지표면이 수면으로 이루어진 경우에 수용성 이온 성분의 침적 특성을 파악하기 위한 것으로 PE 용기에 적당량의 초순수를 가한 후 이 루어졌다. 주간에 시료를 포집할 때는 시료 포집 전에 50mZ의 초순수를 가하였으며, 야간에는 30mZ의 초순 수를 가하였다.
제안 방법
- 정밀도는 변동계수 (coefficient of variance, CV)의 백분율 값인 상대표준 편차(relative standard deviation, RSD)로 그리고 정확 도는 상대오차(relative error, RE)의 크기로 각각 정량화할 수 있다(Berthouex and Brown, 1994; Taylor, 1990; Ott, 1995). IC 분석 결과의 정확성에 대한 평가는 별도의 공인된 기준물질(certified reference material, CRM)을 사용하여 이루어져야 하지만, 본 연구에서는 적절한 CRM을 확보하기 어려워 추가적으로 다른 회사에서 시판하고 있는 IC 표준용액을 사용하여 시도하였다.
- 대기오염물질의 정성 및 정량적인 물질 수지를 이해하고, 인간 및 자연생태계에 미치는 영향을 평가하는데 있어서 침적량 자료는 매우 중요하게 되는데, 본 연구에서는 한반도 남서부 내륙지역에 위치한 익산지역에서 2004년 가을철 16일간의 집중측정 기간 동안 환경대 기에서의 자연강하물중 주요 수용성 이온 성분의 일별 침적량(mg/mTday)을 정량화하고 시료 포집 용기의 침적 면 상태에 따른 수용성 이온 성분의 화학적 특성을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.'
- 먼저 적당한 농도 범위를 갖는 AccuStandard사 multi-component standard 용액(음이온 IC-MAN-10-R1-1, 양이온 IC-MCA-02-1)을 주입하여 검량선을 작성하였으며, 각각의 표준용액 농도와 크로마토그램 피크 면적의 설명계수(2)를 검토한 후 적절한 분석조건이 확보되었을 때 시료의 농도 측정이 이 루어졌다. 또한 IC 분석조건이 안정적이고 지속적으로 유지되는지를 검토할 수 있도록 일정한 주기로 반복해서 시료의 농도 수준과 비슷한 AccuStandard 사의 multii-component 표준용액(replicate standard)과 초순수인 DI blank# 주입하였다. 여기에서 표준용액 농도 분 석 치의 상대오차(relative error)가 크게 될 경우 크로마토그램 (chromatogram)을 출력하는 Intergrator의 Dialog 재설정으로 새로운 검량선을 작성한 후 시료를 분석하였다.
- 2와 같이 수행되었다. 먼저 적당한 농도 범위를 갖는 AccuStandard사 multi-component standard 용액(음이온 IC-MAN-10-R1-1, 양이온 IC-MCA-02-1)을 주입하여 검량선을 작성하였으며, 각각의 표준용액 농도와 크로마토그램 피크 면적의 설명계수(2)를 검토한 후 적절한 분석조건이 확보되었을 때 시료의 농도 측정이 이 루어졌다. 또한 IC 분석조건이 안정적이고 지속적으로 유지되는지를 검토할 수 있도록 일정한 주기로 반복해서 시료의 농도 수준과 비슷한 AccuStandard 사의 multii-component 표준용액(replicate standard)과 초순수인 DI blank# 주입하였다.
- 본 연구에서는 2004년 가을철 16일간의 집중측정기 간 동안 익산지역 환경 대기에서의 가스 및 입자상 침 적 물 중 주요 수용성 이온 성분을 측정·분석하여 일별 침적량(mg/nf/day)을 정량하였으며, 건식침적과 습식 침 적에 대한 이온 성분의 정량적인 크기와 화학적 특성을 해석하였다. 수용성 이온 성분의 대기 중 침적 특성을 파악할 수 있도록 시료 침적 면이 건조한 상태로 유지된 경우와 일정량의 초순수가 가해진 경우의 2가지 방법에 의해 주야간으로 나누어 1일 2회 측정함으로써 침 적면 상태에 따른 수용성 이온 성분의 정성 및 정량적인 침적특성을 해석하였으며, 주야간 건식 침적량을 정량하였다.
