분야
hwp우리나라 환경정책기본법의 대기환경기준에 명시된 가스상 오염물질에 대하여 각각의 특성을 서술하시오.
대기오염관리
20℃, 1기압(atm)의 대기 중 이산화 탄소(rm CO _{2})의 농도가 360ppm일 때, 1`rmm ^{3}의 공간에 존재하는 rm CO _{2}의 질량(mg)을 구하는 과정을 기술하시오.
런던형 스모그와 LA형 스모그의 원인 물질을 비교하여 발생기작에 대하여 간략히 기술하시오.
우리나라 환경정책기본법의 대기환경기준에 명시된 가스상 오염물질에 대하여 각각의 특성을 서술하시오.
내분비계 교란물질의 예와 각 물질의 공통적인 특성을 서술하시오.
시정 장애를 램버트-비어 법칙과 연관지어 설명하시오.
- 본인의 언어로 서술식으로 기술할 것.
- 동영상 강의 자료와 같은 개조식 기술에 대해서는 감점함.
1. 20℃, 1기압(atm)의 대기 중 이산화 탄소(rm CO _{2})의 농도가 360ppm일 때, 1`rmm ^{3}의 공간에 존재하는 rm CO _{2}의 질량(mg)을 구하는 과정을 기술하시오.
환경오염은 인간의 여러 활동에서 배출되는 악취, 소음, 매연, 분진, 오수, 진동, 오물, 방사성 물질, 폐기물 등이 생활 환경의 오염을 유발하여 생물 또는 인간의 생존, 건강 및 활동에 부정적 영향을 미치는 오염 현상을 뜻한다. 배출가스 농도 및 환경오염의 정도를 표시하려는 방법은 다양하다. 가장 흔하게 쓰이는 대기오염물질 농도의 표시 단위로는 ppm, ppb, pphm, pg/m^{ 3}, ng/m^{ 3}, mug/m^{ 3} 등이 있다.
일반적으로 산업안전보건법은 유독물질에 대한 노출 기준으로 ppm 단위를 많이 사용하고 있다. 아황산가스가 0.05ppm이라면 공기 중에 아황산가스가 얼마나 포함되어 있는가? ppm은 영어로 part million per million의 약자로, 백만의 비율을 의미한다. ppm은 100만분의 1을 나타내는 단위로 무게나 부피에 사용된다. 즉, 일정 부피의 물이나 유체의 무게가 1이면 그 무게의 1/100만분의 1만큼 오염물질을 포함하고 있다는 것이다. 1㎏의 물은 1,000g이다. 1g은 1,000㎎이다. 따라서 물 1kg을 밀리그램으로 환산하면 1(kg) * 1,000(g/kg) * 1,000(mg/g) = 1,000,000mg이다. 만약 그것이 1mg의 오염물질을 함유하고 있다면, 이것은 1ppm이다. 왜냐하면, 무게비가 1mg/1,000,000mg으로 100만분의 1이기 때문이다. 이 비율을 소수점으로 표현하면 0.000001이다. 만약 1㎏의 물에 0.5 밀리그램의 오염물질이 포함되어 있다면 0.5ppm이 되는 것이다.
360 ppm CO2 = (360 mol CO2 / 10^6 mol 공기) × 10^6이다. CO2의 몰질량 = 44 g/mol 이므로, 360 mol CO2의 질량을 계산하면, 360 mol × (44 g/mol) = 15840 g CO2이 된다. 10^6 mol 공기의 부피를 계산하면 다음과 같다. V = nRT / P= (10^6) (0.08206) (273.15+25) / (1) = 24466189 L 공기. 1 m3 = 1000 L 이므로, 24466189 L × (1 m3 / 1000 L) = 24466.189 m3 공기가 된다. 이때 1 m3 공기 속 CO2의 질량을 계산하면, (15840 g / 24466.189 m3) (1 m3) = 0.6474 g CO2이 된다. 따라서 답은 647.4 mg이다.
2. 런던형 스모그와 LA형 스모그의 원인 물질을 비교하여 발생기작에 대하여 간략히 기술하시오.
대표적인 스모그인 런던형 스모그는 공장 매연, 가정 난방, 석탄 연소 등을 통해 대기로 유입되는 연기와 이산화황이 안개와 결합해 만들어진다. 한편, 새로운 형태의 스모그인 광화학 스모그는 1950년대에 처음으로 언급되었다. LA형 스모그는 흔히 광화학 스모그로 불리며, 보통 태양이 있는 곳에서 휘발성 유기화합물과 질소산화물이 광화학 반응을 일으켜 오존, 알데히드, 팬(PAN) 등 각종 산화물질(산화물질)을 생성하는 맑은 날에도 뿌옇게 보이는 스모그를 말한다. 이 모든 화학물질들은 매우 활발하게 반응하고 강한 산화력을 가지고 있다. 이 때문에 광화학 스모그는 대표적인 인공 대기오염으로 꼽힌다. 광화학 스모그는 주로 대도시에서 발생하지만, 오염물질이 바람을 타고 먼 거리를 이동하기 때문에 하류지역(풍랑지역)에도 영향을 미칠 수 있다.
