도로변 미세입자 중 금속원소의 입경별 특성에 관한 연구

Abstract

수도권을 비롯한 도시에서의 인구집중과 증가로 인한 운행 차량 수의 증가, 산업규모 확대 등에 기인하여 대기분진 중 호흡성분진 또는 미세먼지 농도의 증가가 관찰되고 있으며, 대도시에서는 자동차와 같은 도로 이동오염원에서 배출되는 대기오염물질이 상당한 부분을 차지하고 있어 도로변에 인접한 건물에서 주로 생활하는 시민들은 자동차 배출가스로 인한 대기오염물질의 영향을 다른 지역보다 더 많이 받을 우려가 있다. 따라서 최근 자동차 등의 인위적인 배출원에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서 사람들이 일상적으로 이용하는 도로변과 고농도 노출될 우려가 있는 터널내에서 입결별 미세먼지를 포집하여 이에 함유된 금속원소 성상 및 오염 수준을 분석하고, 요인분석을 통해 지점 특성 및 입경별 금속원소 함유 특성을 평가하였다. 본 논문은 도로변지역을 2008년 10월~2009년 6월까지, 터널지역은 2011년 3월에 미세입자를 포집하여, 입경별 15종의 금속원소 성분을 ICP-MS로 측정하였다. 도로변의 입경별 미세입자 농도는 <0.056㎛, 0.056~0.1㎛, 0.1~0.18㎛, 0.18~0.32㎛, 0.32~0.56㎛, 0.56~1.0㎛, 1.0~1.8㎛, 1.8~3.2㎛, 3.2~5.6㎛, 5.6~10.0㎛ 각각 2.95± 1.12㎍/㎥, 2.76±1.70㎍/㎥, 3.93± 2.47㎍/㎥, 5.69± 4.33㎍/㎥, 4.15± 2.83㎍/㎥, 3.47± 2.49㎍/㎥, 5.84± 3.75㎍/㎥, 5.03± 2.86㎍/㎥, 3.12± 1.48㎍/㎥, 1.10± 0.49㎍/㎥, 2.00± 1.59㎍/㎥ 수준이었으며, 터널은 이에 비해 2~6배 높게 측정되었다. 도로변 및 터널 지점 모두 0.18 ~ 0.32㎛와 1.8 ~ 3.2㎛의 입경에서 가장 높은 농도를 보이는 이산형 분포를 나타내었다. 도로변 입경에 따른 금속원소 농도는 Ca> Zn> S> Na> P> K의 순으로 노출되었고, 터널의 경우 Na> K> Ba> Ca> Zn> Al의 순으로 측정되었다. Pb와 Se를 제외한 금속원소들은 입경별 기여율이 극미세입자는 10~20%, 미세입자는 40~50%, 조대입자는 30% 이내 수준이었다. 도로변 Pb과 터널내 Se 미세입자의 기여율은 각각 약 85%와 70%로 다른 금속 성분에 비해 높은 기여율로 분석되었다. 계절에 따른 입경별 노출 수준은 P, S, Ni, Cu, Fe의 제외하고 대체로 겨울이 다른 계절에 비해 높은 노출수준을 보였으며, Cu, Fe은 봄이 높은 수준으로 조사되었다. 주성분 분석을 통해 도로변 조대입자와 미세입자의 경우 Ni, Zn, Ni, K, V이 높은 요인적재량을 나타내었고, 이들 성분은 흙먼지나 토양성분과 관련 깊은 것으로 판단되며, 극미세입자의 경우 Cu, Pb, Fe, Ti이 높은 요인적재량을 나타났고, 자동차배출 및 유류 연소 등에 영향을 받는 것으로 인위적 영향을 받고 있음을 의미한다. 이상과 같이 입경별에 따른 미세입자 금속원소의 노출수준을 조사하였고, 다변량 통계기법인 주성분 분석을 통해 금속원소의 유사한 특성을 파악하였다. 국내 오염원프로파일이 없는 실정이라 다소 구체적인 오염원을 파악하지 못하는 제한점이 있었다. 명확한 오염원을 확인하기 위해서는 대기 중 측정 데이터의 확보와 지역별 배출량 데이터 등과 연계하여 오염원을 규명하는 연구들이 필요하다고 판단되어진다.