III. 결과 및 고찰
4. 기상현상별 화학조성 특성
4.2 연무 미세먼지의 화학조성
입자의 농도가 높은 것으로 나타났다. 또한 연무 시 이온성분 농도는 PM10 입자 에서 nss-SO42- > NH4+ > NO3- > Na+ > nss-Ca2+ > K+ > Cl- > HCO3- >
Mg2+ > CH3SO3- > CH3COO- >HCOO- > H+ > F- 순으로 높은 농도를 보였 다. 반면에 PM2.5 입자에서는 nss-SO42- > NH4+ > NO3- > Na+ > nss-Ca2+ >
K+ > Cl- > HCO3- > Mg2+ > CH3SO3- > CH3COO- > HCOO-> H+ > F-순으 로 높은 농도를 나타내었다(Table 24, Figure 25～26). 그리고 인위기원 성분 (NH4+, nss-SO42-, NO3-)은 PM10 입자에서 2.5～3.0배, PM2.5 입자에서 0.4～2.2배 농도가 증가하여 다른 성분들보다 훨씬 높게 증가하는 경향을 보였다. 이는 연무 시 인위적인 기원의 오염물질들이 토양, 해염기원의 오염물질에 비해 높은 비중 을 차지하는 것으로 판단된다.
또 Figure 28～29의 결과와 같이 연무 시 NH4+, nss-SO42-, NO3-성분의 비율은 PM10 입자에서 각각 20.8, 50.4, 19.9%로 전체 성분 중에 91.0%의 조성을 차지하 였다. 그러나 PM2.5 입자에서는 이들 성분들의 비율이 각각 23.2, 63.1, 5.6%로 전 체 조성의 91.8%로 연무 시에 이들 성분들의 조성이 다소 증가하는 것으로 나타 났다. 이처럼 연무 발생 시에는 인위적 기원성분들은 주로 PM2.5 입자가 PM10 입 자에 비해 영향이 클 것으로 생각되어진다.
반면에 해염 기원의 Na+, Cl-은 연무 시 PM10 입자에서 각각 2.7, 1.1%, PM2.5
입자에서 각각 1.0, 0.3%로 PM10과 PM2.5 입자에서 모두 비현상일에 비해 낮은 조성비를 나타내었다. 토양기원의 nss-Ca2+ 역시 연무 시 PM10 입자에서는 1.7%
로 비현상일의 0.5%에 비해 높지만, PM2.5 입자에서는 연무 시 0.5%, 비현상일 1.2%로 오히려 낮은 비율을 보였다.
Species
Concentrations (μg/m3) Ratio
PM10 PM2.5 PM10 PM2.5
HZ NE HZ NE HZ/NE HZ/NE
H+ 0.01 0.01 0.01 0.01 1.0 0.9
NH4+ 7.68 2.57 5.46 2.57 3.0 2.1
Na+ 1.01 1.37 0.24 1.37 0.7 0.2
K+ 0.45 0.29 0.35 0.29 1.5 1.2
nss-Ca2+ 0.62 0.46 0.12 0.46 1.3 0.3
Mg2+ 0.24 0.27 0.07 0.27 0.9 0.2
nss-SO42- 18.6 6.61 14.83 6.61 2.8 2.2
NO3- 7.35 2.99 1.30 2.99 2.5 0.4
Cl- 0.40 0.84 0.06 0.84 0.5 0.1
HCO3- 0.27 0.40 0.63 0.40 0.7 1.6
F- 0.01 0.002 0.003 0.002 3.3 1.4
HCOO- 0.06 0.06 0.13 0.06 0.9 2.0
CH3COO- 0.08 0.05 0.12 0.05 1.4 2.2 CH3SO3- 0.20 0.05 0.20 0.05 3.9 3.9 Table 24. Concentrations and their ratios of ionic species in PM10 and PM2.5
aerosols during haze (HZ) and non-event (NE) days.
Figure 25. Comparison of concentrations and their ratios of ionic species in PM10 aerosols during haze (HZ) and non-event (NE) days.
Figure 26. Comparison of concentrations and their ratios of ionic species in PM2.5 aerosols during haze (HZ) and non-event (NE) days.
Others : H+ 0.02%, HCO3- 0.7%, F- 0.02%, HCOO- 0.2%, CH3COO- 0.2%, CH3SO3- 0.5%
Others : H+ 0.04%, HCO3- 2.5%, F- 0.02%, HCOO- 0.4%, CH3COO- 0.3%, CH3SO3- 0.3%
Haze Non-event
Figure 27. Composition ratios of ionic species in PM10 aerosols during haze and non-event days.
Others : H+ 0.02%, HCO3- 2.7%, F- 0.01%, HCOO- 0.5%, CH3COO- 0.5%, CH3SO3- 0.9%
Others : H+ 0.05%, HCO3- 4.3%, F- 0.02%, HCOO- 0.7%, CH3COO- 0.6%, CH3SO3- 0.5%
Haze Non-event
Figure 28. Composition ratios of ionic species in PM2.5 aerosols during haze and non-event days.
연무 시 PM10과 PM2.5 입자의 원소성분을 상호 비교하였고, 그 결과를 Table
Species
Concentration (ng/m3) Ratio
PM10 PM2.5 PM10 PM2.5
HZ NE HZ NE HZ/NE HZ/NE
Al 346.7 462.7 84.9 45.6 0.7 1.9
Fe 343.2 257.4 141.2 39.9 1.3 3.5
Ca 295.4 179.3 47.3 15.6 1.6 3.0
Na 557.6 641.4 160.4 64.1 0.9 2.5
K 304.4 177.0 181.9 49.7 1.7 3.7
Table 25. Concentrations and their ratios of elemental species in PM10 and PM2.5 aerosols during haze (HZ) and non-event (NE) days.
Figure 29. Comparison of concentrations and their ratios of elemental species in PM10 aerosols during haze (HZ) and non-event (NE) days.
Figure 30. Comparison of concentrations and their ratios of elemental species in PM2.5 aerosols during haze (HZ) and non-event (NE) days.
Others : Ti 0.6%, Mn 0.6%, Ba 0.2%, Sr 0.1%, Zn 2.8%, V 0.5%, Cr 0.1%, Pb 0.8%, Cu 0.2%, Ni 0.3% Co 0.02%,
Mo 0.02%, Cd 0.1%
Others : Ti 0.7%, Mn 0.4%, Ba 0.2%, Sr 0.1%, Zn 0.8%, V 0.3%, Cr 0.1%, Pb 0.2%, Cu 0.1%, Ni 0.2% Co 0.01%,
Mo 0.01%, Cd 0.03%
Haze Non-event
Figure 31. Composition ratios of elemental species in PM10 aerosols during haze and non-event days.
Others : Ti 0.7%, Mn 1.5%, Ba 0.3%, Sr 0.1%, Zn 7.2%, V 1.3%, Cr 0.5%, Pb 2.1%, Cu 0.6%, Ni 0.5%, Co 0.1%,
Mo 0.1%, Cd 0.3%
Others : Ti 1.0%, Mn 0.8%, Ba 0.4%, Sr 0.1%, Zn 2.9%, V 1.2%, Cr 0.6%, Pb 1.0%, Cu 0.3%, Ni 0.5%, Co 0.01%, Mo 0.1%, Cd 0.2%
Haze Non-event
Figure 32. Composition ratios of elemental species in PM2.5 aerosols during haze and non-event days.
Figure 33. 5-Day back trajectories for the haze days on Apr 22th, 2016, May 17th, 30th, and 31th, 2016 at Gosan site.