- 본 연구에서는 2004년 가을철 16일간의 집중측정기 간 동안 익산지역 환경 대기에서의 가스 및 입자상 침 적 물 중 주요 수용성 이온 성분을 측정·분석하여 일별 침적량(mg/nf/day)을 정량하였으며, 건식침적과 습식 침 적에 대한 이온 성분의 정량적인 크기와 화학적 특성을 해석하였다. 수용성 이온 성분의 대기 중 침적 특성을 파악할 수 있도록 시료 침적 면이 건조한 상태로 유지된 경우와 일정량의 초순수가 가해진 경우의 2가지 방법에 의해 주야간으로 나누어 1일 2회 측정함으로써 침 적면 상태에 따른 수용성 이온 성분의 정성 및 정량적인 침적특성을 해석하였으며, 주야간 건식 침적량을 정량하였다.
- 측정 기간 동안 환경 대기 중 수용성 이온 성분의 주야간 건식 침적량은 Table 4에 제시된 바와 같다. 여기에서 수용성 이온 성분의 침적량은 시료 채취방식에 따른 차이를 파악할 수 있도록 DG와 WG로 나누어 산출하였으며, 이온 성분의 종류에 따른 건식침적 특성을 파악할 수 있도록 강수가 발생한 날의 시료는 제외하고 계산하였다. 또한 주야간 침적량의 차이를 파악할 수 있도록 유의성 검정에 대한 통계분석을 수행하였다.
- 또한 IC 분석조건이 안정적이고 지속적으로 유지되는지를 검토할 수 있도록 일정한 주기로 반복해서 시료의 농도 수준과 비슷한 AccuStandard 사의 multii-component 표준용액(replicate standard)과 초순수인 DI blank# 주입하였다. 여기에서 표준용액 농도 분 석 치의 상대오차(relative error)가 크게 될 경우 크로마토그램 (chromatogram)을 출력하는 Intergrator의 Dialog 재설정으로 새로운 검량선을 작성한 후 시료를 분석하였다. DI blank는 크로마토그램의 바탕선 (baseline)을 점검하는데 이용되었다.
- 그리고 검량선 작성에 사용된 표준용액의 정확성(accuracy)을 검토하기 위하여 Dionex人]. 의 six cation-II standard(#46070) 오+ five anion standard (#37157)를 주입하여 각 이온 성분 의 농도에 대한 cross check을 실시하였다. 이와 같이 신뢰성 있는 분석자료를 확보할 수 있도록 노력하였으며, IC 분석 중에 시료 수의 10% 이상을 반복 주입함으로써 시료 분석과정에서 기인하는 분석자료의 불확실도 (uncertainties)를 평가하였다.
- 의 six cation-II standard(#46070) 오+ five anion standard (#37157)를 주입하여 각 이온 성분 의 농도에 대한 cross check을 실시하였다. 이와 같이 신뢰성 있는 분석자료를 확보할 수 있도록 노력하였으며, IC 분석 중에 시료 수의 10% 이상을 반복 주입함으로써 시료 분석과정에서 기인하는 분석자료의 불확실도 (uncertainties)를 평가하였다.
- 시료 채취장소 는 강 등(2005>의 연구에 제시된 바와 같다. 자연 강하 물 중 수용성 이온 성분의 침적 실태조사를 위한 집중 측정 기간은 2004년 10월 17일 오전 8시부터 11월 2일 오전 8시까지 16일 동안이었으며 낮(오전 8시~오후 6시)과 밤(오후 6시~다음날 오전 8시)으로 나누어 1일 2회 측정하였다.
- 침적물 시료 중 수용성 이온 성분의 농도는 이온크로 마토그래프(DX-100, Dionex Inc.)를 사용하여 분석하였다. 구체적인 분석조건은 강 등(2005>의 연구에 제시된 바와 같다.
대상 데이터
- 환경 대기 중 가스 및 입자상의 자연 강하 물 시료는 익산시 중심가에 위치하고 있는 익산상공회의소 건물 옥상(지상 20 m 이상)에서 직경이 9.6 cm인 폴리에틸렌 (이하 PE) 용기를 사용하여 채취하였다. 시료 채취장소 는 강 등(2005>의 연구에 제시된 바와 같다.
- 환경대기 충 수용성 이온 성분의 침적 특성을 파악하기 위하여 시료는 일정량의 초순수를 가해 침적 면이 젖은 습식침적용기(wet gauge, 이하 WG)와 건조한 상태의 건식침적용기(dy gauge, 이하 DG)를 사용하여 Fig. 1에서와 같이 건물 옥상의 약 1.5 m 높이에서 포집하였다. 여기에서 WG 시료 채취는 지표면이 수면으로 이루어진 경우에 수용성 이온 성분의 침적 특성을 파악하기 위한 것으로 PE 용기에 적당량의 초순수를 가한 후 이 루어졌다.
