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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 동종인
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수26
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오존은 생명체에 해로운 자외선 등을 흡수하는 역할을 하지만 최근 기후변화로 인한 오존의 증가는 사람의 눈을 자극하거나 호흡기에 영향을 주며 농작물에 피해를 주고 있다. 이에 따라 오존 생성에 기여하는 전구물질에 대한 연구는 증가하고 있으며 오존 생성에 기여하는 전구물질인 VOCs중에서도 산림 등 자연에서 배출되는 양이 인위적 배출원에서 배출되는 양보다 10배 이상 많고 오존생성능력(POCP) 또한 5~6배 정도 높은 것으로 밝혀졌다.
본 연구에서는 산림에서 배출되는 BVOCs의 측정을 기반으로 하여 산림 대기화학 특성을 분석하고 오존 생성과 얼마나 밀접한 연관성이 있는지 알아보기 위하여 서울대학교 학술림인 태화산(Taehwa Research Forest, TRF)에서 연구를 진행하였다.
TRF에서의 BVOCs의 배출특성을 알아보기 위하여 계절별 집중관측을 실시하였으며 측정 결과를 바탕으로 계절별 농도변화와 일변화 특성 및 기상 요소와 관련된 BVOCs의 거동 특성을 분석하였으며 오존 및 1차 오염물질의 상시 모니터링을 통하여 산림 내 대기 화학특성을 분석하고 오존과 NOx를 비교 분석을 하여 오존생성에 미치는 영향을 알아보았다. 이를 바탕으로 TRF에서 오존 생성에 영향을 주는 BVOCs에 대하여 상관성 분석을 실시하였다.
연구 결과 isoprene과 MVK+MACR은 여름철에 높게 나타났으나 monoterpene은 봄철에 높게 나타났는데 이는 침엽수의 성장속도가 봄철에 활발하기 때문으로 판단된다. 또한 일변화에서는 일출과 함께 증가하여 오후에 최대 농도를 보이는 isoprene과 MVK+MACR에 비해 monoterpene은 오후에 증가하기 시작하여 새벽에 높은 농도를 나타내는 것으로 나타났다.
오존은 전 기간 중 5월 중순부터 장마 전인 6월 중순까지 높게 나타났는데 이 기간 동안 최대 140ppb를 나타내기도 하였다. 인위적인 배출원에서 주로 배출되는 이산화황과 일산화 탄소는 난방연료의 소비가 증가하는 겨울에 높은 농도를 나타내었다. 또한 오존은 NOx의 농도가 증가하면서 급격히 증가하기 시작하여 충분한 라디칼과 자외선 등에 의해 15~16시에 광화학 반응이 활발해지며 일변화 중 가장 높은 농도를 나타내었고 NO2/NOx는 0.94로 도심보다 산림에서 NO에서 NO2로의 전환이 빠르고 효율적임을 알 수 있었다.
NOx limited인 TRF에서 측정기간 동안 오존과 isoprene의 상관관계를 비교한 결과는 R2이 약 0.4로 낮은 상관성을 보였으나 일변화를 비교해 보았을 때 isoprene이 활발히 생성되는 오전 6시부터 18시까지의 상관성 분석 결과 R2는 약 0.9로 뚜렷한 상관성을 보였다. 반면에 monoterpene은 오후에 증가하기 시작하여 밤늦게 오존을 감소시키며 상관성 분석 결과 음의 상관성을 보였다. 산림은 오존을 형성하는 것뿐만 아니라 오존을 억제하는 상반된 반응특성이 있음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 산림에서 배출되는 BVOCs의 측정을 기반으로 하여 산림 대기화학 특성을 분석하고 오존 생성과 얼마나 밀접한 연관성이 있는지 알아보기 위하여 서울대학교 학술림인 태화산(Taehwa Research Forest, TRF)에서 연구를 진행하였다.
