The general characteristics of fine particle and meteorological analysis of high $PM_{10}$ concentration day which was over $100{\mu}g/m^3$ in busan were investigated for period of 2002 to 2006. Annual mean concentration including Asian dust day was $68.7{\mu}g/m^3$ ...
The general characteristics of fine particle and meteorological analysis of high $PM_{10}$ concentration day which was over $100{\mu}g/m^3$ in busan were investigated for period of 2002 to 2006. Annual mean concentration including Asian dust day was $68.7{\mu}g/m^3$ in 2002, $54.6{\mu}g/m^3$ in 2003, $60.4{\mu}g/m^3$ in 2004, $58.3{\mu}g/m^3$ in 2005 and $58.8{\mu}g/m^3$ in 2006, respectively. Seasonal mean concentration was $73.4{\mu}g/m^3$ in Springtime, $56.8{\mu}g/m^3$ in Summertime, $55.5{\mu}g/m^3$ in Wintertime and $54.4{\mu}g/m^3$ in Falltime, respectively. Mean concentration for land use was 69.2 $37.0{\mu}g/m^3$ in industrial area, 64.2 $35.5{\mu}g/m^3$ in rural area, 62.6 $34.4{\mu}g/m^3$ in commercial area and 55.3 $33.8{\mu}g/m^3$ in residential area, respectively. Frequency of synoptic pattern for high $PM_{10}$ concentration day was 18 days(16.7%) in I type, 27 days(25.0%) in II type, 10 days(9.3%) in III type, 5 days(4.6%) in IV type, 13 days(12.0%) in V type and 29 days (26.9%) in VI type, respectively. Frequency of long range transport sector for high $PM_{10}$ concentration day was 9 days(8.3%) in I type, 64 days(59.5%) in II type, 34 days(31.5%) in III type, 1 days in IV type, 0 days, respectively.
The general characteristics of fine particle and meteorological analysis of high $PM_{10}$ concentration day which was over $100{\mu}g/m^3$ in busan were investigated for period of 2002 to 2006. Annual mean concentration including Asian dust day was $68.7{\mu}g/m^3$ in 2002, $54.6{\mu}g/m^3$ in 2003, $60.4{\mu}g/m^3$ in 2004, $58.3{\mu}g/m^3$ in 2005 and $58.8{\mu}g/m^3$ in 2006, respectively. Seasonal mean concentration was $73.4{\mu}g/m^3$ in Springtime, $56.8{\mu}g/m^3$ in Summertime, $55.5{\mu}g/m^3$ in Wintertime and $54.4{\mu}g/m^3$ in Falltime, respectively. Mean concentration for land use was 69.2 $37.0{\mu}g/m^3$ in industrial area, 64.2 $35.5{\mu}g/m^3$ in rural area, 62.6 $34.4{\mu}g/m^3$ in commercial area and 55.3 $33.8{\mu}g/m^3$ in residential area, respectively. Frequency of synoptic pattern for high $PM_{10}$ concentration day was 18 days(16.7%) in I type, 27 days(25.0%) in II type, 10 days(9.3%) in III type, 5 days(4.6%) in IV type, 13 days(12.0%) in V type and 29 days (26.9%) in VI type, respectively. Frequency of long range transport sector for high $PM_{10}$ concentration day was 9 days(8.3%) in I type, 64 days(59.5%) in II type, 34 days(31.5%) in III type, 1 days in IV type, 0 days, respectively.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 부산지역의 최근 5년간(2002~2006) 시간별 미세먼지 농도자료를 이용하여 부산지역 미세먼지의 일반적 특성과 고농도 미세먼지발생 특성을 고찰하여 부산지역 미세먼지 관리를 수립하는데 기초자료로 활용하고자 한다.
부산지역의 최근 5년간(2002~2006) 시간별 미세먼지 농도자료를 이용하여 부산지역 미세먼지의 일반적 특성과 고농도 미세먼지발생 특성을 고찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
제안 방법
2 참조). 고농도 미세먼지 발생일 중 6개의 종관기압계에 속하지 않는 경우를 기타로 분류하였다.