데이터처리
- 나머지 이온 성분의 경우 정규 성을 만족하지 않고 자료가 짝을 이루기 때문에 비모 수의 Wilcoxon 검정을 실시하여 주야간 평균 침적량의 차이를 통계적으로 평가하였다. WG에서는 측정된 수용성 이온 성분의 총 침적량(total), NHJ, Ca2+ 등이 주 야간 모두 정규성을 만족하는 것으로 나타나 대응 표본 에 의한 t 검정을 실시하였다. 나머지 수용성 이온 성분 의 경우 정규성을 만족하지 않아 비모수의 Wilcoxon 검정를 실시하여 주야간 침적량의 차이를 통계적으로 평가하였다.
- WG에서는 측정된 수용성 이온 성분의 총 침적량(total), NHJ, Ca2+ 등이 주 야간 모두 정규성을 만족하는 것으로 나타나 대응 표본 에 의한 t 검정을 실시하였다. 나머지 수용성 이온 성분 의 경우 정규성을 만족하지 않아 비모수의 Wilcoxon 검정를 실시하여 주야간 침적량의 차이를 통계적으로 평가하였다.
- 여기에서 유의성 검정은 변수의 크기가 30보다 작 아 먼저 Shapiro-Wilk의 정규성 검정을 실시하였는데, 그 결과 DG 시료에서는 Ca2+만이 정규성을 만족하는 것으로 나타났으며, 주간과 야간으로 자료의 속성이 짝을 이루기 때문에 대응 표본에 의한 t 검정 (paired- samples t-test)을 하였다. 나머지 이온 성분의 경우 정규 성을 만족하지 않고 자료가 짝을 이루기 때문에 비모 수의 Wilcoxon 검정을 실시하여 주야간 평균 침적량의 차이를 통계적으로 평가하였다. WG에서는 측정된 수용성 이온 성분의 총 침적량(total), NHJ, Ca2+ 등이 주 야간 모두 정규성을 만족하는 것으로 나타나 대응 표본 에 의한 t 검정을 실시하였다.
- 여기에서 수용성 이온 성분의 침적량은 시료 채취방식에 따른 차이를 파악할 수 있도록 DG와 WG로 나누어 산출하였으며, 이온 성분의 종류에 따른 건식침적 특성을 파악할 수 있도록 강수가 발생한 날의 시료는 제외하고 계산하였다. 또한 주야간 침적량의 차이를 파악할 수 있도록 유의성 검정에 대한 통계분석을 수행하였다. 여기에서 유의성 검정은 변수의 크기가 30보다 작 아 먼저 Shapiro-Wilk의 정규성 검정을 실시하였는데, 그 결과 DG 시료에서는 Ca2+만이 정규성을 만족하는 것으로 나타났으며, 주간과 야간으로 자료의 속성이 짝을 이루기 때문에 대응 표본에 의한 t 검정 (paired- samples t-test)을 하였다.
- 1N)를 제외한 상태에서 가스 및 입자상 자연 강하 물에 대한 DG와 WG 내 수용성 이온 성분의 침적량을 나타낸 것이다. 시료채 취방식에 따른 침적량 차이와 상관성 파악이 가능하도록 관련 통계치를 함께 나타내었다. 여기에서 DG와 WG의 침적량 차이에 대한 유의성 검정은 자료가 각각 짝을 이루기 때문에 대응 표본에 의한 t 검정 (paired- samples t-test)을 실시하였으며, 변수의 크기가 30 이상인 관계로 정규성 검정(normality test)은 생략되었다.
- 시료채 취방식에 따른 침적량 차이와 상관성 파악이 가능하도록 관련 통계치를 함께 나타내었다. 여기에서 DG와 WG의 침적량 차이에 대한 유의성 검정은 자료가 각각 짝을 이루기 때문에 대응 표본에 의한 t 검정 (paired- samples t-test)을 실시하였으며, 변수의 크기가 30 이상인 관계로 정규성 검정(normality test)은 생략되었다. 측정 기간 동안 비강 수시 수용성 이온 성분의 평균 총침 적량은 건조상태의 포집 용기인 DG의 경우 7.
