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문제 정의
- 그리고 2001년에 수행한 ACEAsia 프로그램에서는 아시아 지역에서 발생된 에어로졸의 영향을 집중적으로 측정하였다.9 이 프로그램에서는 황사를 비롯한 아시아지역 대기에어로졸의 크기 분포, 화학 조성, 광학적 특성을 규명하고, 아시아 에어로졸이 지구온난화 효과를 어느 정도 억제할 수 있는가를 밝히기 위한 목적으로 수행되었다. 그리고 2005년부터는 남아시아 지역에서 발생하는 대기오염물질의 장거리 이동 현상을 평가하기 위한 목적으로 ABC (Atmospheric Brown Cloud) 프로젝트가 UNEP의 주관 하에 진행 중에 있고, 이 연구는 약 10년간 지속될 예정이다.
- 이러한 대기에어로졸의 오염영향을 집중적으로 관측한 대표적인 연구로는 미국 NASA와 IGAC (International Global Atmospheric Chemistry)이 공동으로 주관한 1991년의 PEM(Pacific Exploratory Mission)-West A와 1994년의 PEM-West B를 들 수 있다. PEM-West A는 동아시아와 북태평양 지역에서 에어로졸을 비롯한 각종 대기오염물질의 장거리 이동을 파악하기 위한 목적으로 수행되었고, PEM-West B는 북반구의 내륙 여러 나라에서 발생하여 태평양으로 장거리 이동하는 인위적 오염물질의 영향을 조사하기 위한 목적으로 실시되었다.8 또한 최근에 IGAC의 주관 하에 대기에어로졸의 복사 강제력과 기후변화에 미치는 영향을 평가하기 위한 목적으로 ACE (Aerosol Characterization Experiment) 프로그램이 수행되었다.
- 따라서 주요 대기에어로졸 성분들의 장거리 이동 및 유입 경로를 파악하는 것은 의미가 있다. 본 연구에서는 역궤적 분석을 통해 기류의 이동궤적을 추적함으로써 에어로졸 성분들의 유입경로를 조사하였다. 이를 위해 고산지역 TSP 에어로졸 분석 결과를 기초로 인위적 기원의 nss-SO42−, NO3−, Pb 성분과 토양 지표성분인 nss-Ca2+을 대상으로 역궤적 분석을 실시하여 이들 성분들의 유입경로를 추적하였다.
제안 방법
- NH4+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+ 양이온은 IC (Metrohm, Modula IC, 907 pump, 732 detector)를 사용하여 Metrohm Metrosep C2 150 분리관, 1.0 mL/min 유속, 100 μL 주입부피, 2.0 mM tartaricacid/1.0 mM pyridine-2,6-dicarboxylicacid 용리액의 조건으로 분석하였다.
- 0 μm, USA)를 사용하여 채취하였다. PM2.5 air sampler는 사이클론 (URG, URG-2000-30EH, USA), 3단 테프론 필터팩(Savillex Co., 47 mm, USA), 40 Lpm 공기흡입 펌프(MeDO, VP0625, Japan)을 조합하여 제작하였다. 이 때 공기의 유량은 임계오리피스(critical orifice, BGI, DO-10, USA)를 사용하여 초기유속이 16.
- 고산지역 대기에어로졸 성분의 농도를 계절별로 비교하여 그 특성을 조사하였고, 이 결과를 Fig. 3에 나타내었다. 먼저 수용성 성분들의 농도를 비교해본 결과, 농도가 가장 높은 nss-SO42−은 TSP에서 봄, 여름, 가을, 겨울철에 각각 7.
- 5 대기에어로졸을 채취하여 주요 성분들을 분석하였다. 그리고 분석 결과로부터 대기에어로졸의 화학 조성 및 시계열 특성을 비교하고, 오염물질의 입경 분포, 발생기원, 유입경로 등의 오염 특성을 다양한 방법으로 조사하였다.
- 5 L/min (auxiliary), 16 L/ min (coolant) 등이다. 그리고 일부 극미량 금속원소들은 시료용액을 Ultrasonic Nebulizer (CETAC Tech., U-5000AT, USA)로 농축시켜 분석하였다. 또한 ICP-OES의 기기검출한계(IDL)는 검정곡선 작성에 사용한 최소농도 표준용액으로 각 원소들에 대해 7회 반복 분석한 표준편차(SD)에 3.
