24-hr integrated $PM_{2.5}$ measurements were performed between December 2013 and October 2014 at an urban site in Gwangju and the collected samples were analyzed for organic carbon (OC), elemental carbon (EC), ionic species, and elemental species. Objectives of this study were to identif...
24-hr integrated $PM_{2.5}$ measurements were performed between December 2013 and October 2014 at an urban site in Gwangju and the collected samples were analyzed for organic carbon (OC), elemental carbon (EC), ionic species, and elemental species. Objectives of this study were to identify $PM_{2.5}$ pollution episodes, to characterize their chemical components, and to examine their probable origins. Over the course of the study period, average $PM_{2.5}$ concentration was $37.7{\pm}23.6$$(6.0{\sim}121.5){\mu}g/m^3$. Concentrations of secondary ionic species; $NH_4{^+}$, $NO_3{^-}$, and $SO_4{^{2-}}$ was on average $5.54{\mu}g/m^3$ (0.28~ 20.86), $7.60{\mu}g/m^3$ (0.45~ 33.53), and $9.05{\mu}g/m^3$ (0.50~ 34.98), accounting for 13.7% (4.6~ 22.7), 18.6% (2.9~ 44.8), and 22.9% (4.9~ 55.1) of the $PM_{2.5}$ concentration, respectively. Average OC and EC concentrations were $5.22{\mu}g/m^3$ and $1.54{\mu}g/m^3$, taking possession of 4.6 and 22.2% (as organic mass) of the $PM_{2.5}$, respectively. Frequencies at which 24-hr averaged $PM_{2.5}$ exceeded a 24-hr averaged Korean $PM_{2.5}$ standard of $50{\mu}g/m^3$ (termed as an "episode" in this study) were 30, accounting for 21.3% of total 141 measurements. These pollution episodes were mostly associated with haze phenomenon and weak surface wind speed. It is suggested that secondary formation of aerosol was one important formation mechanism of the episodes. The episodes were associated with enhancements of organic mass, $NO_3{^-}$ and $SO_4{^{2-}}$ in winter, of $NO_3{^-}$ and $SO_4{^{2-}}$ in spring, and of $SO_4{^{2-}}$ in summer. Potential source contribution function results indicate also that $PM_{2.5}$ episodes were likely attributed to local and regional haze pollution transported from northeastern China in winter, to atmospheric processing of local emissions rather than long-range transport of air pollutants in spring, and to the $SO_4{^{2-}}$ driven by photochemistry of $SO_2$ in summer.
24-hr integrated $PM_{2.5}$ measurements were performed between December 2013 and October 2014 at an urban site in Gwangju and the collected samples were analyzed for organic carbon (OC), elemental carbon (EC), ionic species, and elemental species. Objectives of this study were to identify $PM_{2.5}$ pollution episodes, to characterize their chemical components, and to examine their probable origins. Over the course of the study period, average $PM_{2.5}$ concentration was $37.7{\pm}23.6$$(6.0{\sim}121.5){\mu}g/m^3$. Concentrations of secondary ionic species; $NH_4{^+}$, $NO_3{^-}$, and $SO_4{^{2-}}$ was on average $5.54{\mu}g/m^3$ (0.28~ 20.86), $7.60{\mu}g/m^3$ (0.45~ 33.53), and $9.05{\mu}g/m^3$ (0.50~ 34.98), accounting for 13.7% (4.6~ 22.7), 18.6% (2.9~ 44.8), and 22.9% (4.9~ 55.1) of the $PM_{2.5}$ concentration, respectively. Average OC and EC concentrations were $5.22{\mu}g/m^3$ and $1.54{\mu}g/m^3$, taking possession of 4.6 and 22.2% (as organic mass) of the $PM_{2.5}$, respectively. Frequencies at which 24-hr averaged $PM_{2.5}$ exceeded a 24-hr averaged Korean $PM_{2.5}$ standard of $50{\mu}g/m^3$ (termed as an "episode" in this study) were 30, accounting for 21.3% of total 141 measurements. These pollution episodes were mostly associated with haze phenomenon and weak surface wind speed. It is suggested that secondary formation of aerosol was one important formation mechanism of the episodes. The episodes were associated with enhancements of organic mass, $NO_3{^-}$ and $SO_4{^{2-}}$ in winter, of $NO_3{^-}$ and $SO_4{^{2-}}$ in spring, and of $SO_4{^{2-}}$ in summer. Potential source contribution function results indicate also that $PM_{2.5}$ episodes were likely attributed to local and regional haze pollution transported from northeastern China in winter, to atmospheric processing of local emissions rather than long-range transport of air pollutants in spring, and to the $SO_4{^{2-}}$ driven by photochemistry of $SO_2$ in summer.