- 또한 주야간 침적량의 차이를 파악할 수 있도록 유의성 검정에 대한 통계분석을 수행하였다. 여기에서 유의성 검정은 변수의 크기가 30보다 작 아 먼저 Shapiro-Wilk의 정규성 검정을 실시하였는데, 그 결과 DG 시료에서는 Ca2+만이 정규성을 만족하는 것으로 나타났으며, 주간과 야간으로 자료의 속성이 짝을 이루기 때문에 대응 표본에 의한 t 검정 (paired- samples t-test)을 하였다. 나머지 이온 성분의 경우 정규 성을 만족하지 않고 자료가 짝을 이루기 때문에 비모 수의 Wilcoxon 검정을 실시하여 주야간 평균 침적량의 차이를 통계적으로 평가하였다.
- Table 2는 분석자료의 불확실도 평가를 위하여 IC 분석 시 일정한 주기로 재주입한 WG와 DG 시료(replicate samples)의 농도 측정치로부터 산출한 분석 결과를 나타낸 것이다. 이것은 서로 다른 농도를 갖는 임의의 시료를 재주입한 후 얻은 분석 결과를 요약하기 때문에 합동 평균농도(pooled mean)와 합동 표준편차(pooled standard deviation) 및 상대 표 준 편 차(RSD)의 통계치로 산출하였으며, 그 산출 식은 Table 2의 하단부에 제시된 바와 같다. 여기에서 분석자료의 불확실 도를 설명하는 RSD는 K+와 1\侦+를 제외한 모든 이온 성분에서 3-6% 수준인 것으로 나타났다.
성능/효과
- 시료 채취방식에 따른 이온 성분의 평균 침적량 분포를 살펴보면 모든 이온 성분이 WG에서 높은 경향을 보이고 있으나 이온 성분에 따라 정량적인 차이는 서로 다른 것으로 나타났다. 즉, 시료 채취방식에 따른 평균 침 적량은 C「, NO「, SO?- 및 NH/의 경우 DG보다 WG에서 각각 1.3배, 1.4배, 3.2배 및 10.2배 높게 나타났으며, 이들 모두 DG와 WG 사이에 고도로 유의한 차이가 인정되었다. Ca2+의 경우도 WG에서 유의한 차이로 높게 나타났으나 정량적인 크기는 cr, NO「, 2SO广 및 NH:에 비해 매우 미비한 수준이었다.
- 1. IC 분석에 따른 분석자료의 정도 관리를 위하여 표 준용액 및 cross check를 위한 Dionex사 표준용액의 상대오차(RE) 및 상대표준 편차(RSD)가 산출되었으며, 그 결과 모두 10% 이하로 나타났다. 또한 분석자료의 불확실도 평가를 위해 일부 침적량 시료를 반복 측정한 결과 RSD는 미량으로 검출된 須와 Mg?+를 제외하고는 모두 2~6% 수준이었다.
- 2. 환경 대기 중 측정된 수용성 이온 성분의 건식침적 량은 시료포집용기의 침적 면 상태에 따라 약 2배 이상의 차이를 나타내었다. 즉, 건조한 경우 7.
- 4. 침적물내의 수용성 이온성분 중 NO3- SO广 및 NH, + 등은 다른 이온성분에 비해 건식 침적보다 강수에 의한 습식침적이 상대적으로 중요한 제거 메커니즘으로 나타났으나 건식침적면이 수면으로 이루어진 경우 $0广와 NHt*의 건식침적량은 크게 증가하였다. 나머지 이온성분은 습식 침적 뿐만 아니라 건식 침적에 의해서 대기 중에서 지표로 제거되며, 특히 Ca2+fe 다른 이온성분에 비해 건식 침적이 대기 중으로부터의 중요한 제거경로가 되고 있는 것으로 나타났다.
- 5.수용성 이온 성분의 침적량은 전반적으로 야간보다 주간에 높게 나타났으나, 皿+의 경우 반대로 야간에 높게 나타났다. 침적 면의 상태에 따른 침적 정도는 주야간 모두 침적 면에 초순 수가 가해진 경우 높은 침적량을 나타내었으며, 특히 so?와 皿+가 다른 성분에 비해 정량적으로 큰 차이를 나타내었다.