- 4-5에 수록 하였다. 그리고 제주도를 중심으로 주변지역을 임의로 구간I(중국대륙), 구간II(한반도), 구간III(북태평양)의 세 구간으로 나누어 측정 지점으로 이동한 기류의 이동경로를 비교하였다.
- 대기에어로졸을 채취한 시료 필터는 지퍼백에 밀봉하여 -20oC 냉동고에 보관한 상태에서 대략 3개월 간격으로 분석하였다. 에어로졸의 금속 및 황 원소성분은 EPA 방법(Compendium of methods for the determination of inorganic compounds in ambient air, Method IO-3)에 따라 혼합산용액을 사용하여 마이크로파 분해장치(CEM, 모델 MARS-5, USA)로 용출시켰다.
- 또 SO42−, NO3−, Cl− 음이온은 Metrohm Metrosep A-SUPP-4 분리관, 1.0 mL/min 유속, 20 μL injection volume, 1.8 mM NaHCO3/1.7 mM Na2CO3 용리액, 0.2% H2SO4 써프레서 용액의 조건으로 분석하였다.
- 본 연구 기간에 측정한 총 255개의 TSP 시료 중에서 nss-SO42−, NO3−, Pb, nss-Ca2+ 네 성분 각각의 농도가 상대적으로 높은 64개(25%)와 반대로 농도가 낮은 64개(25%)를 선정하여 역궤적 분석을 실시하였고, 그 결과를 Fig. 4-5에 수록 하였다.
- 5μm 미만의 미세입자는 화석연료의 연소, 자동차 배출 가스 등 인위적 발생원에 의해 생성된 물질과 기체상 물질이 입자상으로 전환된 2차 오염물질의 조성비가 상대적으로 높은 경향을 나타낸다. 본 연구에서는 에어로졸의 주요 수용성 성분을 분석하였고, 그 결과로 부터 TSP와 PM2.5 성분의 조성비를 Table 2에 상호 비교하였다. 먼저 TSP/PM2.
- 샘플러는 고산측정소에 설치된 트레일러 내부에 탑재하였고, 공기 흡입관(7 m length, 38 mm Ø)은 트레일러 측면을 관통시켜 지상 6 m 높이의 대기에어로졸이 포집될 수 있도록 설치하였다.
- 45 μm, 13 mm)로 불용성 입자를 거른 후 여액을 양이온 및 음이온 분석에 이용하였다. 수용성 이온성분은 ion chromatography (IC)로 분석하였고, 2대의 IC와 autosampler를 조합한 시스템을 사용하여 양이온과 음이온을 동시에 분석할 수 있도록 구성하였다. NH4+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+ 양이온은 IC (Metrohm, Modula IC, 907 pump, 732 detector)를 사용하여 Metrohm Metrosep C2 150 분리관, 1.
- 에어로졸의 금속 및 황 원소성분은 EPA 방법(Compendium of methods for the determination of inorganic compounds in ambient air, Method IO-3)에 따라 혼합산용액을 사용하여 마이크로파 분해장치(CEM, 모델 MARS-5, USA)로 용출시켰다. 에어로졸 시료가 채취된 필터를 테프론 용기(PFA, polyfluoroalkoxy)에 넣고 5.55% HNO3/ 6.75% HCl 혼합산 10 mL를 가한 후 마이크로파를 조사(1200 W)하였다. 이 때 온도는 10분 동안 180oC로 상승시키고, 이 온도에서 10분간 유지시킨 후 서서히 상온으로 냉각하였다.
- 이 때 초순수는 TSP 에어로졸의 경우, 50 mL, PM2.5 에어로졸은 30 mL에 용출하였고, 용출액은 주사기필터(Whatman, PVDF syringe filter, 0.45 μm, 13 mm)로 불용성 입자를 거른 후 여액을 양이온 및 음이온 분석에 이용하였다.
- 이를 위해 고산지역 TSP 에어로졸 분석 결과를 기초로 인위적 기원의 nss-SO42−, NO3−, Pb 성분과 토양 지표성분인 nss-Ca2+을 대상으로 역궤적 분석을 실시하여 이들 성분들의 유입경로를 추적하였다. 이들 전체 분석데이터 중에서 상대적으로 농도가 높은 상위 25%와 농도가 낮은 하위 25% 시료의 채취 일자를 기준으로 이 시기의 기단(air mass) 이동궤적을 역궤적 분석법으로 추적함으로써 각 성분들의 유입경로를 조사하였다. 역궤적 분석은 미국해양대기국(NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제공하는 HYSPLIT4 (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory) 모델을 이용하였다.