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문제 정의
5의 화학적 성분들의 농도는 계절변화를 수반한다. 따라서 PM2.5의 주요 화학적 성분들 사이의 시간별 경향을 이해하기 위하여 PM2.5의 화학적 성분들의 계절별 경향을 조사하였다. PM2.
본 연구에서는 광주광역시에서 2013년 12월부터 2014년 10월까지 약 1년 동안 PM2.5의 측정과 화학적 성분분석을 통하여 PM2.5의 대기환경기준 준수여부를 파악하고 환경기준을 초과하는 고농도 사례에 대한 원인물질을 조사하였다. 또한 PM2.
제안 방법
1차 OC/EC 비는 EC와 OC 농도 사이의 Deming 회귀 분석결과에 의한 기울기 값으로 결정하였다. 최소의 (OC/EC)pri 비를 결정하기 위하여 OC/EC 비가 비교적 낮은 %에 해당하는 측정 자료를 사용하였다.
③30종의 원소성분 (Na, Mg, Al, Si, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Rb, Zr, Cd, Sn, Sb, Ba, La, Ce, Eu, Tb 및 Pb)은 EDXRF (Energy Dispersive X-ray fluorescence spectrometry)을 이용하여 정량화하였다. EDXRF 분석은 미국 Cooper Environmental Services (Oregon, USA)에서 수행하였다. EDXRF 분석 방법에 대하여 간단히 설명하면 다음과 같다; EDXRF 에서 여과지에 채취된 시료의 분석은 매우 얇은 표준 필름 (thin film standard)의 분석대상원소의 농도를 기준으로 이루어진다.
각 성분들의 분석방법에 대해서 간략히 설명하면 다음과 같다; ① 유기 및 원소탄소 (organic and elemental carbon, OC and EC)는 NIOSH 프로토콜인 열광학적 투과도법 (thermal-optical transmittance, NIOSH 5040)을 사용하여 분석하였다 (NIOSH, 1996). OC 및 EC 분석방법의 정밀도는 전체 시료의 약 10%에 해당하는 시료에 대해 2회씩 분석하여 결정하였으며 각각 2.7, 4.8%이었다. ② 8종의 이온성분 (Na+, NH4+, K+, Ca2+ , Mg2+, Cl-, NO3-, SO42-)과 oxalate는 이온크로마토그래피 (Metrohm AG, 861 Advanced Compact IC, Switzerland)을 사용하여 분석하였다.
, 2013a; Park and Cho, 2011). PM2.5의 시료채취는 두 세트의 PM2.5 사이클론 샘플러와 한 세트의 임팩터를 사용하여 오전 9시에 시작하여 약 24시간 동안 이루어졌다. 화학적 성분분석을 위한 시료는 47 mm 직경의 석영 여과지 (Pallflex Tissuquartz 2500 QAO, Whatman)와 2종의 테플론 여과지 (Zefluor, 2 μm pore size, Gelman Science; TefloTM 2 μm pore size, Pall)에 채취하 였다.
8%이었다. ② 8종의 이온성분 (Na+, NH4+, K+, Ca2+ , Mg2+, Cl-, NO3-, SO42-)과 oxalate는 이온크로마토그래피 (Metrohm AG, 861 Advanced Compact IC, Switzerland)을 사용하여 분석하였다. 이온성분들의 정밀도는 모든 시료에 대해 2~ 3회씩 반복 분석한 후 결정하였으며 모든 이온성분의 정밀도는 10% 이하로 조사되었다.
특히 주 이온성분인 SO42-, NO3- 및 NH4+는 매우 높은 (정밀도 <3%) 분석의 재현성을 보여주었다. ③30종의 원소성분 (Na, Mg, Al, Si, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Rb, Zr, Cd, Sn, Sb, Ba, La, Ce, Eu, Tb 및 Pb)은 EDXRF (Energy Dispersive X-ray fluorescence spectrometry)을 이용하여 정량화하였다. EDXRF 분석은 미국 Cooper Environmental Services (Oregon, USA)에서 수행하였다.