고농도 미세먼지(PM10)의 발원지를 추적하기위하여 24시간 기준 100μg/m3을 초과하는 사례를 대상으로 역궤적 추적 분석(backward trajectory analysis)을 이용하였다.
한반도에 영향을 주는 고기압은 계절별로 크게 시베리아고기압(겨울), 양쯔강고기압(봄, 가을), 오호츠크해고기압(초여름) 그리고 북태평양고기압(여름)이라 할 수 있으며, 부산의 고농도 미세먼지에 영향을 주는 고기압은 주로 이런 고기압으로부터 분리되어 이동성고기압이 형성되었을 경우라고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이동성고기압의 중심위치가 어디에 있는가를 기준으로 하여 다음과 같이 크게 6개로 분류하였다(Fig. 2 참조). 고농도 미세먼지 발생일 중 6개의 종관기압계에 속하지 않는 경우를 기타로 분류하였다.
본 연구에서는 국가대기환경기준인 24시간 100μg/m3을 초과하는 날을 고농도 미세먼지 발생일로 규정하였다.
측정지점의 좌표는 부산지방 기상청으로 위도 N35° 41′경도 E129° 55′지점을 설정하였다. 장거리수송의 영향을 고찰하기 위해 동북아지역을 Fig. 3과 같이 5개 권역으로 구분하여 그 영향을 알아보았다(국립환경연구원, 1988). I권역은 만주와 북한을 포함하는 권역이고, II권역은 북경을 중심으로 산동반도와 발해만 연안지역이 포함되는 구역이다.
부산지역에서 발생한 고농도미세먼지에 대한 공기를 추적하기 위해서 미국의 해양기상청(NOAA)에 의해 개발된 HYSPLIT-4 모형을 사용하여 기류의 이동방향을 추적하였다. 중국에서 발생한 대기오염물질의 경우, 대략 4일 이내에 한반도에 도달하는 것으로 알려져 있으나, 본 연구에서는 부산지역에 영향을 미치는 공기괴의 궤적을 알아본다는 차원에서 역궤적의 모사시간을 48시간으로 하고 6시간 간격으로 하였다. 측정지점의 좌표는 부산지방 기상청으로 위도 N35° 41′경도 E129° 55′지점을 설정하였다.
대상 데이터
부산지역의 대기오염측정소는 2006년 말 기준으로 공업지역은 3개 지점으로 장림동, 감전동 및 녹산동이고, 녹지지역은 2개 지점으로 동삼동과 대저동이며, 상업지역은 2개 지점으로 광복동과 전포동 그리고 주거지역은 10개 지점으로 덕천동, 연산동, 대연동, 재송동, 기장읍, 부곡동, 광안동, 복천동, 용수리 및 좌동이다. 기상자료는 미세먼지 측정자료와 같이 최근 5년간(2002~2006)이며, 고농도 미세먼지 발생일을 고찰하기 위해서 기상청에서 발행한 일기도를 이용하였다.
본 연구에서 사용한 자료는 미세먼지 측정자료와 기상자료로 나눌 수 있다. 미세먼지 측정자료는 2002년 1월부터 2006년 12월까지 5년간이며, 부산지역 19개 자동관측망 중 도로변측정소를 제외한 17개 지점에서 측정된 미세먼지(PM10) 농도자료를 사용하였다. 유효측정자료의 선택은 일평균 자료의 경우 24시간 중에서 70%(18시간)이상 측정된 자료를, 월평균 자료의 경우는 30일을 기준으로 관측치가 20 이상일 때를, 연평균 자료는 12개월 중 9개월 이상의 자료가 존재할 경우 유효한 자료라고 하였다(Lasen, 1973, 전병일, 1997).
본 연구에서 사용한 자료는 미세먼지 측정자료와 기상자료로 나눌 수 있다. 미세먼지 측정자료는 2002년 1월부터 2006년 12월까지 5년간이며, 부산지역 19개 자동관측망 중 도로변측정소를 제외한 17개 지점에서 측정된 미세먼지(PM10) 농도자료를 사용하였다.
