선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 OC와 EC의 입경별 관측 자료를 바탕으로 제주 고산의 탄소성 입자의 계절적 농도 분포와 기원 특성을 파악하고자 한다. 이를 통하여 동아시아의 기후변화와 대기오염에서 중요한 역할을 하는 탄소성 입자에 대한 이해도를 높이고자 한다.
- 본 연구에서는 OC와 EC의 입경별 관측 자료를 바탕으로 제주 고산의 탄소성 입자의 계절적 농도 분포와 기원 특성을 파악하고자 한다. 이를 통하여 동아시아의 기후변화와 대기오염에서 중요한 역할을 하는 탄소성 입자에 대한 이해도를 높이고자 한다.
제안 방법
- 기상자료는 기상청의 온도, 상대습도, 풍향, 풍속의 지상관측 자료를 사용하였다. 1시간 평균의 기상자료를 하루 동안 측정한 PM10, PM2.5, PM1.0과 비교하기 위하여 하루 평균하여 사용하였다.
- OC와 EC의 고농도발생 원인을 파악하기 위하여 온도에 따라 구분된 하부 구성요소(OC1, OC2, OC3, OC4, POC, EC1, EC2, EC3)의 증가 양상을 비교하였다.
- OC와 EC의 농도를 결정하는 주 요인을 파악하고자 먼저 기상 특성을 살펴보았다(표 3). 계절별 OC와 EC의 농도는 온도와 습도 그리고 풍향과 풍속 등 계절별 기상 인자의 영향이 큰 것으로 나타났다.
- 계절별 OC와 EC의 농도는 온도와 습도 그리고 풍향과 풍속 등 계절별 기상 인자의 영향이 큰 것으로 나타났다. 기상 특성을 근거로 3~5월을 봄, 6~9월을 여름(9월에는 초순에 시료 채취가 이루어져 여름으로 분류하였다), 10~11월을 가을, 그리고 12~2월을 겨울로 구분하였다. OC와 EC의 계절별 평균농도는 PM10에서 3.
- OC와 EC의 상관관계는 여름을 제외하고 모든 계절에서 대체로 좋았고 특히 겨울, 가을, 봄의 순으로 상관계수(R2)가 컸다. 다음에서는 OC와 EC의 변화특성을 계절별로 나누어 이들의 비를 통하여 살펴보았다.
- 시료 채취는 오전 09시에서 익일 오전 09시까지 24시간 동안, 6일에 한 번 상시관측을 기본으로 하였고, 황사와 오염 사례 경우에는 추가로 시료 채취가 이루어졌다. PM10, PM2.
- 이러한 사례들의 차이를 구분하기 위하여 NOAA HYSPLIT MODEL을 이용하여 500 m 공기의 역궤적을 분석하였다(그림 3).
- OC는 다섯 가지(OC1, OC2, OC3, OC4와 POC)로, EC는 세 가지(EC1, EC2와 EC3)로 분류된다. 휘발성의 OC 성분을 온도에 따라 분류하여 측정한 후 EC를 측정한다. 먼저 헬륨 조건 하의 120℃에서 OC1, 250℃에서 OC2, 450℃에서 OC3, 550℃에서 OC4의 분석이 이루어진다.
대상 데이터
- 2007년 8월부터 2008년 9월까지 제주도 고산(33.17°N, 126.10°E, 70 m ASL)에서 PM10, PM2.5, PM1.0을 측정하였다.
- 시료 채취는 오전 09시에서 익일 오전 09시까지 24시간 동안, 6일에 한 번 상시관측을 기본으로 하였고, 황사와 오염 사례 경우에는 추가로 시료 채취가 이루어졌다. PM10, PM2.5, PM1.0을 한 세트로 하여 총 41 세트를 채취하였으며 월별 시료의 개수는 표 1과 같다.
- 기상자료는 기상청의 온도, 상대습도, 풍향, 풍속의 지상관측 자료를 사용하였다. 1시간 평균의 기상자료를 하루 동안 측정한 PM10, PM2.
- 제주 고산에서 2007년 8월부터 2008년 9월까지 PM10, PM2.5, PM1.0을 채취하여 이온과 탄소 성분을 분석하였다. 세 입경 모두에서 주요 구성 성분은 OC, EC, 질산염, 황산염이었다.
