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대기오염물질

대기오염물질

미세먼지

대기 중 미세먼지

미세먼지(PM-10)는 대기 중 고체상태의 입자와 액적상태의 입자의 혼합물로 공기역학직경이 10㎛ 이하인 부분을 의미한다. 미세먼지는 주로 산업, 운송, 주거활동 등에 의한 연소나 기타 공정에서 직접 배출되는 1차 먼지와 황산염, 질산염과 같이 대기 중 반응에 의해 생성된 2차 먼지로 구분된다. 인위적 발생원에는 산업시설, 자동차 등이 있으며 자연적 발생원으로는 화재, 황사, 화산폭발 등을 들 수 있다.

미세먼지는 천식 등과 같은 호흡기계 질환 및 심혈관계 질환을 일으키고 그에 따른 발병, 입원율 증가를 가져오며 사망률을 높이기도 하며 저체중이나 조기출산 같은 생식이상과도 연관성이 있는 것으로 보고되고 있다. 또한 시정을 악화시키고, 식물의 잎 표면에 침적되어 신진대사를 방해하며, 건축물에 퇴적되어 부식을 일으킨다.

초미세먼지

PM-2.5의 크기와 건강 위해성
초미세먼지(PM-2.5)는 직경이 2.5㎛ 이하로서 직경이 10㎛ 이하인 미세먼지(PM-10)에 비해 크기가 매우 작음. *1㎛=백만분의 1m
흡입시 기도에서 걸러지지 못하고 대부분 폐포까지 침투하여 심장질환과 호흡기질환을 유발

초미세먼지(PM-2.5)의 성분 구성
질산염·황산염 등의 이온성분과 금속화합물 등 유해물질로 구성되어 있음

초미세먼지(PM-2.5)의 성분 구성비 (토양,금속,해염성분, 0.21)(이온,0.41)(원자탄소,0.08)(유기성물질,0.3) 초미세먼지(PM-2.5)의  배출원별 기여도 (자동차연소,0.344)(산업·비산업,0.273)(자연배출,0.019)(생물성연소,0.072)(비산먼지,0.12)(건설기계등,0.172)

※ 출처 : 초미세먼지 저감대책 연구(2011, 안양대·수원대 합동연구)

오존

식물의 오존 피해증상

오존(O3)은 광화학 옥시던트(질소산화물과 탄화수소가 자외선에 의한 촉매반응을 하여 생성하는 물질, O3, 아크로레인, PAN, Acetyl Nitrate 등이 있음)의 하나로 2차 오염물질에 속하며 무색, 무미, 해초냄새의 기체로 산화력이 강한 것이 특징이다. 전구물질의 하나인 휘발성유기화합물(VOCs)은 자동차, 화학공정, 석유정제, 도로포장, 도장산업, 인쇄, 세탁소 등에서 주로 배출되며 삼림에서도 많은 양이 자연배출 되고 있다. 오존은 성층권에서 자외선을 차단하여 생태계를 보호해 주는 역할을 하기도 하며 대류권에서는 인위적 전구물질의 광화학 반응에 의한 생성 외에 해안가, 삼림 등에서 자연생성 되는 부분도 존재한다.

오존에 대한 반복노출은 폐에 피해를 줄 수 있는데, 가슴통증, 기침, 메스꺼움 등을 유발하고 소화에 영향을 미치며 심하면 기관지염, 심장질환, 폐기종, 천식의 악화를 가져온다. 특히, 호흡기 질환자, 노약자, 어린이들에게 영향이 크므로 고농도 상황 시 주의를 필요로 한다. 또한 잎이 말라 죽기도 하는 등의 농작물과 식물에 직접적으로 영향을 미쳐 수확량이 감소되기도 한다.

이산화질소

식물의 질소산화물 피해증상

이산화질소(NO2)는 반응성이 큰 기체로서, 질소산화물(NOx) 중에 대기오염에 가장 영향이 많은 물질로 적갈색의 자극성 냄새가 있는 유독한 기체이다(NO2의 독성은 NO의 5~10배). 질소산화물은 연소공기 중의 질소 및 연료에 포함된 질소가 연소온도에 영향을 받아 산소와 결합하여 생성되며 NO2, N2O, NO, N2O3 등이 해당된다. 이산화질소는 연소과정에서 또는 연소 후 NO가 산화하여 생성되기도 한다. 주요 배출원은 자동차와 파워 플랜트와 같은 고온 연소공정과 화학물질 제조공정 등이 있으며, 토양중의 세균에 의해 생성되는 자연적 현상 등이 있다. 이 물질은 노출 시에 식물보다는 사람이 피해를 받기 쉬우며 대기 중 휘발성유기화합물(VOCs)과 반응하여 오존(O3)을 생성하는 전구물질(Precursor) 역할을 하기도 한다.