광주광역시에서 2013년 12월부터 약 1년 동안 PM2.5의 측정 및 화학적 성분분석을 수행한 후 PM2.5의 대기환경기준을 초과하는 고농도 사례의 원인을 분석하였다. 에어로졸 입자의 화학적 성질에 대한 분석 외에도 PSCF 모델을 사용하여 PM2.
5시료는 광주광역시 북구에 위치한 전남대학교 3층 건물 옥상에서 2013년 11월 4일부터 2014년 11월 4일까지 채취하였다. 구체적인 시료채취 일정은 2013년 11월 4일부터 2014년 2월 28일까지는 거의 매일, 2014년 3월 1일부터 5월 31일까지는 6일 간격, 6월 1일부터 30일까지는 거의 매일, 7월 1일부터 11월 4일까지는 6일 간격으로 이루어졌다. 겨울의 시료채취 횟수가 상대적으로 다른 계절에 비해 많은 이유는 일반 적으로 안정한 대기조건으로 오염물질의 대기확산이 원활하지 못하고 중국으로부터 장거리 이동에 의한 오염물질의 유입이 많이 이루어지기 때문이다 (Park et al.
5, EC, OC, SO42-, NO3- 및 NH4+의 PSCF 계산결과를 보여준다. 논문에 봄의 PSCF 계산결과는 포함시키지 않았고 가을의 경우는 PM2.5의 고농도 사례가 발생하지 않아 PSCF 계산은 수행하지 않았다. 그림 7의 PSCF 결과를 보면 겨울에 발생한 PM2.
3%)로 겨울, 봄, 여름 및 가을에 각각 20, 4, 6, 0회 이었다. 논문에서 PM2.5 환경기준 초과 사례를 고농도 사례로 규정하였다. 겨울, 봄및 여름에 관측된 고농도 사례에 대한 PM2.
HYSPLIT 역궤적 분석의 관심영역은 동경 100̊~150̊, 북위 20̊~ 50̊의 정방형 지역이다. 논문에서는 PM2.5, EC, OC, NO3-, SO42- 및 NH4+의 잠재적인 오염지역을 추정하기 위해 각 성분의 농도 자료와 역궤적 해석 자료를 이용하여 PSCF 값들을 계산하였다.
5의 대기환경기준 준수여부를 파악하고 환경기준을 초과하는 고농도 사례에 대한 원인물질을 조사하였다. 또한 PM2.5의 고농도를 야기하는 원인물질들의 생성과정을 분석하고 잠재적 오염원 기여 함수인 PSCF (Potential Source Contribution Function) 모델을 통하여 PM2.5와 주요 화학적 성분들의 오염지역을 추정하였다.
5의 대기환경기준을 초과하는 고농도 사례의 원인을 분석하였다. 에어로졸 입자의 화학적 성질에 대한 분석 외에도 PSCF 모델을 사용하여 PM2.5와 주요 성분들의 오염지역을 추정하였다. 측정기간 중 환경부의 24시간 PM2.
5의 농도 수준을 결정하는 데 중요한 역할을 한다. 연구에서는 PM2.5의 농도에 미치는 풍속과 일기유형의 영향만을 분석하였다. PM2.
이 차이를 분석 하기 위하여 겨울 에피소드 기간을 “A” (2014년 2월이전)와 “B” (2014년 2월 이후)로 구분하였다.
② 8종의 이온성분 (Na+, NH4+, K+, Ca2+ , Mg2+, Cl-, NO3-, SO42-)과 oxalate는 이온크로마토그래피 (Metrohm AG, 861 Advanced Compact IC, Switzerland)을 사용하여 분석하였다. 이온성분들의 정밀도는 모든 시료에 대해 2~ 3회씩 반복 분석한 후 결정하였으며 모든 이온성분의 정밀도는 10% 이하로 조사되었다. 특히 주 이온성분인 SO42-, NO3- 및 NH4+는 매우 높은 (정밀도 <3%) 분석의 재현성을 보여주었다.
