춘천시 대기 중 PM2.5 내 유기 탄소의 농도 특성 및 배출원 평가 :Fine Paraticulate Organic Carbon in Chuncheon, Korea : Concentrations and Source Identification

박종민

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박종민 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수: 한영지

발행연도: 2017

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이용수11

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2017

춘천시 대기 중 PM2.5 내 유기 탄소의 농도 특성 및 배출원 평가

박종민 환경 2017.01 학위논문

2016

HPLC를 이용한 춘천시 대기 중 PM_2.5 내 PAHs 농도 특성

박종민 , 한영지 , 변진여 한국분석과학회 학술대회 2016.05 학술대회자료

2015

춘천시 대기 중 PM_2.5 내 PAHs 농도 특성

박종민 , 한영지 한국대기환경학회 학술대회논문집 2015.11 학술대회자료

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본 연구는 PM2.5 성분 중 유기 탄소의 농도가 다른 도시에 비해 높은 농도를 나타내어 춘천의 PM2.5 내 유기 탄소 농도 증가에 영향을 미치는 주요 배출원을 파악하기 위해 실시되었다. 2012년 4월부터 2015년 8월까지 PM2.5 시료를 채취하여 PM2.5 질량 농도를 측정하고 PM2.5 내 유기 탄소의 농도를 분석하였다. 대기 중 PM2.5 농도는 27.8±18.8 ㎍/㎥로 연평균 기준치를 초과하는 높은 농도가 나타났다. OC와 EC 농도는 각각 7.8±4.6 ㎍/㎥, 1.2±0.9 ㎍/㎥로 나타났다. POC와 SOC의 농도를 추정한 결과 각각 4.7±3.1 ㎍/㎥, 3.4±2.7 ㎍/㎥로 나타났으며 OC에 대한 비율은 각각 58.9%, 43.1%를 차지하였다. SOC는 다른 지역과 비교하였을 때 낮은 비율을 나타내었으며 대기 중 2차 생성 반응으로 인한 유기탄소에 대한 영향은 적은 것으로 나타났다. WSOC 농도는 4.0±1.8 ㎍/㎥으로 겨울철 농도는 증가하고 여름철은 감소하였다. 그리고 WSOC/OC의 평균은 0.51로 봄과 겨울이 여름보다 높았다. PAHs 농도는 7.6±8.9 ng/㎥로 나타났으며 IcP, Phe 및 Chr이 각각 20.3%, 11.4% 그리고 11.3%로 높게 나타났다. 춘천은 높은 OC/EC ratio(7.7)과 OC와 EC가 좋은 상관성(R=0.79, p<0.0001)을 나타냈으며 이것은 자동차 연소 외 1차 배출원의 영향을 받는 것으로 나타났다. 평균 WSOC/OC ratio는 0.51로 나타났으며 WSOC와 OP, POC와의 상관성이 나타나 생체 소각의 영향을 받는 것으로 나타났다. KBB와 OC는 상관성을 보였으며 이것은 생체 소각으로 인한 1차 배출원의 영향을 받는 것으로 나타났다. PAHs는 고리 개수와 Diagnostic ratio를 사용하여 배출원 추정을 하였을 때 석탄 연소 및 생체 소각의 영향을 받는 것으로 추정되었다. 상위 10% OC/EC ratio 시료의 경우 POC와 SOC가 좋은 상관성을 나타내었으며 이것은 중장거리 이동에 대한 영향을 받는 것으로 판단 할 수 있다. 또한 서울과 춘천의 PM10 농도도 좋은 상관성을 보여 풍상지역인 서울의 대기오염물질이 춘천에 영향을 미친다고 판단하였다. 결론적으로 춘천의 높은 유기 탄소 농도에는 생체 소각과 중장거리 이동에 의한 영향을 받으며 대기 중 2차 생성 반응에 의한 영향은 적은 것을 알 수 있었다.

In this study, atmospheric organic carbon (OC) concentrations in PM2.5 have been higher than those measured in urban and/or industrial areas. This study was initiated to identify the major causes enhancing the OC concentrations. PM2.5 and its OC concentrations were measured at Chuncheon in Korea from April, 2012 to August, 2015. Average PM2.5 concentration was 27.8±18.8 ㎍/㎥, exceeding the annual PM2.5 standard of 25 ㎍/㎥. Average OC and elemental carbon (EC) concentrations were 7.8±4.6 ㎍/㎥ and 1.2±0.9 ㎍/㎥, respectively. Average primary organic carbon (POC) and secondary organic carbon (SOC) concentrations were 4.7±3.1 ㎍/㎥ and 3.4±2.7 ㎍/㎥, respectively. SOC fraction was accounting for 43.1%. however, the SOC fraction have been reported to be lower than those measured in other cities, suggesting that the influences of secondary formation were no significant. The mean concentrations of WSOC were 4.0±1.8 ㎍/㎥ with increased values in winter and decreased values in summer, and WSOC/OC ratios (mean: 0.51) were higher in spring and winter than in summer. Average total PAHs concentration was 7.6±8.9 ng/㎥ and the average concentrations of individual PAH have the decreasing order of IcP (20.3%) > Phe (11.4%) > Chr (11.3%). In this study, high OC/EC ratio (7.7) and good correlation between EC and OC (R = 0.79, p<0.0001) were found, suggesting that OC and EC were likely to have similar sources and it was primary emissions source such as biomass burning except vehicle source. Average WSOC/OC ratio was 0.51 and good correlation between WSOC and OP, POC were found, suggesting that biomass burning was possibly important for WSOC formation. Correlation between KBB and OC were found, suggesting that the influences of biomass burning were significant. PAHs were estimated to be influenced by coal combustion and biomass burning when source estimateds were made using the PAHs ring number and the diagnostic ratio. strong correlation between POC and SOC for the samples of the top 10% OC/EC ratio, suggesting that long-range transport of SOC precursors as well and EC and POC was postulated to be important in this city. Good correlation between PM10 concentrations in Seoul and Chuncheon were found, suggesting that air pollutant of Seoul was postulated to be important in this city. Conclusion, the influences of biomass burning and long-range transport were significant, while, secondary formation were no significant.

#PM2.5 #유기 탄소 #2차 유기 탄소 #수용성 유기 탄소 #다환방향족탄화수소 #생체 소각

목 차 ⅳ
List of Tables ⅵ
List of Figures ⅶ
Ⅰ. 서 론 1
1. 연구배경 1
2. PM2.5 구성 성분 4
3. 배출원 추정 방법 10
4. 연구 목적 13
Ⅱ. 연구 방법 15
1. 시료 채취 15
2. 분석 방법 16
1) 탄소 성분 16
2) 이온 성분 19
3) 미량 원소 19
3. 정도 관리(QA/QC) 20
Ⅲ. 결과 및 고찰 22
1. PM2.5의 농도 22
2. 유기 탄소의 농도 및 계절 특성 26
1) 열광학적 탄소 성분 농도 및 특성 26
2) EC 추적자 방법을 사용한 2차 유기 탄소 추정 30
3) 수용성 유기탄소 33
4) 다환방향족탄화수소 35
3. 배출원 평가 39
1) 유기 탄소와 원소 탄소를 사용한 배출원 평가 39
2) EC 추적자 방법을 사용한 배출원 평가 44
3) K 추적자 방법을 사용한 배출원 평가 47
4) PAHs 고리 개수와 Diagnostic ratio에 따른 배출원 평가 50
5) 상위 10% OC/EC ratio 시료에 따른 배출원 평가 54
Ⅳ. 결론 56
Ⅴ. 참고문헌 57
Abstract 70

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