고농도 이산화질소에 노출되었을 시 눈과 호흡기 등에 자극을 주어 기침, 현기증, 두통, 구토 등이 나타나고 심하면 폐수종, 폐렴, 폐출혈, 혈압상승으로 의식을 잃기도 한다. 저농도에 장시간 노출되어도 만성중독으로 기관지염, 폐기종, 위장병 등을 일으키며 혈당감소, 헤모글로빈의 증가 등을 가져온다. 식물에 대한 피해로는 식물세포를 파괴하여 꽃식물의 잎에 갈색이나 흑갈색의 반점이 생기게 한다.

일산화탄소

일산화탄소(CO)는 무색, 무취의 맹독성 기체로 주로 연료의 불완전 연소로 많이 발생하게 된다. 가장 중요한 일산화탄소 배출원은 주로 수송분야가 차지하며, 이에 따라 교통체증이 심한 도심지역에서 고농도의 일산화탄소 오염이 많이 관측되고 있다. 자동차 외에는 코크스 연료, 제련, 석유화학 등 화기를 취급하는 산업공정과 발전, 유기합성 공업 등이 주요 배출원이다. 실내에서도 주방, 담배연기, 지역난방 등이 발생원이 되며 자연적으로는 산불 등이 크게 작용한다.

일산화탄소는 체내 산소를 운반하는 역할을 하는 헤모글로빈(산소보다 210배 강한 결합력)을 카르복실헤모글로빈 (COHb)으로 변성시켜 혈액의 산소운반능력을 저하시킨다. 일산화탄소는 뇌조직 및 신경계통에 주로 피해를 주어 운동신경, 근육마비, 사고능력 저하 등의 치명적인 피해를 가져오고 심하면 사망에 이르기도 한다.

아황산가스

식물의 아황산가스 피해증상

아황산가스(SO2)는 황산화물(SOx)의 대표적인 가스상 대기오염물질로 불쾌한 자극적인 냄새가 나는 무색의 불연성 기체이다. 황산화물은 황을 함유한 석탄, 석유 등의 화석연료가 연소할 때 주로 배출되며 아황산가스(SO2), 삼산화황(SO3), 아황산(H2SO3), 황산(H2SO4) 등을 포함하지만 그 중 아황산가스가 대부분을 차지하므로 대기오염과 관련해서는 아황산가스 실측을 주로 하고 있다. 주요 배출원은 발전소, 금속제련공장, 난방장치, 석유정제, 황산제조와 같은 산업공정 등에서 발생한다. 천연으로는 화산, 온천 등에 존재하며 광화학반응이나 촉매반응에 의하여 다른 오염물질과 반응, 2차 오염물질을 생성하고 대기 중 습도가 높을 때는 아황산, 황산 미스트 등을 형성하여 시정감소, 각종 구조물의 부식, 생태계와 인간에 악영향을 미치게 된다.

아황산가스는 고농도에서 비강과 인후에 많이 흡수되며 점막액과 반응하여 황산을 형성해 염증을 일으키고 눈, 코, 기도 등을 자극하여 옥외 활동이 많고 천식에 걸린 어른과 어린이에게 일시적으로 호흡장애를 일으킬 수 있다. 아황산가스에 의한 급성피해로는 불쾌한 자극성 냄새, 시정감소, 생리적 장애, 압박감, 기도저항 증가 등이 있고 계속된 노출에 의한 만성피해로는 폐렴, 기관지염, 천식, 폐기종, 폐쇄성 질환 등이 나타나게 된다.

중금속

중금속(重金屬)이란 용어는 여러 의미를 가지고 있다.
화학자들 사이에서 일반적으로 받아들여지는 정의에 따르면, 중금속은 주기율표에서 구리와 납 사이에 있는 원자 질량이 63.546 에서 200.590 사이이고, 비중이 4.5보다 큰 원소 집합을 말한다.