부산지역에서 발생한 고농도미세먼지에 대한 공기를 추적하기 위해서 미국의 해양기상청(NOAA)에 의해 개발된 HYSPLIT-4 모형을 사용하여 기류의 이동방향을 추적하였다. 중국에서 발생한 대기오염물질의 경우, 대략 4일 이내에 한반도에 도달하는 것으로 알려져 있으나, 본 연구에서는 부산지역에 영향을 미치는 공기괴의 궤적을 알아본다는 차원에서 역궤적의 모사시간을 48시간으로 하고 6시간 간격으로 하였다.
성능/효과
1. 황사가 포함된 미세먼지 농도의 연변화를 보면, 2002년에 68.7μg/m3, 2003년에 54.6μg/m3, 2004년에 60.4μg/m3, 2005년에 58.3μg/m3, 2006년에 58.8μg/m3를 나타내어 연간 국가대기환경기준인 50μg/m3를 초과하고 있다.
2. 계절별 농도는 봄철이 73.4μg/m3로 가장 높았고, 다음이 여름(56.8μg/m3), 겨울(55.5μg/m3)이었고, 가을이 가장 낮은 54.4μg/m3이었다.
3. 지역용도별의 농도는 공업지역이 69.2 37.0 μg/m3로 가장 높았고, 다음이 녹지지역이 64.235.5μg/m3, 상업지역이 62.6 34.4μg/m3, 주거지역이 55.3 33.8μg/m3의 순으로 나타났다.
4. 고농도 미세먼지 발생시 종관기압계의 빈도는 서쪽과 남서쪽으로 부터 접근하는 I형과 II형이 각각 18일(16.7%)과 27일(25.0%)을 나타내었고, 동서고압대인 III형은 10일(9.3%)이었다. 그리고 오호츠크해고기압의 영향인 IV형이 가장 작은 5일(4.
5. 고농도 미세먼지 발생에 영향을 준 장거리수송의 권역 빈도를 보면, I권역이 전체 고농도 미세먼지발생일 108일중에 9일이 해당되어 8.3%로 나타났으며, II권역은 64일로 59.5%를 나타내어 가장 높은 발생빈도를 보였다. III권역은 34일로 31.
Table 9는 부산지역의 고농도 미세먼지 발생일에 역궤적 분석으로 장거리수송의 영향을 준 권역의 빈도를 조사하여 나타낸 것이다. I권역은 전체 고농도 미세먼지발생일 108일중에 9일이 해당되어 8.3%로 나타났으며, II권역은 64일로 59.5%를 나타내어 가장 높은 발생빈도를 보였다. III권역은 34일로 31.
각 종관형태별 PM10농도는 공기덩어리가 가장 안정한 상태인 동서고압대인 III형이 126 μg/m3로 가장 높은 농도를 나타내었고 한랭습윤한 공기덩어리로 부산을 비롯한 동해안에 여름철 저온현상을 나타내는 IV형이 가장 낮은 108μg/m3을 나타내었다.
각 종관형태별 PM10농도는 공기덩어리가 가장 안정한 상태인 동서고압대인 III형이 126 μg/m3로 가장 높은 농도를 나타내었고 한랭습윤한 공기덩어리로 부산을 비롯한 동해안에 여름철 저온현상을 나타내는 IV형이 가장 낮은 108μg/m3을 나타내었다. 그리고 온난습윤하고 부산지역에 비교적 습기를 많이 가져다주는 형태인 VI형이 비교적 높은 발생빈도와 높은 먼지농도를 나타내었다. 이 기압형태에서는 해양으로부터의 영향이 기대되며, 따라서 2차 먼지의 생성이 용이한 기압형태로 판단되어 추후 연구가 필요하다고 생각된다.
5%, IV권역이 1일이 발생하였으며, V권역은 단 하루도 발생하지 않았다. 따라서 부산시 고농도 미세먼지는 II권역과 III권역에서 전체의 90.8%를 차지해 대부분을 중국 북부지방, 중부지방, 남부지방을 거쳐 오는 공기덩어리의 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 I권역에서 장거리 수송되었을 때, 부산시 미세먼지의 평균농도는 116.
