The objective of this study was to estimate air quality trends in the study area by surveying monthly and seasonal concentration trends. To do this, the mass concentration of $PM_{10}$ samples and the metals, ions, and total carbon in the $PM_{10}$ were analyzed. The mean conce...
The objective of this study was to estimate air quality trends in the study area by surveying monthly and seasonal concentration trends. To do this, the mass concentration of $PM_{10}$ samples and the metals, ions, and total carbon in the $PM_{10}$ were analyzed. The mean concentration of $PM_{10}$ was $33.9{\mu}g/m^3$. The composition of $PM_{10}$ was 39.2% ionic species, 5.1% metallic species, and 26.6% carbonic species (EC and OC). Ionic species, especially sulfate, ammonium, and nitrate, were the most abundant in the $PM_{10}$ and had a high correlation coefficient with $PM_{10}$. Seasonal variation of $PM_{10}$ showed a similar pattern to those of ionic and metallic species. with high concentration during the winter and spring seasons. $PM_{10}$ showed high correlation with the ionic species $NO_3{^-}$ and $NH_4{^+}$. In addition, $NH_4{^+}$ was highly correlated with $SO{_4}^{2-}$ and $NO_3{^-}$. We obtained four factors through factor analysis and determined the pollution sources using the United States Environmental Protection Agency(U.S. EPA) pollution profile. The first factor accounted for 51.1% of $PM_{10}$ from complex sources, that is, soil, motor vehicles, and secondary particles: the second factor indicated marine sources; the third factor, industry-related sources; and the last factor, heating-related sources. However, the pollution profile used in this study may be somewhat different from the actual situation in Korea because it was from US EPA. Therefore, to more accurately estimate the pollutants present, it is necessary to create a pollution profile for Korea.
The objective of this study was to estimate air quality trends in the study area by surveying monthly and seasonal concentration trends. To do this, the mass concentration of $PM_{10}$ samples and the metals, ions, and total carbon in the $PM_{10}$ were analyzed. The mean concentration of $PM_{10}$ was $33.9{\mu}g/m^3$. The composition of $PM_{10}$ was 39.2% ionic species, 5.1% metallic species, and 26.6% carbonic species (EC and OC). Ionic species, especially sulfate, ammonium, and nitrate, were the most abundant in the $PM_{10}$ and had a high correlation coefficient with $PM_{10}$. Seasonal variation of $PM_{10}$ showed a similar pattern to those of ionic and metallic species. with high concentration during the winter and spring seasons. $PM_{10}$ showed high correlation with the ionic species $NO_3{^-}$ and $NH_4{^+}$. In addition, $NH_4{^+}$ was highly correlated with $SO{_4}^{2-}$ and $NO_3{^-}$. We obtained four factors through factor analysis and determined the pollution sources using the United States Environmental Protection Agency(U.S. EPA) pollution profile. The first factor accounted for 51.1% of $PM_{10}$ from complex sources, that is, soil, motor vehicles, and secondary particles: the second factor indicated marine sources; the third factor, industry-related sources; and the last factor, heating-related sources. However, the pollution profile used in this study may be somewhat different from the actual situation in Korea because it was from US EPA. Therefore, to more accurately estimate the pollutants present, it is necessary to create a pollution profile for Korea.
이에 본 연구에서는 미세먼지(PM10)의 구성 성분별 농도, 배출원 및 배출원의 기여도 등을 파악하고 정량하기 위해 주기적으로 시료 채취·분석하여 미세먼지 구성성분의 농도 변화 추이를 알아보고, 분석 자료를 바탕으로 인자분석을 실시하여 미세먼지 농도 변화에 미치는 주요 영향인자를 파악하고 발생원을 추정하고자 하였다.