- 그러나 SO}와 皿+의 경우 다른 이온 성분과 는 달리 주간보다 야간에 높은 침적량을 나타내었으나 SO, ?-의 경우 유의적이지 않았으며 NW는 유의한 차이가 나타났다. WG에서는 이온 성분의 총 침적량이 DG의 경우와 마찬가지로 주간이 야간보다 1.2배 높은 유의한 차이를 나타내었으며, Na+를 제외한 모든 이온성 분의 침적량이 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다. 이들 이온 성분 중 C「, NO, -, SO, ?-는 주간에서 약 1.
- DG/WG 비가 예외적으로 1보다 큰 경우도 있는데 이들 이온 성분이 다른 성분에 비해 미량으로 존재함으로서 분석오차의 영향이 상대적으로 크게 개입되었기 때문으로 판단된다. 결과적으로 수용성 이온 성분들의 평균 침적량은 시료 포집 방식뿐만 아니라 이온 성분의 종류에 따라 서로 다른 것으로 나타났다.
- 결과적으로 자연 강하 물 중 수용성 이온 성분은 그 원 인물질이 가스 또는 입자상 물질로의 존재 가능성에 따라 그리고 입자상 물질의 경우 대기 중 입도 분포의 특성에 따라 대기 중으로부터 제거 메커니즘의 기여 정도가 다르게 되고 이것이 침적량에 있어 정성 및 정량적인 차이를 초래하는 것으로 판단된다. 익산지역 가을철 대기에어로졸의 입경 별 농도분포에 관한 선행 연구(강, 2005)에 따르면 SO}, NO3- 및 NH; 는 주로 2.
- 침적물내의 수용성 이온성분 중 NO3- SO广 및 NH, + 등은 다른 이온성분에 비해 건식 침적보다 강수에 의한 습식침적이 상대적으로 중요한 제거 메커니즘으로 나타났으나 건식침적면이 수면으로 이루어진 경우 $0广와 NHt*의 건식침적량은 크게 증가하였다. 나머지 이온성분은 습식 침적 뿐만 아니라 건식 침적에 의해서 대기 중에서 지표로 제거되며, 특히 Ca2+fe 다른 이온성분에 비해 건식 침적이 대기 중으로부터의 중요한 제거경로가 되고 있는 것으로 나타났다.
- 4배 많이 제거됨을 의미한다. 대기 중 수용성 이온 성분의 총 침적량은 시료의 포집 용기에 따라 정량적으로 고도로 유의한 차이와 함께 정의 상관성이 있는 것으로 나타났다.
- 여기에서 정확도를 설명하는 RE(%)와 정밀도를 설명하는 RSD(%)는 모든 이온 성분의 검량선 농도 범위에서 각각 10% 이하인 것으로 나타났다. 또한 Dionex사 표준용액의 cross check 결과 RE와 RSD는 모두 5% 이하로 매우 양호한 수준이었다. Table 2는 분석자료의 불확실도 평가를 위하여 IC 분석 시 일정한 주기로 재주입한 WG와 DG 시료(replicate samples)의 농도 측정치로부터 산출한 분석 결과를 나타낸 것이다.
- 반면에 Cr, Na+, K+, Mg2+, Ca2+의 경우 대기 중에서 주로 토양이나 해염과 같은 조대입자의 형태로 존재하기 때문에 비강 수시에도 중력 침강에 의한 건식침적이 이루어지며, 강수 시에는 주로 구름 아래에서의 씻김 현상 (washout)에 의해 흡수 제거되는 것으로 판단된다. 또한 강수 초기에 그 대부분이 제거됨으로서 이들 이온 성분 의대기 중 농도는 낮게 되고 결과적으로 강수량이 증가하더라도 그 침적량은 NO「, SO42- 및 NHM의 경우와 같이 증가하지 않는 것으로 판단된다. 특히 Ca2+는 대기 중에서 토양 기원의 조대입자로 존재하는 것으로 알려져 있는더](笠原三紀夫, 1992) 다른 이온 성분에 비해 건식침적이 대기 중으로부터의 중요한 제거경로가 되고 있음을 알 수 있다.