- 45 μm, 13 mm) 로 불용성 입자를 거른 후 초순수를 사용하여 용량플라스크에서 25 mL가 되도록 희석하였다. 이러한 방법으로 전처리를 거친 시료용액을 사용하여 19종의 금속원소와 황 원소의 농도를 ICP-OES (Thermo Jarrel Ash, 모델 IRIS-DUO)로 분석하였다. ICP-OES 분석용 표준용액은 AccuStandard사의 ICP용 1000 μg/mL 용액을 초순수와 혼산 용액으로 희석하여 조제하였다.
- 이를 위해 고산지역 TSP 에어로졸 분석 결과를 기초로 인위적 기원의 nss-SO42−, NO3−, Pb 성분과 토양 지표성분인 nss-Ca2+을 대상으로 역궤적 분석을 실시하여 이들 성분들의 유입경로를 추적하였다.
- 제주도 고산지역에서 TSP, PM2.5 대기에어로졸 시료를 채취하여 주요 성분들을 분석하고, 이로부터 대기에어로졸의 조성과 오염 특성을 조사한 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
- PM2.5 에어로졸 시료는 PM2.5 air sampler와 테프론필터(Pall Co., ZefluorTM, PTFE 47 μm, 2.0 μm, USA)를 사용하여 채취하였다.
- TSP 시료는 high volume tape sampler (KIMOTO Electric Co., 195A, Japan)와 롤테입테프론필터(Sumitomo Electric, PTFE 100 mm×10 m, Japan)를 사용하여 자동으로 채취하였다.
- 국내 배경지역인 제주도 고산측정소(33° 28'N, 127°17 'E)에서 TSP와 PM2.5 대기에어로졸 시료를 채취하였다.
- 또 중국대륙에서 발생한 대기오염물질의 경우, 대략 4일 이내에 한반도에 도달한다는 점을 감안하여 역궤적 분석의 모사시간은 5일(120시간)로 설정하였고, 측정 지점의 좌표는 고산(33.28 °N, 127.17 °E)을 기점으로 선정하였다.
- 역궤적 분석은 미국해양대기국(NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제공하는 HYSPLIT4 (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory) 모델을 이용하였다. 또한 역궤적 분석에 사용한 풍향, 풍속 자료는 NOAA의 북반구 FNL (FiNaL run at NCEP) 자료를 이용하였다. 또 중국대륙에서 발생한 대기오염물질의 경우, 대략 4일 이내에 한반도에 도달한다는 점을 감안하여 역궤적 분석의 모사시간은 5일(120시간)로 설정하였고, 측정 지점의 좌표는 고산(33.
- 본 연구에서는 국내 배경지역인 제주도 고산지역에서 TSP와 PM2.5 대기에어로졸을 채취하여 주요 성분들을 분석하였다. 그리고 분석 결과로부터 대기에어로졸의 화학 조성 및 시계열 특성을 비교하고, 오염물질의 입경 분포, 발생기원, 유입경로 등의 오염 특성을 다양한 방법으로 조사하였다.
- , 47 mm, USA), 40 Lpm 공기흡입 펌프(MeDO, VP0625, Japan)을 조합하여 제작하였다. 이 때 공기의 유량은 임계오리피스(critical orifice, BGI, DO-10, USA)를 사용하여 초기유속이 16.7 L/ min이 되도록 조절하였고, PM2.5 에어로졸 시료는 2005년 1월부터 2006년 7월까지 24시간 단위로 총 120개를 채취하였다.12
- 샘플러는 고산측정소에 설치된 트레일러 내부에 탑재하였고, 공기 흡입관(7 m length, 38 mm Ø)은 트레일러 측면을 관통시켜 지상 6 m 높이의 대기에어로졸이 포집될 수 있도록 설치하였다. 이 때 흡입 공기의 유속은 초기속도가 대략 160~170L/min이 되도록 조절하였고, TSP 시료는 2005년 1월부터 2006년 12월까지 24시간 단위로 총 255개를 채취하였다. TSP 에어로졸 필터는 시료가 채취된 부분을 원형으로 잘라낸 뒤, 이를 2등분하여 한 개는 수용성 성분, 나머지 한 개는 금속 성분의 분석에 이용하였다.