후속연구
따라서 부산지역의 고농도 미세먼지 발생은 황사를 제외하고도 봄철에 가장 높아, 이에 대한 관리방안이 강구되어야 할 것으로 생각된다. 봄철 고농도 미세먼지 발생일이 황사시작 전날과 종료 다음날의 경우가 상당수 있었는데, 이는 황사에 의한 잔류먼지가 남아있는 경우라고 할 수 있다.
그리고 온난습윤하고 부산지역에 비교적 습기를 많이 가져다주는 형태인 VI형이 비교적 높은 발생빈도와 높은 먼지농도를 나타내었다. 이 기압형태에서는 해양으로부터의 영향이 기대되며, 따라서 2차 먼지의 생성이 용이한 기압형태로 판단되어 추후 연구가 필요하다고 생각된다.
Table 2에서 가장 높은 미세먼지를 나타낸 지역으로는 2003년(최대농도: 장림동)을 제외하고 녹지지역으로 분류되어 있는 강서구의 대저동이 가장 높은 농도를 나타내었는데, 이는 대저동 인근에 김해평야가 있어 biomass burning에 의한 소각과 농작물 경작시 발생하는 자연적인 미세먼지에 의해 많은 영향을 받았을 것이라고 판단된다. 이에 대해서는 추후 소각 관련 오염물질의 농도를 측정하는 등 구체적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미세입자는 어떻게 생성되는가?
5μm보다 큰 입자를 조대입자, 2.5μm보다 작은 입자를 미세입자로 분류하며, 조대입자는 주로 기계적인 마모 과정이나 자연적인 풍화현상 등에 의해 발생되며, 미세입자는 인위적인 연소과정에서 직접 배출되거나 배출된 후 대기 중에서 응집 및 응축 그리고 가스로부터의 고체로의 전환 등에 의해 생성되는 2차입자로 나눌 수 있다. 특히 해안지역에서는 해염입자로부터의 생성되는 2차입자의 양도 무시하지 못할 수준이다(김경연, 2005).
조대입자는 어떻게 발생되는가?
5μm보다 큰 입자를 조대입자, 2.5μm보다 작은 입자를 미세입자로 분류하며, 조대입자는 주로 기계적인 마모 과정이나 자연적인 풍화현상 등에 의해 발생되며, 미세입자는 인위적인 연소과정에서 직접 배출되거나 배출된 후 대기 중에서 응집 및 응축 그리고 가스로부터의 고체로의 전환 등에 의해 생성되는 2차입자로 나눌 수 있다. 특히 해안지역에서는 해염입자로부터의 생성되는 2차입자의 양도 무시하지 못할 수준이다(김경연, 2005).
10μm이하인 미세먼지의 문제점은?
특히 해안지역에서는 해염입자로부터의 생성되는 2차입자의 양도 무시하지 못할 수준이다(김경연, 2005). 10μm보다 큰 입자는 코나 입으로 통과할 때, 호흡기를 통과할 때 점막에 의해 대부분 제거되지만, 10μm보다 작은 입자는 입이나 코를 통해서 호흡기관으로 이동하여 폐에 침적되어 폐에 심각한 영향을 준다(이혜문 등, 1996). 이러한 이유로 환경부에서는 2001년 1월부터 TSP측정기를 PM10측정기로 전부 교체하여 미세먼지관리체계로 전환하였고, 동년 미세먼지(PM10)의 대기환경기준(연간평균치 70μg/m3이하, 24시간평균치 150μg/m3이하)를 추가로 설정하였다(환경부, 2006), 또한 환경부는 2007년 1월 1일부터 미세먼지 대기환경기준을 연간기준치 50μg/m3이하, 24시간평균치 100μg/m3이하로 더욱 강화하였다.
참고문헌 (16)
국립환경연구원,1998,장거리이동 대기오염물질의 공간분포 및 변화에 관한 연구(II),국립환경연구원,40-78
국립환경연구원, 1999, 장거리이동 대기오염물질의 공간분포 및 변화에 관한 연구(III), 국립환경연구원 62-101
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