- 이러한 사실은 DG에 대한 이온 성분의 건식침적 특성을 잘 반영하고 있으며, 강 수시 습식침적 메커니즘에 있어 이 온성분의 종류에 따라 두 가지의 제거과정이 잘 설명되는 것으로 나타났다. 또한 대기 중 수용성 이온성 분은 강수 발생 유무 및 빈도, 강수량 그리고 지표면의 상태나 수면 등의 존재 유무에 따라 아주 상이한 침 적특성을 갖는 것으로 나타났다. 그러나 건식침적물의 침적 특성을 정확하게 파악하기 위해서는 대기 중 가스상 및 입자상 물질의 농도측정과 침적 속도에 대한 추가적인 분석이 필요한 실정이며, 기상자료 등 보다 구체적인 측정조건을 고려할 경우 건식침적물에 대한 정확한 정성 및 정량적인 평가가 가능할 것으로 생각된다.
- 1D 및 1N의 침적물 시료에 대한 수용성 이온성 분의 조성을 나타낸 것이다. 먼저 강 수시 이온 성분의 화학적 조성을 파악할 수 있도록 17 mm의 강수가 발생한 11.1N 습식침적물을 살펴보면 이온 성분의 조성이 DG와 WG에서 각각 매우 유사한 점유율을 나타내었는데 이것은 앞에서 언급한 바와 같이 대기 중으로부터 강수에 의한 동일한 습식제거 메커니즘에 의한 영향으로 볼 수 있다. 여기에서 습식침적물 중 주성분은 SQf로 DG와 WG 모두 수용성 이온 성분의 대략 50%를 점유하였으며, NO「와 NH? 는 각각 26%와 12~13%를 점유하였다.
- 즉, DG의 경우 C£+가 28%로 가장 높은 점유율을 기록하였으며, NO「, Cr, SO42, NH4+가 각각 21, 16, 14, 9%를 점유하는 주성분으로 나타났다. 반면에 WG의 경우가 41%로 가장 높은 점유율을 나타내었으며, 다음으로 SO42-, Ca2+, NO3- Cl-가 각각 19, 14, 12, 9%를 점유하는 주성분으로 나타났다. 여기에서 SQf와 皿+의 점유율은 DG보다 WG에서 4.
- 이것은 이들 이온 성분이 대기 중에서 수면으로 흡수 제거될 수 있는 용해성의 가스상 물질로 상당량 존재하고 있음을 의미하며, 상수수원지를 비롯하여 하천 및 호소생태계에도 중요한 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다. 반면에 비가 내린 경우 수용성 이온 성분은 강 수에 의한 습식침적 메커니즘에 의해 제거됨으로써 시료 채취방식에에 따른 정성 및 정량적인 차이는 매우 미비한 수준이었으며, 거의 모든 이온 성분의 습식 침적량 이 건식 침적량에 비해 증가하는 경향을 나타내었다. 즉, SO42-, NQ「, NH, + 등은 점유율과 정량적인 크기에서 DG의 건식 침적량에 비해 상대적으로 크게 증가 한 반면 나머지 이온 성분들의 경우 정량적인 크기는 증가하였으나 그 점유율은 오히려 감소하였다.
- 3에 제시된 바와 같다. 시료 채취 방식에 따른 수용성 이온 성분의 총 침적량은 전반적으로 일별 비슷한 경향을 보이면서, DG보다 WG게서 전 반적으로 높은 침적량 분포를 나타내었다. 즉, 강수가 발생하지 않는 경우 DG 중 수용성 이온 성분의 총침적 량은 WG의 절반 수준이었으며 비슷한 일별 경향을 나타내었다.
- 시료 채취방식에 따른 이온 성분의 평균 침적량 분포를 살펴보면 모든 이온 성분이 WG에서 높은 경향을 보이고 있으나 이온 성분에 따라 정량적인 차이는 서로 다른 것으로 나타났다. 즉, 시료 채취방식에 따른 평균 침 적량은 C「, NO「, SO?- 및 NH/의 경우 DG보다 WG에서 각각 1.
- 17 mm의 강수가 발생한 11월 1일 저녁에 측정한 시료 (1L1N)의 경우 시료 채취방식에 따른 차이가 아주 미비 한 수준으로 나타났는데 이것은 WG와 DG 내 수용성 이온 성분의 대기 중 원인 물질이 강수에 의한 동일한 습식제거 메커니즘에 의해 지면으로 침적 제거되었기 때문으로 판단된다. 시료 채취방식에 따른 일별 총침적량 으로부터 강수 발생 빈도와 강수량에 따라 수용성 이온 성분의 총 침적량은 정량적인 차이가 예상되며, 강수발 생이 잦고 강수량이 많은 지역일수록 대기 중 오염물 질의 제거는 건식침적보다 습식침적의 영향을 강하게 받을 것으로 판단된다.