- 제주도 고산측정소에서 2005~2006년에 채취한 TSP와 PM2.5 시료들에 대해 주요 수용성 성분과 금속 성분들을 분석한 결과를 Fig. 1-2에 수록하였다. 분석결과에서 SO42−, Ca2+ 농도는 측정지점이 해안가인 점을 고려하여 해염에서 유입된 농도를 뺀 비해염(nss, non-sea salt) 농도로 환산하여 나타내었다.
- ICP-OES 분석용 표준용액은 AccuStandard사의 ICP용 1000 μg/mL 용액을 초순수와 혼산 용액으로 희석하여 조제하였다. 희석용매는 매트릭스 효과를 최소화시키기 위하여 시료의 전처리 과정과 동일한 비율로 HNO3과 HCl을 혼합한 용액을 사용하였다. 검정곡선 작성용 표준용액은 시료의 농도에 따라 고농도 성분들은 0.
데이터처리
- 고산지역대기 에어로졸 성분의 배출원 특성을 확인하기 위하여 통계 프로그램(SPSS)을 이용하여 요인분석(factor analysis)을 실시하였다. 요인분석에서 최적 인자의 수는 고유값 1 이상으로 각각에 대해 3개의 인자를 추출하였고, 베리멕스 회전법을 이용하여 산출한 요인분석 결과를 Table 3에 수록하였다.
- , U-5000AT, USA)로 농축시켜 분석하였다. 또한 ICP-OES의 기기검출한계(IDL)는 검정곡선 작성에 사용한 최소농도 표준용액으로 각 원소들에 대해 7회 반복 분석한 표준편차(SD)에 3.14를 곱한 값으로 측정하였다. 이렇게 측정한 ICP-OES 분석의 기기검출한계는 원소별, 측정시기별로 약간의 차이를 보였고, 대체적으로 0.
- 고산지역대기 에어로졸 성분의 배출원 특성을 확인하기 위하여 통계 프로그램(SPSS)을 이용하여 요인분석(factor analysis)을 실시하였다. 요인분석에서 최적 인자의 수는 고유값 1 이상으로 각각에 대해 3개의 인자를 추출하였고, 베리멕스 회전법을 이용하여 산출한 요인분석 결과를 Table 3에 수록하였다. 고산 대기에어로졸의 수용성 성분들을 대상으로 요인분석을 실시한 결과, 전체 인자 중 TSP는 84.
이론/모형
- C 냉동고에 보관한 상태에서 대략 3개월 간격으로 분석하였다. 에어로졸의 금속 및 황 원소성분은 EPA 방법(Compendium of methods for the determination of inorganic compounds in ambient air, Method IO-3)에 따라 혼합산용액을 사용하여 마이크로파 분해장치(CEM, 모델 MARS-5, USA)로 용출시켰다. 에어로졸 시료가 채취된 필터를 테프론 용기(PFA, polyfluoroalkoxy)에 넣고 5.
- 이들 전체 분석데이터 중에서 상대적으로 농도가 높은 상위 25%와 농도가 낮은 하위 25% 시료의 채취 일자를 기준으로 이 시기의 기단(air mass) 이동궤적을 역궤적 분석법으로 추적함으로써 각 성분들의 유입경로를 조사하였다. 역궤적 분석은 미국해양대기국(NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제공하는 HYSPLIT4 (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory) 모델을 이용하였다. 또한 역궤적 분석에 사용한 풍향, 풍속 자료는 NOAA의 북반구 FNL (FiNaL run at NCEP) 자료를 이용하였다.
성능/효과
- 18 이러한 결과들을 종합해 보면, 고산 지역은 대체적으로 다른 국내 청정지역은 물론 서울 등 도시지역에 비해 nss-SO42−과 NH4+이 높은 조성비를 보이고 NO3−는 상대적으로 낮은 조성비를 나타내는 것으로 확인되었다.
- 요인분석에서 최적 인자의 수는 고유값 1 이상으로 각각에 대해 3개의 인자를 추출하였고, 베리멕스 회전법을 이용하여 산출한 요인분석 결과를 Table 3에 수록하였다. 고산 대기에어로졸의 수용성 성분들을 대상으로 요인분석을 실시한 결과, 전체 인자 중 TSP는 84.6%, PM2.5는 80.4%의 설명력을 보였다. 먼저 TPS 성분을 보면, 첫번째 인자는 30.