- 테플론으로 코팅된 알루미늄 싸이클론(URG, USA)을 이용하여 각 10 μm, 2.5 μm와 1.0 μm 세 세트의 시료를 37 mm Quartz 필터에 채취하였고(Pall Corp.) dry gasmeter로 누적유량을 측정하였다.
이론/모형
- 포집된 Quartz 필터는 시료 채취 후 즉시 냉동 보관하였고 DRI (Desert Research Institute)에서 TOR/IMPROVED (Theramal Optical Reflectance/Interagency Monitoring of Protected Visual Environments) protocol 방법(Chow et al., 1996)에 의해 탄소성분을 분석하였다. OC는 다섯 가지(OC1, OC2, OC3, OC4와 POC)로, EC는 세 가지(EC1, EC2와 EC3)로 분류된다.
성능/효과
- 0)으로 갈수록 증가하여 작은 입경에서 이차적으로 생성된 OC의 함량이 보다 많음을 지시하였다. OC와 EC의 상관관계는 여름을 제외하고 모든 계절에서 대체로 좋았고 특히 겨울, 가을, 봄의 순으로 상관계수(R2)가 컸다. 다음에서는 OC와 EC의 변화특성을 계절별로 나누어 이들의 비를 통하여 살펴보았다.
- 반면 OC의 사례기간은 입경에 상관없이 빠른 북서풍의 영향을 받았다. PM10 OC와 EC 고농도사례 기간의 평균 질산염 농도가 OC 사례 기간에 조금 더 높은 것을 제외하면, 모든 입경의 질량, 질산염과 황산염 농도는 OC보다 EC의 고농도사례 기간에 더 높았다. 화석연료연소 등의 인위적인 배출에서 주로 기인하는 EC, 질산염, 황산염에 비하여 OC는 인위적인 배출의 비율이 적기 때문이다.
- OC와 EC의 농도를 결정하는 주 요인을 파악하고자 먼저 기상 특성을 살펴보았다(표 3). 계절별 OC와 EC의 농도는 온도와 습도 그리고 풍향과 풍속 등 계절별 기상 인자의 영향이 큰 것으로 나타났다. 기상 특성을 근거로 3~5월을 봄, 6~9월을 여름(9월에는 초순에 시료 채취가 이루어져 여름으로 분류하였다), 10~11월을 가을, 그리고 12~2월을 겨울로 구분하였다.
- , 2005)의 fire CO plot에서 대규모의 연소가 중국 남부 내륙에서 발생했음이 나타났고, 이 때 BC의 농도도 크게 증가하였다(그림 7). 공기의 역궤적분석 결과, 공기궤가 중국 남부 내륙에서 5일 이상 정체되면서 이동해왔고(그림 3), 이 날 고산에서 측정된 CO 농도는 CO 농도가 높은 다른 날들의 1/2~2/3 수준으로 상대적으로 높지는 않았다. 따라서 고농도의 EC, 질량과 무기성분은 연소 지역에서 바로 발생한 연소 플룸(fresh burning plume)을 반영했기보다는, 오래된 연소 플룸(old burning plume)의 영향을 받은 것으로 간주된다.
- 다른 계절과 달리 가을철에 OC, EC 모두 질산염과의 상관성이 좋았는데(모든 입경에서 R2=0.8~0.9), 특히 황산염과의 상관성보다 더 좋았다. 가을철 질산염의 농도는(0.
- 겨울철에는 강한 북서풍이 우세하므로 비교적 유사한 배출원을 가지는 입자상 물질이 온도가 낮은 가운데 빨리 이동되므로 대기 중 변환작용을 적게 받았기 때문인 것으로 판단된다. 또한 겨울철은 OC와 EC의 구성 요소 중 EC1과 POC의 농도 증가가 두드러졌으며 이 두 성분은 모두 황산염과의 관련성이 높았다. 반면 봄철에는 OC와 EC의 농도가 겨울철 다음으로 높았지만, 둘의 상관성은 낮았다.
- 이 중 석탄과 생체연료 연소에 의한 주거활동 부문에서 74%로 가장 높았다. 또한 중국의 OC 배출량(3.38 Tg yr-1) 역시 주거활동 부문에서 76%로 가장 높은 것으로 보아 중국에서 배출되는 탄소성 입자는 주거활동에서 일어나는 석탄과 생체연료의 연소 과정이 가장 중요한 것으로 나타났다.