- 시료 채취방식에 따른 주야간 침적량 차이를 살펴보면 주간과 야간 모두 DG보다 WG에서 높은 침적량을 나 타내었으나 이온 성분의 종류에 따라 정량적인 크기는 다른 것으로 나타났다. 특히 SOJ-와 NH:는 주간의 경우 DG보다 WG에서 각각 4.
- 이것은 서로 다른 농도를 갖는 임의의 시료를 재주입한 후 얻은 분석 결과를 요약하기 때문에 합동 평균농도(pooled mean)와 합동 표준편차(pooled standard deviation) 및 상대 표 준 편 차(RSD)의 통계치로 산출하였으며, 그 산출 식은 Table 2의 하단부에 제시된 바와 같다. 여기에서 분석자료의 불확실 도를 설명하는 RSD는 K+와 1\侦+를 제외한 모든 이온 성분에서 3-6% 수준인 것으로 나타났다. K+와 Mg2+의 경우 RSD가 각각 55%와 45%로 높게 나타났는데 이는 분석자료의 불확실도 평가에 사용된 시료 중 이들 이온 성분의 평균농도가 약 0.
- 이것은 AccuStandard 사의의 multi-component 표준용액과 Dionex사의 cross check 표준용액에 대한 분석 결과를 나타낸 것이다. 여기에서 정확도를 설명하는 RE(%)와 정밀도를 설명하는 RSD(%)는 모든 이온 성분의 검량선 농도 범위에서 각각 10% 이하인 것으로 나타났다. 또한 Dionex사 표준용액의 cross check 결과 RE와 RSD는 모두 5% 이하로 매우 양호한 수준이었다.
- 4에 나타내었다. 여기에서 측정 기간 동안 이온 성분의 침적량은 대부분이 강수 발생 시에 특이적 点 증가하는 경향을 나타내었으며, 시료 채취방식에 따른 차이는 미비한 수준인 것으로 나타났다. 이와 같이 강수 시에 상대적으로 높은 침 적량을 나타내면서 거의 유사한 침적량 분포를 보이는 것은 이들 이온 성분들의 대기 중 원인 물질이 동일한 제 거 메커니즘인 습식침적에 의해 제거되었기 때문으로 판단된다.
- 1 μm 이하의 미세입자 영역에 존재하는 것으로 나타났으며, Na+, Mg2+ 및 Ca2+의 경우 대부분이 조대입자 영역에 존재하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 사실은 DG에 대한 이온 성분의 건식침적 특성을 잘 반영하고 있으며, 강 수시 습식침적 메커니즘에 있어 이 온성분의 종류에 따라 두 가지의 제거과정이 잘 설명되는 것으로 나타났다. 또한 대기 중 수용성 이온성 분은 강수 발생 유무 및 빈도, 강수량 그리고 지표면의 상태나 수면 등의 존재 유무에 따라 아주 상이한 침 적특성을 갖는 것으로 나타났다.
- 그러나 건식침적물의 경우 시료 포집 방식에 따른 DG와 WG의 화학적 조성이 뚜렷한 차이를 나타내었다. 즉, DG의 경우 C£+가 28%로 가장 높은 점유율을 기록하였으며, NO「, Cr, SO42, NH4+가 각각 21, 16, 14, 9%를 점유하는 주성분으로 나타났다. 반면에 WG의 경우가 41%로 가장 높은 점유율을 나타내었으며, 다음으로 SO42-, Ca2+, NO3- Cl-가 각각 19, 14, 12, 9%를 점유하는 주성분으로 나타났다.
- 반면에 비가 내린 경우 수용성 이온 성분은 강 수에 의한 습식침적 메커니즘에 의해 제거됨으로써 시료 채취방식에에 따른 정성 및 정량적인 차이는 매우 미비한 수준이었으며, 거의 모든 이온 성분의 습식 침적량 이 건식 침적량에 비해 증가하는 경향을 나타내었다. 즉, SO42-, NQ「, NH, + 등은 점유율과 정량적인 크기에서 DG의 건식 침적량에 비해 상대적으로 크게 증가 한 반면 나머지 이온 성분들의 경우 정량적인 크기는 증가하였으나 그 점유율은 오히려 감소하였다. 이것은 대 기 중에서 강수에 의한 습식침적이라는 공통적인 제거 경로(removal pathway)에도 불구하고 세부적인 제거메 커니즘은 상이함을 의미한다.
