1. 탄화수소: 자연 발생과 인공 배출
탄화수소는 식물, 토양, 습지 등 자연 환경에서 발생하며, 주로 테르펜과 메탄의 형태로 나타납니다. 메탄은 특히 체류시간이 긴 온실가스로, 습지의 유기물 분해과정에서 생성됩니다. 반면 인공적 배출원은 정유시설, 자동차 연료 소비, 고형폐기물 처리 등이 포함됩니다. 다양한 종류의 탄화수소 중에는 다양한 지방족(포화 및 불포화) 및 방향족 화합물이 있습니다.
탄화수소는 탄소와 산소로 이루어진 유기화합물을 의미하며, 특히 알켄(alkene)과 같은 불포화 지방족은 대기 중 질소산화물과 광화학반응을 일으켜 오존과 PAN 등의 2차 오염물질을 생성할 수 있습니다. 또한, 벤조피렌과 같은 방향족 탄화수소는 강력한 발암물질로 알려져 있습니다.
탄화수소는 배출량적인 측면에서는 자연적 배출량이 인공적 배출량보다 훨씬 많다는 점을 감안해야 합니다.
2. 대기 중 입상오염물질: 우리 주변의 미세한 위협
대기 중의 입상오염물질은 액체나 고체 상태로 존재하며, 주로 미세한 입자로 분산됩니다. 이러한 물질은 대기 중에서 액상 상태로 존재하는 미스트나 분무와 고상 상태로 존재하는 먼지, 연기, 연무, 플라이애쉬 등으로 구분됩니다. 이들 입상물질은 평균적으로 0.002에서 500m 크기를 갖추며, 대기오염 측면에서 주목해야 할 범위는 0.01에서 100m로 좁혀집니다.
이러한 입자들은 부유성과 침강성에 따라 부유성 입자와 침강성 입자로 분류됩니다. 부유성 입자는 보통 10m 미만의 크기를 갖추며 대기 중에서 상당한 시간을 부유하는 반면, 침강성 입자는 10m 이상의 크기를 가집니다. 또한, 일정 농도 이상의 입상물질은 빛을 산란시키는 특성을 가지며, 이는 시계를 가릴 정도의 농도로 존재할 때 관찰됩니다.
입상물질은 대기 중에 직접 배출될 수 있는 1차 입자와 광화학반응 등으로 생성된 2차 입자로 나뉠 수 있습니다. 화산재, 꽃가루, 박테리아 등이 대표적인 인공배출물이며, 먼지, 연기, 플라이애쉬, 금속염, 연무 등은 주로 자연에서 발생하는 입상물질에 해당됩니다.
인체에 미치는 영향 측면에서는 부유입상물질이 주로 호흡기 질병을 유발할 수 있습니다. 이러한 질병의 발생은 부유입상물질의 농도, 동반물질의 존재, 그리고 노출시간에 따라 달라집니다. 반면 식물에는 큰 피해를 입히지 않지만, 물질로 인해 옷이 더러워지거나 금속이 부식될 수 있는 등의 피해가 발생할 수 있습니다.
입상오염물질은 우리 주변에서 미세하지만 지속적으로 존재하는 위협으로, 그 통제와 관리가 절실한 과제로 보입니다.
3. 기상학이 대기오염 관리에 미치는 영향
대기오염은 분산과 혼합을 제한하는 불리한 기상조건, 오염물질의 존재, 특정 지형조건 등의 복합적인 요소에 의해 발생하며, 특히 불리한 기상조건은 세계적으로 유명한 대기오염사건의 결정적인 원인 중 하나로 확인되었습니다. 이에 따라 기상학에 대한 관심이 높아지고 있습니다.
기상학은 종합관측기상학과 미기상학으로 나뉘며, 미기상학은 주로 소규모 특정 지역의 대기상태와 공기의 흐름을 연구하여 대기오염물질의 이동과 분산을 규명하여 대기의 질을 평가하는 학문입니다.
기상요소 중에서는 기온, 바람(풍향 및 풍속), 기압, 습도 등이 대기 중 오염물질의 분산에 영향을 미칩니다. 바람은 오염물질의 이동 및 분산에 직접적인 영향을 미치며, 특히 풍향은 오염물질의 피해 예상지역을 알려주고, 풍속은 배출된 오염물질의 농도를 결정합니다.
또한, 기압은 오염물질의 분산에 영향을 미치는데, 고기압계가 정체되어 있는 지역에서는 안정된 대기가 존재하여 오염물질의 농도가 높아질 수 있습니다. 반면 저기압계는 대기가 불안정하고 비와 바람을 동반하므로 오염물질의 분산이 잘 일어납니다.
습도가 높을 때는 비가 자주 동반되며, 대기 중 입상오염물질 및 용해성 기체가 잘 제거되어 대기의 질이 높아집니다.
4. 체감률: 대류권 내 온도의 높이에 따른 변화
체감률은 대류권 내의 공기가 높이에 따라 어떻게 온도가 변화하는지를 나타내는 지표입니다. 대류권 내에서는 고도가 높아질수록 일반적으로 기온이 낮아지는 경향이 있습니다. 이러한 온도 변화율은 대기 중 오염물질의 수직분산에 영향을 미칩니다.
찬 공기가 상층에 위치할 때에는 대기가 불안정하여 공기의 수직 혼합이 발생하게 됩니다. 이는 오염물질이 잘 분산되어 대기 중에 퍼지게 되는데, 이러한 상황에서는 체감률이 크게 작용합니다. 즉, 고도가 높아질수록 기온의 변화가 빠르게 일어나며, 이는 대기 중 오염물질의 효율적인 분산을 도와줍니다.
반면, 따뜻한 공기가 상층에 위치할 때에는 안정된 상태의 대기가 형성됩니다. 이 경우에는 오염물질의 분산이 잘 일어나지 않는 경향이 있습니다. 즉, 고도에 따른 온도 변화가 느리게 일어나며, 이는 오염물질이 대류권 내에서 잘 혼합되지 못하게 만들 수 있습니다.
이처럼 체감률은 대기 중 오염물질의 분산과 관련하여 중요한 역할을 합니다.