제안 방법
본 연구는 2016년 9월부터 2017년 8월까지 건국동, 농성동, 두암동 대기오염자동측정소에서 미세먼지의 이온성분, 중금속, 탄소성분을 분석하고 광주지역 미세먼지(PM10)의 구성 성분별 농도, 배출원 및 배출원의 기여도 등을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
탄소성분은 열광학적 투과도법(Thermal Optical Transmission : TOT)으로써 NIOSH (national institute for occupational safety and health) Method 5040 Parameter를 사용한 OC/EC Analyzer (model semi-continuous OCEC/model 4, Sunset)를 이용하여OC와 EC의 농도를 분석하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 건국동 테크노파크 옥상과 농성동 종합대기측정소 옥상, 두암동 주민센터 옥상에서 미세먼지를 채취하였으며, 이 세 지점은 대기오염물질과 기상을 상시 측정하는 대기오염자동측정소로 Fig. 1과 같다. 건국동 지점은 광주의 북쪽에 있으며, 연구시설과 첨단시설을 갖춘 공장이 밀집되어 있는 공업지역으로 동쪽 1 km 지점에는 광주 담양간 빛고을대로 6차선 도로가 놓여 있다.
데이터처리
본 연구에서는 미세먼지의 측정지점별, 월별 농도를 산출하여 평균, 표준편차, 최소값, 최대값 등을 기술통계량을 산출하였으며, 각 성분별 농도를 산출하여 함유율, 변화추이를 분석하였다. 또한 미세먼지와 각 성분별 관계를 분석하기 위해 통계프로그램인 SPSS 20. 0을 이용해 상관분석, 회귀분석을 실시하였으며, 미세먼지의 오염원을 추정하기 위해 인자분석을 실시하였다.
성능/효과
미세먼지의 평균농도는 33.9 μg/m3, 이온성분은 13.306 μg/m3, 중금속은 1.737 μg/m3, 탄소성분은 9.040 μg/m3으로, 이온성분은 미세먼지의 39.2%, 중금속은 5.1%, 탄소성분은 26.6% 차지하는 것으로 나타났으며, 건국동은 공업지역이며 인접한 도로의 영향으로 미세먼지와 탄소가, 농성동은 주거지역으로 겨울철 난방과 자동차에 의해 이온성분과 중금속이 높게 나타난 것으로 추정된다.
인자분석 결과 총 4개의 인자가 도출되었고, 첫 번째 인자에는 복합적인 발생원으로 자동차, 2차 입자,토양 등과 관련된 성분으로 미세먼지의 51.1%를 설명해 주고, 두 번째 인자는 해양과 관련된 성분으로 13.5%, 세 번째 인자는 산업과 관련된 성분으로 9.2%, 네 번쩨 인자는 난방과 관련된 성분으로 7.8%를 설명해 주는 것으로 추정된다.
후속연구
하지만 본 연구에 사용된 오염원 분류표는 미국 EPA에서 제시한 것으로 오염원 분류표가 국내 실정과는 다소 차이가 있을 수 있다. 따라서 현재보다 더 정확한 오염원을 추정하기 위해서는 우리나라 실정에 맞는 오염원 분류표를 만들 필요가 있다고 판단된다.
인자 3에는 V과 Ni로 그 발생원이 산업과 관련된 성분이며, 마지막 인자 4에는 SO42-, NH4+로 그 발생원이 난방과 관련된 성분으로 추정할 수 있었다. 하지만 본 연구에 사용된 오염원 분류표는 미국 EPA에서 제시한 것으로 오염원 분류표가 국내 실정과는 다소 차이가 있을 수 있다. 따라서 현재보다 더 정확한 오염원을 추정하기 위해서는 우리나라 실정에 맞는 오염원 분류표를 만들 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미세먼지란 무엇인가?
미세먼지는 크기가 작아 공기 중에 떠다니는 부유물질로 여러 가지 복합적인 성분으로 구성되어 있다. 주로 연소, 자동차 배기 등이 미세먼지 발생의 주원인으로 지적되고 있으며, 인체의 건강에 미치는 영향은 미세먼지 입자의 크기와 화학적 조성이 어떠냐에 따라 달라지는 것으로 알려져 있다.
미세먼지 구성성분에 대한 정성·정량분석이 선행되어야 하는 이유는 무엇인가?