OC와 EC 사이의 관계는 OC 입자의 오염원을 평가하는 데 매우 중요하다. 측정기간 중 OC 입자의 2차 기여도의 정량적인 평가를 위해서 EC 및 OC의 대기측정 자료에 주로 의존하는 1차 적인 OC/EC 비를 사용하였다 (Park and Cho, 2011). 여기서[OC]sec는 예측한 2차 OC 농도, [OC]tot는 OC의 전체농도 (μgC/m3), (OC/EC)pri는 오염원을 통해 직접 배출되는 예측한 1차 OC/EC 비, 그리고 [OC]NC는 비 연소과정에 의한 1차 OC를 의미한다.
대상 데이터
PM2.5시료는 광주광역시 북구에 위치한 전남대학교 3층 건물 옥상에서 2013년 11월 4일부터 2014년 11월 4일까지 채취하였다. 구체적인 시료채취 일정은 2013년 11월 4일부터 2014년 2월 28일까지는 거의 매일, 2014년 3월 1일부터 5월 31일까지는 6일 간격, 6월 1일부터 30일까지는 거의 매일, 7월 1일부터 11월 4일까지는 6일 간격으로 이루어졌다.
PM2.5의 측정은 2013년 11월부터 2014년 10월까지 수행하였으나 계절자료의 연속성을 고려하여 2013년 12월부터 2014년 10월까지의 자료만을 분석에 사용하였다. 겨울, 봄, 여름 및 가을은 각각 2013년 12월부터 2014년 2월까지 (측정자료 수 76개), 2014년 3월부터 5월까지 (17개), 2014년 6월부터 8월까지 (38개), 2014년 9월부터 10월까지 (12개)의 기간으로 분류하였다.
5의 측정은 2013년 11월부터 2014년 10월까지 수행하였으나 계절자료의 연속성을 고려하여 2013년 12월부터 2014년 10월까지의 자료만을 분석에 사용하였다. 겨울, 봄, 여름 및 가을은 각각 2013년 12월부터 2014년 2월까지 (측정자료 수 76개), 2014년 3월부터 5월까지 (17개), 2014년 6월부터 8월까지 (38개), 2014년 9월부터 10월까지 (12개)의 기간으로 분류하였다. 표 1은 PM2.
화학적 성분분석을 위한 시료는 47 mm 직경의 석영 여과지 (Pallflex Tissuquartz 2500 QAO, Whatman)와 2종의 테플론 여과지 (Zefluor, 2 μm pore size, Gelman Science; TefloTM 2 μm pore size, Pall)에 채취하 였다. 석영 여과지와 테플론 여과지에 채취된 시료는 질량농도, 탄소성분 (원소탄소, 유기탄소, 수용성 유기 탄소, Humic-Like Substances (HULIS)), 이온성분 (Na+, NH4+, K+, Ca2+ , Mg2+, Cl-, NO3-, SO42-, oxalate) 및 원소성분들을 분석하는데 사용하였다. 시료채취 및 방법및 화학적 성분분석에 대한 내용은 다른 논문들에 구체적으로 기술되어있다 (Son et al.
대기환경기준을 초과한 30회 중 연무, 박무와 연무 혼합, 맑음, 황사가 차지하는 빈도수는 각각 6, 19, 4, 1회이며 약 83%가 박무와 연무 혼합과 연무의 일기유형에서 발생하였다. 일기유형에 대한 자료는 기상청의 지상관측자료를 활용하였다 (http:// www.kma.go.kr/weather/observation/currentweather. jsp).
1차 OC/EC 비는 EC와 OC 농도 사이의 Deming 회귀 분석결과에 의한 기울기 값으로 결정하였다. 최소의 (OC/EC)pri 비를 결정하기 위하여 OC/EC 비가 비교적 낮은 %에 해당하는 측정 자료를 사용하였다. OC/EC 비 중 낮은 10% (lowest 10%)에 해당하는 EC와 OC 농도 사이의 Deming 회귀분석결과는 다음과 같다.
화학적 성분분석을 위한 시료는 47 mm 직경의 석영 여과지 (Pallflex Tissuquartz 2500 QAO, Whatman)와 2종의 테플론 여과지 (Zefluor, 2 μm pore size, Gelman Science; TefloTM 2 μm pore size, Pall)에 채취하 였다.
이론/모형
24시간 기준의PM2.5 대기환경기준치 (50 μg/m3)를 초과하는 고농도 사례에 대해서 계절별로 PM2.5와 주요 화학적 성분들의 오염지역을 PSCF (Potential Source Contribution Function) 모델을 사용하여 추정하였다.