모든 스모그는 대기가 잘 섞이지 않는 대기 역전 조건, 특히 산이나 언덕으로 둘러싸인 분지에서 따뜻하고 햇볕이 잘 드는 기간에 더 자주 발생한다. 이 같은 스모그는 서울뿐 아니라 런던, 뉴욕, 로스앤젤레스, 멕시코시티, 휴스턴, 베이징, 도쿄, 홍콩 등 초대형 도시지역에서도 발생해 장기화되고 위험할 수 있다. 런던형 스모그는 공장 매연, 가정 난방, 석탄 연소 등을 통해 대기 중으로 유입되는 연기와 이산화황이 안개와 결합해 만들어진다. 이번 스모그의 경우 대기가 안정된 상태에서 바람이 적게 불고 바람 없이 계속 쌓이면서 농도가 높아지면 쉽게 발생한다. 런던형 스모그는 보통 겨울에 발생한다.
런던에서는 1948년 스모그로 300명의 사상자가 발생했고 1959년과 1962년 스모그 피해가 발생했지만, 이른바 런던 스모그 사건은 1952년 겨울의 한 사건을 말한다. 1952년 12월 4일 목요일 아침, 기온은 섭씨 4도 정도였고 날씨도 맑았다. 그런데 정오가 되자 아침부터 불어오던 따뜻한 바람이 갑자기 멎고, 대륙에서 불어온 찬 기운이 수백 평방 마일에 달하는 템스 계곡에 자리 잡기 시작하고 안개가 끼기 시작했다. 해가 지고 찬 공기가 강해지면서 모든 가정에서 난방용 석탄을 대량으로 태웠고, 수십만 가구 굴뚝에서 내뿜는 연기와 이산화황이 안개와 뒤섞여 스모그가 발생했다. 12월 13일까지, 이 스모그로 인한 사망자 수는 2,800명을 넘어섰고, 주에서 1,200명 이상이 사망했다. 스모그 발생 나흘 만에 시민 4천여 명이 목숨을 잃었다. 이후 사망자가 계속 증가해 이듬해 2월 중순까지 약 8,000명의 추가 사망자가 기록되는 대참사가 발생했다. 기관지염이 사망원인이 압도적으로 많았고 폐렴, 인플루엔자 등 호흡기 질환도 평소보다 5배 이상 많은 것으로 나타났다. 이번 사건을 계기로 전 세계적으로 대기오염 피해의 심각성이 인식되면서 각국에서 오염물질 배출 규제가 시작됐다.
반면 LA형 스모그는 바람이 거의 없고 햇빛이 강한 낮 시간대에 주로 발생하며 스모그를 만드는 오염물질은 자동차 배기가스, 발전소 배기가스, 용제 등에서 배출된다. 도시지역에서는 주로 자동차, 버스, 트럭 등에서 발생하는데, 이는 차량 통행, 고온, 강한 일조량, 조용한 바람 상태와 관련이 있다. 날씨와 지형은 스모그의 위치와 강도에 큰 영향을 미친다.
LA 스모그를 발생시키는 질소산화물은 주로 화석연료 기반 자동차, 석탄 기반 발전소, 산업단지 등에서 발생하며 연료가 연소되면 고온에서 공기 중의 질소와 산소가 결합한다. 초기 방출시에는 대부분 일산화질소(NO)이며, 이산화질소(NO2)의 양은 적다. 이때 방출되는 일산화질소(NO)는 햇빛에 의해 비교적 빨리 산화되고, 태양에서 자외선을 흡수하는 이산화질소(NO2)는 대부분 일산화질소(NO)와 산소원자(O2)로 해리된다, 그것들은 공기 중의 산소 분자(O2)와 결합하여 오존(O3)이라고 불리는 대표적인 광화학적 오염물질을 만든다. 이러한 복잡한 화학반응 과정을 통해 오존, 이산화질소 등 2차 오염물질이 생성되고, 이때 질소와 산소를 함유한 각종 유해 유기화합물도 생성된다. 또한, 산불이나 농작물의 바이오매스 연소로 인해 스모그를 유발하는 물질도 발생한다.
대기오염관리. 공성용, 동종인, 홍지형 지음. 출판사 : 출판문화원. 2004년