- 고산에서 2005년 1월부터 2006년 7월까지 채취한 총 120개의 PM2.5 에어로졸 시료에 대해 주요 수용성 성분의 농도를 분석한 결과, 평균농도는 nss-SO42−> NH4+> NO3−> Na+> Cl−>K+ > nss-Ca2+>Mg2+ 순으로 높게 나타났다.
- 고산지역 TSP 에어로졸의 수용성 성분은 인위적 기원 성분들이 가장 높은 조성비를 나타내었고 다음으로 해양 및 토양 기원 성분들이 높은 조성비를 나타내었다. 그리고 다른 국내 청정지역 및 도시지역에 비해 nss-SO42−과 NH4+이 높은 조성비를 보이고 NO3−는 상대적으로 낮은 조성비를 나타내는 것으로 확인되었다.
- 또 황과 금속 성분들의 조성을 비교해 본 결과, S이 41%, Al, Fe, Ca이 각각 12, 7, 6%로 전체 조성의 25%를 차지하여 이들 네 가지 성분들이 전체의 66%를 차지하였다. 그 다음으로는 Na이 23%의 함량을 보여, TSP 에어로졸은 인위적 기원, 토양 기원, 해 염기원 성분들이 주류를 이루고 있는 것으로 조사되었다. 이러한 원소성분들의 발생기원을 보면, 일반적으로 Al, Ca, Fe, Zn, Mn, Mg 등은 주로 토양의 비산에 의해 대기분진에 유입되며, Ni, V 등은 연료의 연소 과정, Pb는 자동차의 배출가스, Cu, Cd, Zn, Cr 등은 소각 과정, Na, K, Mg 등은 해염에 의해 발생되는 것으로 알려져 있다.
- 2 μg/L의 범위를 나타내었다. 그리고 Cd과 Cr이 가장 낮고, S가 가장 높은 저검출한계(lower limit of detection)를 보였다.
- 그리고 NO3− 역시 고농도 시에는 86% 정도가 구간I로부터 기류가 유입되었으나 저농도 시에는 48% 정도가구간I, 31% 정도가 구간III, 21% 정도가 구간II에서 발원되어 제주지역으로 이동한 것으로 조사되었다.
- 그리고 SO42− 중 nss-SO42−이 차지하는 비율은 92.8%로 nss-SO42−이 대부분을 차지하여 고산 지역이 해안에 위치하고 있음에도 불구하고 SO42−에대한 해염성분의 기여도는 크지 않은 것으로 확인되었다.
- 그리고 TSP와 동일하게 nss-SO42−이 4.33 μg/m3로 가장 높은 농도를 나타내었고, SO42−중 nss-SO42−이 차지하는 비율은 97.3%로 해염에서 유래된 SO42−의 양은 TSP보다 더 낮은 것으로 확인되었다.
- 그리고 다른 국내 청정지역 및 도시지역에 비해 nss-SO42−과 NH4+이 높은 조성비를 보이고 NO3−는 상대적으로 낮은 조성비를 나타내는 것으로 확인되었다.
- 69 μg/m3로, 봄철에 가장 높고 여름철에 가장 낮은 농도를 보이고 있다. 그리고 대표적 토양기원의 성분인 Al, Ca, Fe 농도가 봄철에 가장 높은 농도를 보였으며 다른 계절에 비해 2.4~3.2배 정도 더 높은 농도를 나타내었다. 이처럼 봄철에 토양 성분들의 농도가 크게 증가하는 것은 황사 영향으로 추정된다.
- 한편 TSP 에어로졸의 원소성분들은 S >Na>Al > Fe >K> Ca >Mg > Zn > Pb > Ti >Mn >V> Ba > Cu > Ni > Sr >Cr > Co >Cd>Mo 순으로 높은 농도를 보였다. 그리고 이 중에서도 인위적 기원의 S 농도가 가장 높고, 다음으로 해염 성분인 Na, 그 다음으로 Al, Fe, Ca 등의 토양 성분이 대체적으로 높은 농도를 나타내었다. 또 황과 금속 성분들의 조성을 비교해 본 결과, S이 41%, Al, Fe, Ca이 각각 12, 7, 6%로 전체 조성의 25%를 차지하여 이들 네 가지 성분들이 전체의 66%를 차지하였다.
