인간과 환경 Chap.9 대기오염

강의담당 : 김성욱

서 강 대 학 교

대기오염을 알려주는 존재

• 사람보다 대기오염에 취약

• 영양물 원천으로 공기사용

• 이산화황의 표백작용으로 광합성 담당 엽록소 표백

• 먼저 죽어 알려드림

“우리는 공기의 흐름과 바람이 오염물질을 멀리 수송하기도 하는 세계 공통의 대기 속에서 호흡해야만 한다. 이끼가 우리에게 위험을 알려줄 수 있지만, 모든 형태의 오염에 대해 다 그런 것은 아니다. 가장 좋은 해결책은 예방이다.”

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자료 : http://www.sustainable-gardening.com/archives/1688 http://www.goodneighbourcampaigns.ca/resources/resources-community1408-2/tree-lichen-monitoring

대기는 어떻게 생겼나

① 대류권

② 성층권

③ 중간권

④ 열권

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자료 : http://www.studyblue.com/notes/note/n/weather-chapter-1/deck/5409414

실외 대기오염

대기오염이란) 대기 중 화학물질이 인간과 물질에 피해를 주거나 기후를 변화시키기에 충분한 농도로 존재하는 것. 자연배출원) - 화산폭발을 제외하면 위험한 수준 아님 인위적 배출원) - 불을 발견한 이래 다양한 종류의 오염물질 배출 - 대개 연소로 발생 - 주로 도시에서 발생 다른 분류 방식) 고정배출원(점오염원)/ 이동배출원(선오염원) 또는) 1차 오염물질 / 2차오염물질로 구분 세계인구의 1/6은 실외공기가 호흡에 부적절한 도심지역 거주

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오염원 설명 발생원 유해성

일산화탄

소

호흡하는 동물에 독성이 있는 무

색·무취의 기체. 탄소 함유연료

의 불완전연소로 발생

담배연기, 화석연료의 불완

전 연소, 차량 배기가스

헤모글로빈과 산소의 결합능력 감소. 지각과 사고능

력에 손상. 두통, 졸음, 현기증, 심하면 사망

이산화질

소

광화학스모그의 원인. 갈색의 자

극성 기체

자동차, 발전소, 공장의 연

소시설

폐염증, 천식, 기관지염, 호흡기전염병 / 시정감소,

나무, 토양, 수중생물 피해 / 금속과 석재 부식

이산화황 무색, 자극성. 황이 포함된 화석

연료 연소시 발생 발전소, 산업공정

호흡문제. 기관지염 / 시정감소, 나무, 토양, 수중생

물 피해 / 금속과 석재 부식

부유입자

상물질 각종 입자와 방울

발전소, 공장, 자동차 디젤

연료, 농업(들판태우기), 비

포장도로, 건설현장

코, 목염증, 폐손상, 기관지염, 천식 등

오존 광화학스모그 원인. 높은반응성

의 자극성 기체

휘발성유기화합물+질소산화

물 ->광화학 스모그

호흡곤란, 기관지 염증, 심장병, 감기 및 폐렴에 저

항력 저하 / 식물과 나무 손상 / 고무, 옷감, 도색에

손상

납 고체의 독성금속. 입자상으로 대

기에 배출됨

페인트, 제련소, 축전지, 가

연 가솔린 뇌와 신경계 손상. 정신지체 원인. 암 유발

VOCs 대개 탄화수소, 광화학스모그의 원인.

이산화탄

소 대류권 기온 증가, 기후 변화

대기오염 -스모그 1. 광화학스모그

• 일사 영향 아래 질소산화물과 휘발성유기탄화수소 반응하여 생성된 대기오

염물질

VOCs+NOx +열+햇빛( 특히 자외선) → 지표오존 + 광화학산화물 + 알데히

드 + 기타 2차 오염물질

과정)

① 고온연소의 내연기관, 발전소, 보일러에서 일산화질소 발생

②대기 중 NO 일부가 NO2로 전환 (갈색 연무)

③이산화질소가 자외선 노출되면 탄화수소가 복잡한 화학반응, 2차 오염물질

생성

= 맑고 더운 날 교통량이 증가하면 오존 발생

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세계의 대기오염 상황

인간과 환경 Chap.9 김성욱 7 자료 : http://oceanworld.tamu.edu/resources/oceanography-book/atmosphericpollutants.html

스모그 2. 산업스모그

• 석탄, 석유연소에 의해 배출되는 이산화황, 황산입자, 부유 고체입자 혼합물 + 수분

• 공업도시의 공장, 발전소에서 주로 발생

• 개발국- 산업스모그 문제 거의 해결

• 문제는..... 많은 양의 적절치 못한 석탄이 적절치 못한 오염 규제하에서 쓰이는 곳

: 서아시아 황사발생을 따라 아시아 전체에 산업스모그 물질이 띠 형태로 이어짐

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인간과 환경 Chap.9 김성욱 9

there is a phenomena known as atmospheric brown clouds that is currently very pronounced in parts of China, India, Southeast Asia and South Africa. These brown clouds are described in a United Nations Environment Programme (UNEP) report as "...regional scale plumes of air pollution that consist of copious amounts of tiny particles of soot, sulphates, nitrates, fly ash and many other pollutants.”