각 성분들의 분석방법에 대해서 간략히 설명하면 다음과 같다; ① 유기 및 원소탄소 (organic and elemental carbon, OC and EC)는 NIOSH 프로토콜인 열광학적 투과도법 (thermal-optical transmittance, NIOSH 5040)을 사용하여 분석하였다 (NIOSH, 1996). OC 및 EC 분석방법의 정밀도는 전체 시료의 약 10%에 해당하는 시료에 대해 2회씩 분석하여 결정하였으며 각각 2.
공기 역궤적 (back trajectory) 분석은 미국의 NOAA 에서 제공하는 HYSPLIT 모델 (Draxler and Rolph, 2014)을 사용하였으며 계산과정은 우선 측정지점의 위도와 경도를 모델에 입력하고 시료의 채취 일과 고도 (100 m~ 1500 m, 100 m 간격)에 해당하는 바람의 이동경로를 매 시간별로 최대 96시간 역으로 계산하였다. HYSPLIT 역궤적 분석의 관심영역은 동경 100̊~150̊, 북위 20̊~ 50̊의 정방형 지역이다.
5와 주요 화학적 성분들의 농도의 일별 변화를 보여준다. 그림 1에서 언급한 지각물질 (crustal material)의 농도는 산화물 형태의 지각원소들을 고려하여 Malm et al. (1996) 이 제안한 식에 의하여 산정하였다. 지각물질 (μg/m3) =2.
5의 에피소드는 계절적인 차이는 존재하였으나, 이온성분들과 OC 성분의 2차 생성에 의한 농도 증가에 기인한 것으로 언급하였다. 연구에서는 PM2.5의 에피소드에 대한 에어로졸 입자의 화학적 특성 해석뿐만 아니라 오염지역을 추정하기 위해 PSCF 모델을 수행하였다. 그림 7과 8은 겨울 및 여름 PM2.
성능/효과
3%이었다. 1차 OC 농도의 기여율은 비에피소드 기간에 높게 조사된 반면에, 2차 OC 농도의 기여율은 에피소드 기간에 높게 조사되었다. 2차 OC 농도의 기여율은 특히 겨울과 여름에는 높았으나, 봄에는 낮았다.
0 μg/m3이었다. PM2.5농도가 증가할수록 비 또는 눈과 맑음의 빈도수는 감소하였고, 시정 악화를 유발하는 연무와 박무의 빈도는 증가 하였다. 미량원소와 지각물질의 농도를 제외한 주요 화학적 성분들의 평균농도는 연무 및 박무와 연무 혼합 일기유형이 나타날 때 높았다.
2로 계절별 차이가 크게 나타나지 않았다. PM2.5에 대한 EC와 유기물질 농도의 기여율 (%)은 에피소드 기간보다 비에피소드 기간에더 높게 조사되었으며, 광주지역에서 탄소성분은 에피소드 유무에 관계없이 PM2.5의 중요한 성분들이었다. 바이오매스 연소의 추적자로 알려진 K+는 여름 에피소드 기간 중 가장 높게 측정 되었으며 (0.
1이었다. 겨울, 봄 및 여름의 에피소드 기간 중 조사된 NO3-의 PM2.5에 대한 기여율은 각각 25.6, 23.0, 12.2%로 비에피소드 기간과 비교 하여 비슷하거나 (겨울과 여름), 약 2배 (봄) 높았다. 반면에 SO42-의 농도는 여름 에피소드 기간에 가장 높았 으나 (27.
즉, 에어로졸의 화학적 특성 해석은 에어로졸의 2차 생성이 연무 (“에피소드”) 생성에 중요한 기작임을 확인할 수 있었다. 결론적으로 낮은 풍속과 균일 기상반응 (광화학 산화반응), 불균일 산화반응 및 중국으로부터 장거리 이동 오염물질의 유입이 측정지점의 NO3-, SO42-및 2차 OC의 농도 증가를 가져와 겨울철의 PM2.5 농도 증가 현상을 야기했을 것이다.
0%이었다. 결론적으로 여름에 측정된 PM2.5의 에피소드 현상은 SO42-의 농도 증가와 높은 기여율에 기인되었다고 볼 수 있다. 지각물질의 농도는 봄에 발생한 황사의 직·간접적인 영향으로 봄 에피소드 기간 중 가장 높았으며 (7.
논문에는 나타내지 않았지만 “B” 기간에 NO2와 O3 농도는 뚜렷한 시간별 변동특성을 보여주었다.
