PM 2.5 조성

3.2.1 PM2.5 이온성분 농도 및 조성

PM2.5는 자동차, 공장, 화력발전소, 소각 등 연료 연소에서 직접 배출되는 1차 입 자(primary areosol)와 대기 중 화학반응에 의해 형성되는 2차 입자(secondary ae-rosol)로 구성된다(강병욱 등, 2015; Aldabe et al., 2011; Pandolfi et al., 2011;

Myles et al., 2010, 2009). PM2.5의 2차 이온성분(SO42-, NO3-, NH4+)은 중요한 구성

과정을 통해 생성된 NO3-의 증가 때문이다(유근혜 등, 2018). 본 연구에서 고산지역 의 nss-SO42-/NO3- 비는 PM2.5 미세입자에서 3.47으로 선행 연구 결과들에 비해 높 은 값을 보였다. 이처럼 고산지역에서 nss-SO42-/NO3- 농도비가 상대적으로 더 높 은 값을 나타내는 것은 자동차 등에 의한 인위적 오염 배출 영향이 다른 도시지역 에 비해 낮기 때문인 것으로 사료 된다.

해염 기원 성분인 Na⁺, Cl^-의 농도는 각각 0.26, 0.22 μg/m³를 보였고, 토양 기원 성분인 nss-Ca²⁺은 0.03 μg/m³의 농도를 나타냈다. PM2.5에서는 PM10과 다르게 토 양, 해염 기원의 농도가 인위적 기원의 성분들에 비해 훨씬 더 낮은 농도를 보이는 것으로 조사되었다.

또한 PM2.5의 조성을 확인해본 결과, 인위적 기원인 nss-SO42-, NH4+, NO3-의 조 성이 전체의 89.1%로 가장 높은 비중을 차지하였다. 반면에 해염 기원인 Na⁺, Cl^-은 7.4%, 토양 기원 성분인 nss-Ca²⁺은 0.4%의 조성을 나타내었다. 이러한 결과로부터 PM2.5 미세입자에서는 인위적 기원 성분들의 조성이 높게 나타내며, 해염과 토양기 원 성분들의 조성은 상대적으로 낮은 조성을 나타내었다.

Table 8. Concentrations of ionic species in PM2.5 Aerosols.

Species Concentrations (μg/m³)

Mean SD Median Max Min

NH4+ 1.42 1.13 1.08 5.20 0.15

Na⁺ 0.26 0.28 0.16 1.84 0.01

K⁺ 0.09 0.09 0.06 0.52 0.00

nss-Ca²⁺ 0.03 0.02 0.02 0.13 0.00

Mg²⁺ 0.04 0.05 0.01 0.22 0.00

nss-SO42- 3.27 2.48 2.58 11.41 0.37

NO3- 0.94 1.42 0.45 8.34 0.04

Cl^- 0.22 0.44 0.07 2.84 0.002

F^- 0.002 0.002 0.001 0.01 0.0001

HCOO^- 0.02 0.03 0.01 0.20 0.0001

CH3COO^- 0.03 0.04 0.01 0.22 0.0004

CH3SO3- 0.03 0.03 0.02 0.18 0.0001

BDL: Below Detection Limit

Figure 8. Comparison of ionic concentrations in PM2.5 aerosols.

Others : F^- 0.03%, HCOO^- 0.3%, CH3COO^- 0.5%, CH3SO3- 0.4%

Figure 9. Composition ratio of ionic species in PM2.5 aerosols.

3.2.2 PM2.5 원소성분 농도 및 조성

는 0.1∼500 ng/m³ 정도로 매우 낮은 수준으로 검출된다. Cd는 주로 아연함금의 부 산물로부터 발생되고, 이 중 약 34%는 전기도금공정, 약 15%는 니켈-카드뮴전지로, 약 15%는 PVC 안정화로, 약 8%는 납땜과 합금 등의 형태, 폐기물 처리시설이나 소각시설에서도 발생한다(나덕재 등, 2000; Jaakko, 1991). 호흡으로 인해 폐에 침착 된 Cd는 폐에서 흡수가 일어나고 약 30∼50% 정도가 혈액에 용해된다. 일단 Cd가 인체에 유입되면 체내의 축적능력이 아주 강하여 극소량이더라도 장기간에 걸쳐 노 출되면 신장담석증과 같은 신장질환, 폐질환 등 심각한 영향을 받을 수 있다(김병화 1999).

또한 고산지역에서 PM2.5 미세입자의 원소성분들의 조성은 인위적 기원(S, Zn, Pb, Ni) 성분이 63%로 가장 높은 조성을 차지하였다. 그 다음으로 토양 기원(Al, Fe, Ca) 성분이 15.4%, 해염 기원(Na, Mg) 성분이 10.8%의 조성을 보였으며 이들 성분들이 전체 89.7%를 차지하였다(Figure 11).

Table 9. Concentrations of elemental species in PM2.5 Aerosols.

Species

Concentrations (ng/m³)

Mean SD Median Max Min

Al 51.7 47.8 37.2 221.0 10.9

Fe 93.6 52.3 82.6 226.9 17.6

Ca 96.5 141.5 46.9 575.1 1.1

Na 132.9 94.2 92.3 347.6 2.6

K 139.1 91.8 109.6 337.1 14.4

Mg 36.9 28.8 30.6 143.4 4.9

S 945.2 636.8 856.2 3319.5 97.7

Ti 3.0 2.1 2.8 7.8 0.4

Figure 10. Comparison of elemental concentrations in PM2.5 aerosols.

Others : Ti 0.2%, Mn 0.4%, Ba 0.2%, Sr 0.04%, Zn 2.2%, V 0.4%, Cr 0.2%, Pb 0.6%, Ni 0.2%, Co 0.01%, Mo 0.02%, Cd 0.05% Figure 11. Composition ratio of elemental species in PM2.5 aerosols.