- 여기에서 DG와 WG의 침적량 차이에 대한 유의성 검정은 자료가 각각 짝을 이루기 때문에 대응 표본에 의한 t 검정 (paired- samples t-test)을 실시하였으며, 변수의 크기가 30 이상인 관계로 정규성 검정(normality test)은 생략되었다. 측정 기간 동안 비강 수시 수용성 이온 성분의 평균 총침 적량은 건조상태의 포집 용기인 DG의 경우 7.49±2.78 mg/nf이었으며, 시료 포집 용기에 일정량의 초순수를 가한 WG의 경우 17.67±4.15mg/m2이었다. 이것은 침적 면이 수면으로 이루어진 경우 대기 중의 수용성이 온성분이 약 2.
- 환경 대기 중 수용성 이온 성분에 대한 주야간 평균 침 적량의 차이를 살펴보면 DG의 경우 이온 성분의 총침 적량은 주간이 야간보다 약 1.3배 높아 유의한 차이를 나타내었으며, 이온 성분 중에서는 NO, 와 Ca2+가 각각 주간에 1.4배와 2.7배 높아 고도로 유의한 차이를 나타내었다. 그러나 SO}와 皿+의 경우 다른 이온 성분과 는 달리 주간보다 야간에 높은 침적량을 나타내었으나 SO, ?-의 경우 유의적이지 않았으며 NW는 유의한 차이가 나타났다.
- 환경 대기 중 수용성 이온 성분의 침적 특성을 요약하면 대기 중에서 주로 조대입자로 존재하는 것으로 알려진 Ca2+, cr, NO3- Na+ 등은 비가 내리지 않은 건조기간 동안에도 지속적으로 지표면에 제거되는 것으로 나타났으며, 침적 면이 수면으로 이루어진 경우 SO广와 NHT의 건식 침적량이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 이것은 이들 이온 성분이 대기 중에서 수면으로 흡수 제거될 수 있는 용해성의 가스상 물질로 상당량 존재하고 있음을 의미하며, 상수수원지를 비롯하여 하천 및 호소생태계에도 중요한 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
후속연구
- 또한 대기 중 수용성 이온성 분은 강수 발생 유무 및 빈도, 강수량 그리고 지표면의 상태나 수면 등의 존재 유무에 따라 아주 상이한 침 적특성을 갖는 것으로 나타났다. 그러나 건식침적물의 침적 특성을 정확하게 파악하기 위해서는 대기 중 가스상 및 입자상 물질의 농도측정과 침적 속도에 대한 추가적인 분석이 필요한 실정이며, 기상자료 등 보다 구체적인 측정조건을 고려할 경우 건식침적물에 대한 정확한 정성 및 정량적인 평가가 가능할 것으로 생각된다.
- - Na+ 등은 비가 내리지 않은 건조기간 동안에도 지속적으로 지표면에 제거되는 것으로 나타났으며, 침적 면이 수면으로 이루어진 경우 SO广와 NHT의 건식 침적량이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 이것은 이들 이온 성분이 대기 중에서 수면으로 흡수 제거될 수 있는 용해성의 가스상 물질로 상당량 존재하고 있음을 의미하며, 상수수원지를 비롯하여 하천 및 호소생태계에도 중요한 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다. 반면에 비가 내린 경우 수용성 이온 성분은 강 수에 의한 습식침적 메커니즘에 의해 제거됨으로써 시료 채취방식에에 따른 정성 및 정량적인 차이는 매우 미비한 수준이었으며, 거의 모든 이온 성분의 습식 침적량 이 건식 침적량에 비해 증가하는 경향을 나타내었다.
- 일반적으로 야간보다 주간에 이온 성분의 침적량이 높은 것은 낮에 대기가 불안정해져 난류가 발달하기 때 문인 것으로 판단되며, 皿+의 경우 본 연구에서는 야 간에 높은 침적량을 나타내었는데 그 이유는 불명확하다. 주야간 皿+의 침적 특성을 규명하기 위해서는 대 기 중의 원인 물질, 기상 조건 및 발생원에 대한 평가가 이루어져야 할 것으로 생각된다. 김 등(2005)은 팔당호 유역에서의 기체상 및 입자상 오염물질의 농도를 예측하였는데 NH3의 경우 낮 시간대보다 밤 시간대에 높은 농도를 보이는 것으로 나타났다.
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