[논문]준실시간 연속관측을 통한 제주 고산 PM2.5 OC와 EC의 계절별 사례별 특성

한지현; 방병조; 이미혜; 윤순창; 김상우; 장임석; 강경식

doi:10.5572/kosae.2013.29.3.237

준실시간 연속관측을 통한 제주 고산 PM2.5 OC와 EC의 계절별 사례별 특성
Semi-continuous Measurements of PM2.5 OC and EC at Gosan: Seasonal Variations and Characteristics of High-concentration Episodes 원문보기

한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, v.29 no.3, 2013년, pp.237 - 250

한지현 (고려대학교 지구환경과학과) , 방병조 (고려대학교 지구환경과학과) , 이미혜 (고려대학교 지구환경과학과) , 윤순창 (서울대학교 지구환경과학부) , 김상우 (서울대학교 지구환경과학부) , 장임석 (국립환경과학원 대기환경과) , 강경식 (제주대학교 해양과학부)

Abstract ▼ AI-Helper

At Gosan ABC superstation in Jeju Island, we measured organic carbon (OC) and elemental carbon (EC) in $PM_{2.5}$ from October 2009 to June 2010 using a Sunset Laboratory Model-4 Semi-Continuous OC/EC Field Analyzer. It employs TOT (Thermal-Optical-Transmittance) method with NIOSH 5040 protocol and enables to continuously monitor OC and EC concentrations with 1-hour time resolution. The mean values of OC and EC for the entire period of measurements were $2.1{\pm}1.4{\mu}g/m^3$ and $0.7{\pm}0.6{\mu}g/m^3$, respectively. The OC/EC ratio was 3 and EC accounted $25{\pm}2.1%$ of total carbon (TC, TC=OC+EC). Although OC and EC showed similar trend in seasonal variation, the ratio of OC to EC was the highest in early summer when temperature was the highest and the air was affected by biomass burning in the southern part of China. In winter, the high OC and EC concentrations were likely influenced by increased coal combustion from residential heating. The high OC and EC concentrations were observed during events such as haze, dust, and the combination of the two. During the haze events, OC and EC were enhanced with increase in $PM_{10}$, $PM_{2.5}$, $SO_2$, and $NO_2$ with broad maxima. When dust occurred, both OC and EC started decreasing after reaching their maxima a couple of hours before $PM_{10}$ maximum. The peak separation of carbonaceous species and aerosol masses with time was more noticeable when haze event was followed by dust plume. These results confirm that OC and EC are key components of haze occurring in the study region.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 2010). 따라서 본 연구에서는 1시간 간격의 준 실시간 분석으로 탄소성 입자의 농도 특성 및 계절별 특성을 보다 상세히 파악하고, 고농도 OC와 EC 사례 동안 실시간 농도 변화를 자세하게 살펴봄으로써 동아시아 기후변화와 대기오염에서 중요한 역할을 하는 탄소성 입자에 대한 이해를 높이고자 한다.

가설 설정

이에 계절별로 OC와 EC의 선형 상관관계를 살펴보았다(그림 2). OC와 EC의 상관성이 클수록 배출원이 같을 가능성이 높다. 계절별 OC와 EC의 상관계수(γ)는 가을, 겨울, 봄, 초여름 순으로 각각 0.

제안 방법

제주도 고산에서 2009년 10월 12일부터 2010년 6월 30일까지 PM_2.5의 OC와 EC 성분을 1시간 간격으로 연속 측정하였다. 이 기간 중 OC와 EC의 평균 농도는 각각 2.

대상 데이터

2009년 10월 12일부터 2010년 6월 30일까지 약 9개월 동안 제주도 고산(33.17°N, 126.09°E)에서 PM_2.5중 OC와 EC 성분을 1시간 간격으로 측정하였다. 시료는 지상으로부터 약 10m 높이에 위치한 공기 유입관(inlet)을 통해 8 LPM의 유량으로 흡입된 후 매 시각 00분에서 45분까지 45분간 분석 기기 내에 장착되어 있는 2.
SO₂, NO₂, O₃, CO, PM₁₀은 국립환경과학원의 고산 배경대기 측정소 자료를 사용하였다. PM_2.
5는 베타선 흡수법으로 측정되었다. 온도, 풍향, 풍속, 상대습도 등은 기상청의 지상관측 자료를 사용하였다.

이론/모형

, USA)를 사용하여 분석하였다. OC와 EC 농도는 석영 필터에 포집된 시료를 온도에 따라 태워서 발생한 CO₂를 측정하여 TOT (thermal-optical transmittance) 방법으로 산출된다. 이때 온도의 상승 조건은 NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) 5040 protocol을 따른다.
OC와 EC는 Semi-Continuous OC/EC Field Analyzer (Sunset Laboratory INC., USA)를 사용하여 분석하였다. OC와 EC 농도는 석영 필터에 포집된 시료를 온도에 따라 태워서 발생한 CO₂를 측정하여 TOT (thermal-optical transmittance) 방법으로 산출된다.
은 국립환경과학원의 고산 배경대기 측정소 자료를 사용하였다. PM_2.5는 베타선 흡수법으로 측정되었다. 온도, 풍향, 풍속, 상대습도 등은 기상청의 지상관측 자료를 사용하였다.