- 본 연구보다 높은 OC 농도가 관측되었으나, OC/EC 비가 높은 유사성이 있었고 상대적으로 높은 OC는 생물학적인 배출(biogenic emission)로 인한 것으로 해석하였다.
- , 2004). 본 연구에서 26일 사례 외에도 황산염의 농도가 증가할 때, POC도 대체로 농도가 크게 증가하였다. 이러한 POC와 황산염의 농도 증가는 산성의 황산염과 가스상 OC의 heterogeneous 반응(Jang et al.
- , 1996)에 영향을 받는다. 본 연구에서 OC/EC의 기울기는 대체로 작은 입경(PM1.0)으로 갈수록 증가하여 작은 입경에서 이차적으로 생성된 OC의 함량이 보다 많음을 지시하였다. OC와 EC의 상관관계는 여름을 제외하고 모든 계절에서 대체로 좋았고 특히 겨울, 가을, 봄의 순으로 상관계수(R2)가 컸다.
- 42 μg/m3이었다(표 2와 그림 1). 전체적으로 OC의 농도가 EC보다 2.3~2.8배 높았는데, 특히 PM10에서 OC의 농도가 EC의 농도보다 2.8배 높았다. 질량에 대한 OC와 EC의 함량비는 PM10에서 16.
- 질산염의 농도는 낮았으나 탄소 성분과의 상관성이 좋았으며 기상특성과 이동 경로를 함께 고려할 때 가을철에는 중국과 더불어 우리나라의 영향을 함께 받았으며 공기가 느리게 이동되는 동안 이차적인 생성이 가장 두드러진 것으로 판단된다. 제주도 고산의 OC와 EC는 종관 기상장의 변화에 따라 다양한 배출원과 이차적 입자뿐 아니라 황사 등에 의한 토양 기원의 OC에도 영향을 받는 것으로 나타났다
- 8배 높았다. 질량에 대한 OC와 EC의 함량비는 PM10에서 16.4%와 6.0%, PM2.5에서 22.9%와 9.8%, PM1.0에서 23.0%와 10.0%로 OC와 EC 모두 작은 입경에서의 함량비가 컸다. 한편, EC에 비하여 OC의 표준편차가 크게 나타났는데, 이는 OC의 배출원과 생성과정이 EC에 비하여 다양하기 때문인 것으로 간주된다.
- 가을철에는 둘 사이의 상관성이 높아졌는데, 이 때 질량에 대한 탄소성분의 함량비가 모든 계절 중 가장 높았으며 특히 입경이 작을수록 OC의 함량비가 증가했다. 질산염의 농도는 낮았으나 탄소 성분과의 상관성이 좋았으며 기상특성과 이동 경로를 함께 고려할 때 가을철에는 중국과 더불어 우리나라의 영향을 함께 받았으며 공기가 느리게 이동되는 동안 이차적인 생성이 가장 두드러진 것으로 판단된다. 제주도 고산의 OC와 EC는 종관 기상장의 변화에 따라 다양한 배출원과 이차적 입자뿐 아니라 황사 등에 의한 토양 기원의 OC에도 영향을 받는 것으로 나타났다
- 세 입경 모두에서 주요 구성 성분은 OC, EC, 질산염, 황산염이었다. 탄소 성분의 함량은 세 입경 중 PM1.0에서 가장 높아 OC는 23%, EC는 10%를 차지하였다. OC는 EC에 비하여 2.
- 2008년 3월 11일은 EC의 상위 10 percentile 사례에 포함되었고 OC, 질량, 질산염과 황산염도 고농도가 관측되었다. 특히 PM10 EC와 PM10 황산염의 농도가 높았고, 황산염은 모든 입경에서 최고농도가 관측되었다. The Lagrangian particle dispersion model FLEX-PART(Stohl et al.
후속연구
- , 1998) 이차적 입자가 아니더라도 황사 등에 의하여 토양 성분의 OC 농도가 증가할 수 있기 때문에 단순히 OC/EC의 크고 작음으로 이차적 생성과 일차적 생성을 구분하기 어렵다. OC와 EC의 개별 농도와 이동경로, 기상장 특성 등 다양한 요인을 비교 분석함으로써 보다 정확히 구분할 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.