- 따라서 이러한 역궤적 분석 결과를 종합해 보면, nss-SO42−, NO3−, Pb, nss-Ca2+ 성분들은 대체적으로 기류가 중국대륙으로부터 제주지역으로 이동할 때 훨씬 더 높은 농도를 나타낸 반면, 북태평양의 기류가 제주지역으로 이동할 때 상대적으로 낮은 농도를 나타내었다. 그리고 제주지역 대기질은 중국대륙에서 장거리 이동한 대기오염물질의 영향을 크게 받고 있음을 확인할 수 있었다.
- 두 번째 인자에는 해양 기원의 Na+, Cl− 성분이 높은 적재값을 나타내었고 24.0%의 설명력을 보였다.
- 두 번째 인자에는 해양기원의 Na+, Cl−, Mg2+ 성분들이 높은 적재 값을 나타내었고, 30.3%의 설명력을 보였다.
- 따라서 이러한 역궤적 분석 결과를 종합해 보면, nss-SO42−, NO3−, Pb, nss-Ca2+ 성분들은 대체적으로 기류가 중국대륙으로부터 제주지역으로 이동할 때 훨씬 더 높은 농도를 나타낸 반면, 북태평양의 기류가 제주지역으로 이동할 때 상대적으로 낮은 농도를 나타내었다.
- 또 PM2.5 수용성 성분의 조성은 nss-SO42−, NH4+, NO3− 성분이 약 87%, Na+, Cl−, Mg2+이 약 9%, nss-Ca2+은 약 2%로, TSP에 비해 상대적으로 인위적 기원 성분의 조성은 더 높고 해염기원 성분의 조성비는 더 낮은 경향을 보였다.
- 또 PM2.5 에어로졸의 질량농도에 대한 수용성 성분의 비율은 39.7%를 나타내었고, 이 중 nss-SO42−, NH4+, NO3−의 2차 오염물질 비율이 34.8%를 차지하여 PM2.5 에어로졸에서는 이러한 인위적 기원 성분들의 비율이 가장 큰 것으로 확인 되었다.
- 또 세 번째 인자는 23.5%의 설명력을 보였고 nss-Ca2+과 NO3−이 상대적으로 높은 적재값을 나타내었다.
- 또 에어로졸 성분의 계절별 농도는 봄철에 토양기 원의 nss-Ca2+, Al, Fe, Ca과 인위적 기원의 NO3− 성분 농도가 크게 증가하였고, NH4+, nss-SO42−은 봄과 여름철에 높은 농도를 나타내었다.
- 그리고 이 중에서도 인위적 기원의 S 농도가 가장 높고, 다음으로 해염 성분인 Na, 그 다음으로 Al, Fe, Ca 등의 토양 성분이 대체적으로 높은 농도를 나타내었다. 또 황과 금속 성분들의 조성을 비교해 본 결과, S이 41%, Al, Fe, Ca이 각각 12, 7, 6%로 전체 조성의 25%를 차지하여 이들 네 가지 성분들이 전체의 66%를 차지하였다. 그 다음으로는 Na이 23%의 함량을 보여, TSP 에어로졸은 인위적 기원, 토양 기원, 해 염기원 성분들이 주류를 이루고 있는 것으로 조사되었다.
- 또한 PM2.5 에어로졸 성분들을 보면, 첫 번째 인자에는 NH4+, K+ nss-SO42−, NO3− 등이 높은 적재값을 나타내며 35.6%의 설명력을 보였다.
- 또한 국내 타 배경 측정소의 경우를 보면, 수용성 성분들이 질량농도에 미치는 비율이 강화도 41%, 태안 60%로 나타나고 있고, nss-SO42−의 비율은 강화도 16.1%, 태안 18.3% 정도인 것으로 조사되었다.
- 0%의 설명력을 보였다. 또한 세 번째 인자는 20.7%의 설명력을 보였고 nss-Ca2+, Mg2+ 성분이 높은 적재값을 나타내어 이들 성분들은 주로 토양 입자에서 유래되고 있는 것으로 추정된다. 그리고 TSP와 달리 PM2.
- 또한 역궤적 분석을 통해 대기에어로졸 성분의 유입경로를 조사해 본 결과, nss-SO42−, NO3−, Pb, nss-Ca2+ 성분들은 대체적으로 기류가 중국 대륙으로부터 제주지역으로 이동할 때 훨씬 더 높은 농도를 나타낸 반면, 북태평양의 기류가 제주지역으로 이동할 때 상대적으로 낮은 농도를 나타내었다.