성능/효과

OC와 EC 모두 계절별로 큰 농도 차이를 보이지는 않았지만 OC 농도가 가장 높은 초여름에 TC 농도가 가장 높았다. OC와 EC의 상관성은 겨울에 상관계수 (γ) 0.
OC와 EC 모두 계절별로 큰 농도 차이를 보이지는 않았지만 OC 농도가 가장 높은 초여름에 TC 농도가 가장 높았다. OC와 EC의 상관성은 겨울에 상관계수 (γ) 0.93으로 가장 높았다. 이때 SO₂와 OC와 EC 사이의 상관성이 가장 높아 주거용 화석 연료의 연소가 이들의 주요 배출원으로 생각된다.
특히 EC의 농도 증가가 뚜렷해 OC/EC 비는 감소하였다. SO₂와 NO₂의 농도가 가장 높았으며 OC와 EC 모두 SO₂와 좋은 상관성을 보여 화석연료 연소가 연무의 주 원인이고 탄소성 에어러졸이 연무의 주 성분임을 알 수 있다. 황사 시 OC와 EC의 농도는 PM₁₀ 최고농도가 나타나기 2~3시간 전에 가장 높았는데 황사가 연무에 이어 발생할 때 OC와 EC의 최대값이 분명하게 나타났다.
SO₂와 NO₂의 농도가 가장 높았으며 OC와 EC 모두 SO₂와 좋은 상관성을 보여 화석연료 연소가 연무의 주 원인이고 탄소성 에어러졸이 연무의 주 성분임을 알 수 있다. 황사 시 OC와 EC의 농도는 PM₁₀ 최고농도가 나타나기 2~3시간 전에 가장 높았는데 황사가 연무에 이어 발생할 때 OC와 EC의 최대값이 분명하게 나타났다. 이는 황사를 포함한 공기가 오염 공기궤를 밀어내며 이동하기 때문인 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	에어러졸은 기후변화에서 어떤 행동을 하는가?	대기 중 부유하고 있는 에어러졸은 태양빛을 흡수, 반사하여 대기 복사에 영향을 주며, 구름응결핵으로 구름을 형성하는 등 기후변화에 중요한 물질로 알려져 있다 (Isaksen et al., 2009; Andreae et al.
	OC와 EC의 선형 상관관계를 살펴본 결과는 어떠한가?	이에 계절별로 OC와 EC의 선형 상관관계를 살펴보았다(그림 2). OC와 EC의 상관성이 클수록 배출원이 같을 가능성이 높다. 계절별 OC와 EC의 상관계수(γ)는 가을, 겨울, 봄, 초여름 순으로 각각 0.91, 0.93, 0.83, 0.61로 초여름에 가장 낮았다. 이는 다른 계절에 비해 여름철에 OC와 EC의 발생원이 서로 다르다는 것을 시사한다. 그리고 초여름에 y 절편이 컸는데 이는 EC 배출이 없을 때 존재하는 OC가 가장 많다는 것을 의미하므로 SOC가 여름철에 높은 비율로 존재할 가능성이 크다. 또한 상승한 기온과 함께 생물 활동의 증가에 기인한 생물학적 OC의 배출이 그 원인으로 작용할 가능성이 있다(Cao et al., 2007). 반대로 겨울철에 OC와 EC의 상관계수가 가장 높아 탄소성 에어로졸이 비교적 유사한 배출원을 가지며 SOC의 생성 역시 적었을 것으로 보인다. 겨울은 SO2와 NO2의 농도가 여름에 비해 2.8배, 1.7배 높았으며(표 2) 주 풍향은 북서풍으로 주로 베이징 인근 지역을 통과해 고산으로 빠르게(평균풍속 9.6 m/s) 유입되었다. Zheng et al.(2005)는 베이징 지역에서 난방용 석탄 사용량이 연간 총 석탄 소비의 약 23%를 차지하고 이로 인한 SO2 오염이 심각한 수준이라고 보고하였다. 고산에서 겨울철 OC 및 EC 그리고 SO2와의 상관계수(γ)는 각각 0.82, 0.77로 높았다. 따라서 이들의 배출원이 서로 유사함을 알 수 있다.
	전체 에어러졸 중 탄소 성분이 차지하는 비율은 어느정도인가?	, 1992). 특히 전체 에어러졸 중 약 10%에서부터 많게는 40% 이상을 차지하는 탄소 성분의 경우(Monks et al., 2009; Andreae and Rosenfeld, 2008; Solomon et al.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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