TRF에서의 BVOCs의 배출특성을 알아보기 위하여 계절별 집중관측을 실시하였으며 측정 결과를 바탕으로 계절별 농도변화와 일변화 특성 및 기상 요소와 관련된 BVOCs의 거동 특성을 분석하였으며 오존 및 1차 오염물질의 상시 모니터링을 통하여 산림 내 대기 화학특성을 분석하고 오존과 NOx를 비교 분석을 하여 오존생성에 미치는 영향을 알아보았다. 이를 바탕으로 TRF에서 오존 생성에 영향을 주는 BVOCs에 대하여 상관성 분석을 실시하였다.
연구 결과 isoprene과 MVK+MACR은 여름철에 높게 나타났으나 monoterpene은 봄철에 높게 나타났는데 이는 침엽수의 성장속도가 봄철에 활발하기 때문으로 판단된다. 또한 일변화에서는 일출과 함께 증가하여 오후에 최대 농도를 보이는 isoprene과 MVK+MACR에 비해 monoterpene은 오후에 증가하기 시작하여 새벽에 높은 농도를 나타내는 것으로 나타났다.
오존은 전 기간 중 5월 중순부터 장마 전인 6월 중순까지 높게 나타났는데 이 기간 동안 최대 140ppb를 나타내기도 하였다. 인위적인 배출원에서 주로 배출되는 이산화황과 일산화 탄소는 난방연료의 소비가 증가하는 겨울에 높은 농도를 나타내었다. 또한 오존은 NOx의 농도가 증가하면서 급격히 증가하기 시작하여 충분한 라디칼과 자외선 등에 의해 15~16시에 광화학 반응이 활발해지며 일변화 중 가장 높은 농도를 나타내었고 NO2/NOx는 0.94로 도심보다 산림에서 NO에서 NO2로의 전환이 빠르고 효율적임을 알 수 있었다.
NOx limited인 TRF에서 측정기간 동안 오존과 isoprene의 상관관계를 비교한 결과는 R2이 약 0.4로 낮은 상관성을 보였으나 일변화를 비교해 보았을 때 isoprene이 활발히 생성되는 오전 6시부터 18시까지의 상관성 분석 결과 R2는 약 0.9로 뚜렷한 상관성을 보였다. 반면에 monoterpene은 오후에 증가하기 시작하여 밤늦게 오존을 감소시키며 상관성 분석 결과 음의 상관성을 보였다. 산림은 오존을 형성하는 것뿐만 아니라 오존을 억제하는 상반된 반응특성이 있음을 알 수 있었다.
목차
목 차제 1 장 서 론 1제 1 절 연구 배경 및 목적 1제 2 절 연구 내용 및 범위 4제 2 장 이론적 고찰 6제 1 절 생물학적 VOCs (BVOCs) 61. BVOCs 정의 62. BVOCs 환경학적 영향 83. BVOCs 배출 요인 124. BVOCs 배출 현황 15제 2 절 오존 161. 오존의 특성 162. 오존의 광화학 반응 및 Mechanism 172.1 대류권에서의 Hydroxyl radical(OH·) 생성 172.2 대류권에서의 오존 생성 183. 오존 생성의 지표 213.1 광화학 오존 생성 능력 213.2 최대반응성증분 233.3 최대 오존 등농도 곡선 25제 3 장 연구 방법 27제 1 절 측정지점 및 현황 27제 2 절 측정 및 분석 방법 301. AQMS(Air Quality Measurement System) 302. PTR-MS(Proton Transfer Reaction Mass Spectrometer) 31제 4 장 결과 및 고찰 33제 1 절 산림 내 BVOCs의 배출 특성 331. BVOCs의 계절 변화 특성 332. BVOCs의 일변화 35제 2 절 산림 내 오존 등 가스상 물질의 분포 특성 381. 계절 변화 특성 382. 오존과 질소산화물 42제 3 절 BVOCs와 오존과의 상관관계 44제 5 장 결 론 50참 고 문 헌 53Abstract 59
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