2배였다. 대기환경기준을 초과한 30회 중 연무, 박무와 연무 혼합, 맑음, 황사가 차지하는 빈도수는 각각 6, 19, 4, 1회이며 약 83%가 박무와 연무 혼합과 연무의 일기유형에서 발생하였다. 일기유형에 대한 자료는 기상청의 지상관측자료를 활용하였다 (http:// www.
이유는 풍속이 증가함에 따라 오염물질의 대기확산이 원활하게 이루어지기 때문이다. 또한 EC와 OC 농도 역시 PM2.5의 농도 거동과 유사하게 풍속이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보여주었다. 이는 측정된 EC와 OC 입자가 국지적으로 배출된 1차 연소 오염원에 의하여 상당히 영향을 받았기 때문이다.
5의 고농도 현상의 원인물질들로 조사되었다. 또한 PSCF 결과에 의하면 PM2.5와 주요 구성 성분들은 겨울에는 국지적 및 중국으로부터의 오염물질들의 장거리 이동 및 봄과 여름에는 국지적인 영향을 크게 받은 것으로 평가하였다. 특히 흥미로운 점은 겨울의 PM2.
지각물질의 농도는 연무 시 보다 황사가 관측되었을 때 가장 높게 측정이 되었다. 또한 인위적인 산업 활동을 통해서 대부분 배출되는 미량원소들의 경우에도 연무 또는 박무와 연무 혼합 유형이 발생한 경우보다 황사가 발생한 날에 더 높은 농도경향을 보여주었다.
R2가 높다는 의미는 측정된 EC와 OC 입자가 유사한 오염원에 의해 배출되었다고 판단할 수 있다. 모든 EC와 OC의 자료를 사용하여 수행한 회귀분석결과는 기울기와 R2는 각각 3.63, 0.66이었다. OC와 EC 농도 사이의 높은 R2 (0.
5에 중국의 황사 발원지에서 발생한 황사가 오염지역을 지나면서 EC 입자를 운반하여 측정지점에 영향을 주었을 것으로 판단 된다. 미량원소 성분들의 농도는 박무와 연무 혼합과연무가 발생 시 높게 조사되었으나, 최고농도는 중국으로부터 황사가 유입 시 나타났다. 이 의미는 황사 발원지에서 발생한 황사가 중국의 대도시, 산업단지 등의 오염지역을 지나면서 인위적 미량원소 성분들을 운반 하여 광주지역에 유입되어 나타난 결과이다.
특히 Al, Si, S, K, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Zn, As, Br, Eu, Tb, Pb는 5% 이하의 높은 측정 정밀도를 보여주었다. 원소성분 (Al, Si, K, Ca, V, Mn, Cu, Ti, Fe, Zn 및 Pb) 분석의 정확도는 NIST (National Institute of Standards and Technology)에서 제공하는 SRM 1832 (Serial No. 1228)과 SRM 1833 (Serial No. 987)에 의해 수행되었으며 Cu 성분을 제외하고 공인 값과 측정된 값의 편차가 10% 이내로 분석의 정확성은 신뢰할 만한 수준이었다.
76의 R2를 나타내었다. 이 결과는 EC 추적자 기법을 통해 예측한 2차 OC 농도의 신뢰성이 매우 높다는 것을 의미한다. 계절별 고농도 사례에 대해 OC의 1차 및 2차 농도 기여율은 겨울, 봄 및 여름에 각각 48.
2014년 2월 이전에 측정된 NO3-, SO42- 및 2차 OC의 주요 생성과정은 NO2, SO2 및 VOC의 불균일 산화과정인 반면에, 2월 이후에 측정된 NO3-, SO42- 및 2차 OC는 NO2, SO2 및 VOC의 광화학 산화반응과 불균일 산화반응의 복합적인 과정을 통하여 생성된 것으로 추정하였다. 정리하면 광주지역에서 약 1년의 측정기간 중 발생한 PM2.5의 고농도 현상은 지면의 낮은 풍속조건, 에어로졸 입자의 2차 생성 및 오염물질들의 장거리 이동에 의한 결과로 나타났다.