중금속에 대한 좀 더 엄격한 정의는 중금속을 희토류 금속보다 무거운 금속으로 제한하여 정의하고 있다. 이러한 원소들 중 생물학적 체계에 필수적인 원소는 없다. 잘 알려진 비스무트나 금을 제외하고는 모두 치명적인 독성을 가지고 있다.
중금속 측정항목은 납(Pb), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 구리(Cu), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 비소(As), 베릴늄(Be) 등 9개항목이다. 현재 납에 대하여만 환경기준을 갖고 있다.

휘발성유기화합물질 VOCs

휘발성유기화합물은 대기중으로 휘발되어 악취를 유발하고 광화학반응으로 오존을 발생시키고 2차미세먼지의 원인물질이 되는 탄화수소화합물을 일컫는 말로, 피부접촉이나 호흡기 흡입을 통해 신경계에 장애를 일으키는 발암물질이다. 벤젠이나 포름알데히드, 톨루엔, 자일렌, 에틸렌, 스틸렌, 아세트알데히드 등을 통칭한다. 대기측정소에서는 휘발성유기화합물질을 가스크로마토그래피법으로 56종의 물질 농도를 측정한다.

휘발성유기화합물은 주로 석유화학 정유 도료 도장공장의 제조와 저장과정, 자동차 배기가스, 페인트나 접착제 등 건축자재, 주유소의 저장탱크 등에서 발생한다. 또한 식물 등 자연계에서 발생되는 휘발성유기화합물질의 양도 상당한 것으로 알려지고 있다.

황사

황사현상이란 상류기류에 실린 토사가 지상 4∼5㎞ 상공까지 도달한 후 강한 고층 기류에 의해 먼 지역까지 확산되는 현상을 말한다. 우리나라에 영향을 미치는 황사는 중국 내륙 건조지대 및 고비사막 등에서 발생한다. 중국에서 발생한 황사가 우리나라에 도달하는 시간은 생각보다 빨라 편서풍을 타고 하루나 이틀 정도 걸린다고 한다. 이 먼지 바람과 함께 최근 중국의 급속한 공업화에 따라 중국 대륙에서 발생한 오염물질까지 실려 와 사람들의 관심을 끈바 있다.

황사가 심한 날에는 멀리 있는 산은 물론 높은 빌딩조차 구분하기 어려운 경우가 많다. 먼지가 가시거리를 감소시키기 때문이다. 우리나라 일부 학자가 관측한 바에 따르면 황사현상이 있을 경우 먼지의 농도는 평상시에 비해 약 2∼4배정도 증가한다고 한다.

그러나 더 중요한 것은 기관지와 폐포까지 도달하는 미세한 호흡성 먼지의 농도가 크게 증가한다는 사실이다. 황사기에 호흡기질환이 느는 것은 호흡성 먼지의 증가와 밀접한 관련이 있다.

황사에 중국, 몽골 등에서 발생된 모래먼지가 바람 등 기상조건에 따라 국내에 이동하여 1차적 직접 피해 및 황사에 포함된 오염물질에 의한 간접적 피해가 발생한다.

  • 대기의 혼탁으로 인한 가시도 저하로 시정장애를 초래하여 항공기, 여객선 운행 중단 또는 도로교통체증을 유발
  • 미세먼지농도의 급격한 증가로 호흡기질환, 안질환 등 건강피해
  • 식물 잎 표면에 먼지침적 및 투광률 저하로 식물생장의 지장 및 가축의 호흡기계 질환 등을 야기
  • 반도체 등 정밀산업의 불량품 발생률 또는 방지비용 증가, 야외생산, 레저, 스포츠 등 실외(Outdoor) 서비스산업의 일시적 중단 또는 둔화, 청소비용의 증가
  • 황사 발생지와 이동 경로 지역의 대기 중 미생물의 종류 및 밀도를 변화시키고 도시와 농업의 생태계에 영향을 미침
  • 황사의 이동과정 중 가스상 물질의 흡착으로 2차 반응을 통해 미세먼지 양 증가와 먼지 표면의 화학변환 작용 발생
  • 황사의 중국 내 오염지대 통과 시 유해 중금속 오염도 상승 가능성 증가