- 그러나 저농도 시에는 53% 정도가 구간I, 36% 정도는 구간III, 11%는 구간II에서 기류가 이동한 것으로 확인되었다. 또한 토양기원인 nss-Ca2+을 기준으로 기류의 이동경로를 비교해 보면, 상위 25%일 때는 약 84%가 구간I에서 제주지역으로 유입되었고, 반면에 하위 25%일 때에는 42% 정도가 구간I, 39% 정도는 구간III에서 발원한 공기가 유입되었음을 확인할 수 있었다. 따라서 이러한 역궤적 분석 결과를 종합해 보면, nss-SO42−, NO3−, Pb, nss-Ca2+ 성분들은 대체적으로 기류가 중국대륙으로부터 제주지역으로 이동할 때 훨씬 더 높은 농도를 나타낸 반면, 북태평양의 기류가 제주지역으로 이동할 때 상대적으로 낮은 농도를 나타내었다.
- 먼저 TPS 성분을 보면, 첫번째 인자는 30.9%의 설명력을 보였고, NH4+, K+, nss-SO42− 성분이 높은 적재값을 나타내었다.
- 먼저 수용성 성분들의 농도를 비교해본 결과, 농도가 가장 높은 nss-SO42−은 TSP에서 봄, 여름, 가을, 겨울철에 각각 7.97, 7.72, 7.11, 7.37μg/m3로 봄에 높고 가을에 낮은 경향을 보였다.
- 먼저 인위적 기원 성분들의 농도비를 보면, nss-SO42−, NO3−, NH4+의 농도비가 0.14~0.74로 이들 성분들은 대체적으로 조대입자보다는 미세입자에 분포하고 있는 것으로 나타났다.
- 에어로졸 성분의 입경별 분포는 nss-SO42−, NO3−, NH4+ 성분들은 대체적으로 미세입자에, 토양기 원의 nss-Ca2+과 해염기원의 Na+, Cl−, Mg2+은 상대적으로 조대입자에 많이 분포하고 있는 것으로 확인되었다.
- 연구기간의 TSP 수용성 성분 평균농도는 nss-SO42−>NH4+>Na+>NO3−> Cl−>K+ > nss-Ca2+>Mg2+ 순으로 이 중 nss-SO42−이 7.57 μg/m3로 가장 높은 농도를 나타내었다.
- 이러한 연구를 통해 제주지역 대기질은 중국대륙에서 장거리 이동한 대기오염물질의 영향을 많이 받고 있음을 확인할 수 있었다. 그리고 본 연구 결과는 국내 배경지역의 대기오염물질 측정 자료로 이용됨은 물론 향후 동아시아 지역의 대기질 개선을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 보인다.
- 특히 nss-SO42−의 비율이 19.4%로 모든 성분들 중에서 가장 높은 기여율을 나타내었고, NH4+과 NO3−은 각각 9.4%, 5.9%로 nss-SO42−보다는 낮지만 다른 성분들보다는 상대적으로 높은 경향을 보였다.
후속연구
- 9 이 프로그램에서는 황사를 비롯한 아시아지역 대기에어로졸의 크기 분포, 화학 조성, 광학적 특성을 규명하고, 아시아 에어로졸이 지구온난화 효과를 어느 정도 억제할 수 있는가를 밝히기 위한 목적으로 수행되었다. 그리고 2005년부터는 남아시아 지역에서 발생하는 대기오염물질의 장거리 이동 현상을 평가하기 위한 목적으로 ABC (Atmospheric Brown Cloud) 프로젝트가 UNEP의 주관 하에 진행 중에 있고, 이 연구는 약 10년간 지속될 예정이다.10
- 이러한 연구를 통해 제주지역 대기질은 중국대륙에서 장거리 이동한 대기오염물질의 영향을 많이 받고 있음을 확인할 수 있었다. 그리고 본 연구 결과는 국내 배경지역의 대기오염물질 측정 자료로 이용됨은 물론 향후 동아시아 지역의 대기질 개선을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 보인다. 또 한반도로 유입되는 대기오염물질의 장거리 이동 현상을 평가하는데 필요한 연구 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 그리고 본 연구 결과는 국내 배경지역의 대기오염물질 측정 자료로 이용됨은 물론 향후 동아시아 지역의 대기질 개선을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 보인다. 또 한반도로 유입되는 대기오염물질의 장거리 이동 현상을 평가하는데 필요한 연구 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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