그러나 그동안 국내 연구의 대부분 분석항목이 원소성분이나 이온성분 등 제한적으로 이루어져 미세먼지의 정확한 구성을 평가하기가 어려웠다. 이에 국내 및 국제적으로 미세먼지에 대한 정확한 구성성분을 규명하기 위해 다양한 관점에서의 연구를 진행하고 있으며, 미세먼지를 효율적으로 제어하고 관리방안을 마련하기 위해서는 미세먼지가 어디에서 오는지, 어떻게 생성하는지 등을 상세히 알아야 적절한 대책을강구할 수 있다. 따라서 미세먼지에 대한 중량농도 뿐만 아니라 구성성분에 대한 정성·정량분석이 선행되어야 하며, 이를 위해 수용체(receptor)에서 오염물질의 물리ㆍ화학적 특성을 분석한 후 오염원의 확인 및 오염원의 정량적 기여도를 평가하는 수용모델을 이용한 연구가 늘어나고 있는 추세이다(Hwang et al.
겨울과 봄의 미세먼지 농도가 높은 이유는 무엇인가?
5 μg/m3 순으로 나타났다. 겨울과 봄에 농도가 높은데, 이는 겨울철 난방에 의해 발생된 미세먼지가 봄에까지 영향을 미치는 것으로 추정되며, 또한 겨울철과 봄철 강우량이 적어 강우에 의한 자연적인 제거율이 낮은 것으로 판단된다.
참고문헌 (14)
Hu, M., He, L. Y., Zhang, Y. H., Wang, M., Kim, Y. P., Moon, K. C., 2002, Seasonal variation of ionic species in fine particles at Qingdao, China, Atmos. Environ., 36, 5853-5859.
Hwang, I. J., Kim, D. S., 2013, Research trends of receptor models in Korea and foreign countries and improvement directions for air quality management, J. Korean Soc. Atmos. Environ., 29, 459-476.
Hwang, I. J., Kim, T. O., Kim, D. S., 2001, Source identification of $PM_{10}$ in Suwon using the method of positive matrix factorization, J. Korean Soc. Atmos. Environ., 17, 133-145.
Hyon, J. W., 2015, Legislative research for the improvement of air quality laws to reduce particulate matters, Korea legislation research institute.
Kang, C. M., Lee, H. S., Kang, B. W., Lee, S. K., Woo, Y. S., 2004, Chemical characteristics of acidic gas pollutants and $PM_{2.5}$ species during hazy episodes in Seoul, South Korea, Atmos. Environ., 38, 4749-4760.
Lee, H. W., Lee, T. J., Yang, S. S., Kim, D. S., 2008, Identification of atmospheric $PM_{10}$ sources and estimating their contributions to the Yongin-S uwon bordering area by using PMF, J. Korean Soc. Atmos. Environ., 24, 439-454.
Lee, Y. J., Jung, S. A., Jo, M. R., Kim, S. J., Park, M. K., Ahn, J. Y., Lyu, Y. S., Choi, W. J., Hong, Y. D., Han, J. S., Lim, J. H., 2014, Characteristics of PM Chemical Component during Haze Episode and Asian Dust at Gwang-ju, J. Korean Soc. Atmos. Environ., 30, 434-448.
Park, G. H., Cho, J. G., Ryu, B. S., 2010, Evaluation of pollution characteristics and chemical composition of $PM_{2.5}$ in ambient air in Busan(II), The annual report of Busan Metropolitan city institute of health and environment, 20, 154-167.
Park, J. S., Kim, C. H., Lee, J. J., Kim, J. H., Hwang, U. H., Kim, S. D., 2010, A Study on the chemical mass composition of particle matter in Seoul, J. Korean Soc. Ur. Environ., 10, 293-303.
Park, J. Y., Lim, H. J., 2006, Characteristics of water soluble ions in fine particles during the winter and spring in Dague, J. Korean Soc. Atmos. Environ., 22, 627-641.
Ryu, H. J., Kim, H. J., Song, Y. J., Lee, C. D., Ha, H. S., 2008, Evaluation of ambient PM-10 aerosol in Incheon, The annual report of Incheon Metropolitan city institute of health and environment.
Won, S. R., Choi, Y. C., Kim, A. R., Choi, S. H., Ghim, Y. S., 2010, Ion concentrations of particulate matter in Yongin in Spring and Fall, J. Korean Soc. Atmos. Environ., 26, 265-275.
Yao, X., Chan, C. K., Fang, M., Cadle, S., Chan, T., Mulawa, P., He, K., Ye, B., 2002, The water-soluble ionic composition of PM2.5 in Shanghai and Beijing, China, Atmos. Environ., 36, 4223-4234.
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