자료 : http://earthobservatory.nasa.gov/

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Gray-white haze blankets patches of the North China Plain and the mountain landscape to its south in this photo-like satellite image from October 2, 2009. The haze flows out of China in an arcing ribbon that stretches across the Yellow Sea and covers the Korean Peninsula. Much of China’s haze comes from burning coal in industry, power plants, and households. Burning coal releases both particles and sulfates. Water condenses on the tiny sulfate particles, creating a chemical fog or smog under the right weather conditions.

자료 : http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/view.php?id=40557

대기오염 악화요인

① 도시 건물 – 풍속을 떨어뜨린다 (열섬, 먼지섬) ② 언덕과 산이 있는 지형 – 아래 계곡의 공기 흐름 정체, 오염농도 증가 ③ 높은 기온 – 화학반응 촉진 ④ 메뚜기 효과 – 휘발성 대기오염물질을 열대, 온대에서 극지역으로 이동시켜 대기 증류 ※ 역전현상 • 기온 역전 상황에서는 공기가 섞이지 않는다 • 특정 지형이나 기상조건 가진 지역은 장기적 기온역

전 가능성 • 대기오염 장기화 가능성

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대기오염-산성침적

• 발전소, 제련소, 산업공장에서 나온 이산화황, 부유입자, 질소산화물이 바람을 타고 다른 지역의 대기를 오염시키는 현상

• 멀리는 1,000km까지 이동 가능. 이동 중 황산염, 질산염, 황산, 질산 등의 2차 오염물질로 변형될 가능성

• 이동하면서 공기중의 수분과 만나 산성비, 산성눈, 산성안개, 수증기 또는 입자 자체(건성 상태)로 침적

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자료 : en.wikipedia.org scienceclassblogs.ning.com www.biology.ualberta.ca

산성침적의 예시

e.g. 미국 동부의 공업도시로 인해 인근의 삼림이 산성화된 경우

e.g. 서유럽과 동유럽 일부의 산성물질이 노르웨이, 스위스, 오스트리아, 스웨덴, 네덜란드, 핀란드 등으로 이동하는 문제

e.g. 중국에서 발생한 산성물질이 한국과 일본까지 날아가는 문제

최악의 산성침적은.... 중국에서 발생(중국 에너지의 59%가 석탄)

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산성침적의 악영향

• 호흡기 질환 유발 - 기관지염, 천식

• 금속/석재 부식 - 독성금속 용해 가능성

• 대기 시정 감소

• 수중생태계 악영향 - 호수 산성화 및 알미늄 이온 과량 용해 – 노르웨이, 스웨덴의 수천 개 호수에는 물고기가 없다

• 나무 악영향 – 직접 고사하지 않아도 스트레스에 취약해짐

– 토양양분 감소, 토양 산성화, 유해금속이온 배출로 뿌리 손상

– 나뭇잎과 껍질을 직접 손상시켜 광합성과 성장 저하

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해결책 1

• 이산화황, 질소 산화물, 미립자 배출을 감소하고 제거 = 예방

① 황산화물 – 노후 화력발전소, 산업시설, 정제소의 시설을 개체할 것 – 탈황작업, 저유황석탄 사용, 석탄 연료를 액상화, 저오염 연료로

대체 등

② 질소산화물 – 자동차 이용 저감 – 저오염 연료, 저오염발생 엔진, 연비 개선, 노후 오염차량 제한 – 개도국의 노후 자동차 교체의 필요성

• 기술적으로는 쉽지만, 정치적/국제적/경제적 문제 – 원인자/피해자의 분리와 거리 – 석탄 공급 국가(중국, 인도, 러시아, 미국)들이 석탄사용에 이점 – 연소 시 탈황작업은 기술은 쉽지만 고비용

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해결책 2

• 에너지원을 전환

– 비싸짐

• 석탄 실제 사용비용을 발전가격에 포함

– 비싸짐

• 이미 산성화된 지역에 석회석 살포로 중화

– 지속가능한 방법은 못 됨

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실내대기오염

• 실내 공기오염이 인간의 건강에 더욱 악영향 – 실내 대기오염농도는 실외 대비 2~5배

– 자동차 오염농도는 18배 까지

• 건물증후군 등으로 인해 조기 암 사망 발생 – 카펫, 가구, 환기율 저하 등

– 곰팡이, 클로로포름(샤워 시), 질소산화물(난로 등), 먼지(애완동물, 요리연기, 카펫 등), 석면(단열재), 일산화탄소(난로나 보일러 불완전연소), 담배연기, 라돈(지하실)

• 어떻게 해결할까? – 건물의 에너지 효율을 높이고 공기청정기 등을 통해

지속적 환기

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사람을 죽이는 실내대기오염

• 개도국의 실내 공기오염문제 – 분뇨, 곡식잔류물, 나무 등을 태울 때 – 배기관이 없거나 부실한 배기관을 가진 스토브를 사용하여

요리하거나 난방 – 개도국의 실내공기오염으로 인한 조기 사망자수는 연간

280만명

• 환경 질과 빈곤과의 상관관계

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http://www.burndesignlab.org/why-stoves/

해결책

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• 효율적이고 통풍이 잘되는 조리‧난방기기 설치, 목재 연료 사용 감소 – 불완전 연소 방지, 매연의 실

외 배출 등의 성능을 갖춘 것일 것

• 몰라서 안할까?

* 적정기술(appropriate technology)에 대해 알아보자

http://www.fastcoexist.com/1680878/a-safer-stove-for-the-developing-world-created-by-indian-student-entrepreneurs#1