논문에는 나타내지 않았지만 “B” 기간에 NO2와 O3 농도는 뚜렷한 시간별 변동특성을 보여주었다. 즉, O3 농도의 거동은 광화학 산화반응에 필요한 전형적인 특성을 나타내는 낮 시간에 최고치를 밤 시간에 최소치를 보여주었다. 따라서 에피소드 “B” 기간의 대기 조건은 SO2와 NO2의 광화학 산화반응뿐만 아니라 불균일 산화반응에 의한 2차 생성이 SO42-와 NO3-의 농도 증가에 중요한 역할을 했을 것이다.
즉, 에어로졸의 화학적 특성 해석은 에어로졸의 2차 생성이 연무 (“에피소드”) 생성에 중요한 기작임을 확인할 수 있었다.
총 141일의 측정기간 중 24시간 PM2.5의 대기환경기준을 초과한 횟수는 총 30회 (21.3%)로 겨울, 봄, 여름 및 가을에 각각 20, 4, 6, 0회 이었다. 논문에서 PM2.
일기유형은 여섯 종류 (비 또는 눈, 황사, 맑음, 박무, 박무와 연무 혼합 및 연무)로 분류하였다. 총 141회 중 비 또는 눈, 황사, 맑음, 박무, 박무와 연무 혼합 및 연무가 차지하는 빈도수는 17, 4, 61, 18, 35, 6회로 12.1, 2.8, 43.3, 12.8, 24.8, 4.3%를 차지하였다. 총 141회 중 약 29%가 박무와 연무 혼합 및 연무와 관련이 있었다.
측정기간 중 풍속변화에 따른 PM2.5질량농도의 변화를 분석해 보면, 풍속이 [1 m/s, 1~ 2 m/s, 2~ 3 m/s, ]3 m/s인 경우에 PM2.5의 평균농도는 각각 46.3, 39.9, 31.1, 15.2 μg/m3로 풍속이 증가함에 따라 PM2.5의 평균 농도는 감소하는 경향을 보였다.
특히 주 이온성분인 SO42-, NO3- 및 NH4+는 매우 높은 (정밀도 <3%) 분석의 재현성을 보여주었다.
표 2를 보면 에피소드 기간 중 모든 성분들의 농도는 비에피소드 기간의 이들의 농도보다 높게 조사되었으나, 농도비 (“episode/non-episode”)는 성분에 따라 큰 차이를 보여주었다.
표 2에서 보는 바와 같이, 에피소드 기간 중 SOR과 NOR은 비에피소드 기간에 비해 높았으며, 특히 여름에 발생한 에피소드 기간에 SOR이 매우 높았다. 에피소드 기간 중 SOR과 NOR은 겨울, 봄 및 여름에 각각 0.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
1997년 미국에서 설정된, PM2.5에 대한 대기환경기준은?
일례로 미국의 경우는 1997년부터 PM2.5에 대한 대기환경기준 (24시간 평균 65 μg/m3, 연 평균 15 μg/m3)을 설정하여 관리를 해오다 PM2.5에 대한 지속적인 연구결과를 바탕으로 대기환경 기준을 2회 (2006년 10월과 2013년 1월) 강화 (24시간 평균 35 μg/m3, 연 평균 12 μg/m3)하여 관리해오고 있다 (US EPA, 2013).
2015년 1월 1일부터 국내에 적용된, PM2.5에 대한 대기환경기준은?
국내의 경우는 1995년부터 PM10을 설정하여 관리해 오다 PM2.5에 대한 대기환경기준을 2011년에 신설하여 2015년 1월 1일부터 적용하기 시작하였다 (24시간 평균 50 μg/m3, 연 평균 25 μg/m3). 최근 국립환경과학원에서 권역별 대기오염집중측정소에서 2011~ 2012년에 측정한 PM2.
본 연구에서 PM2.5시료를, 겨울철에 많이 채취한 이유는?
구체적인 시료채취 일정은 2013년 11월 4일부터 2014년 2월 28일까지는 거의 매일, 2014년 3월 1일부터 5월 31일까지는 6일 간격, 6월 1일부터 30일까지는 거의 매일, 7월 1일부터 11월 4일까지는 6일 간격으로 이루어졌다. 겨울의 시료채취 횟수가 상대적으로 다른 계절에 비해 많은 이유는 일반 적으로 안정한 대기조건으로 오염물질의 대기확산이 원활하지 못하고 중국으로부터 장거리 이동에 의한 오염물질의 유입이 많이 이루어지기 때문이다 (Park et al., 2013a; Park and Cho, 2011).
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