서울시 도로변 초미세먼지 전구 성분 및 초미세먼지 2차 생성물과의 관계 :Relationship between the secondary products of ultrafine particles and the characteristics of ultrafine particles gas-phase precursors in Seoul

박채형

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박채형 (목포대학교, 목포대학교 대학원)

지도교수: 배민석

발행연도: 2022

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2022

서울시 도로변 초미세먼지 전구 성분 및 초미세먼지 2차 생성물과의 관계

박채형 환경공 2022.01 학위논문

2021

서울시 도로변 전구성분의 특성 및 초미세먼지 2차 생성물과의 관계

박채형 , 오세호 , 송명기 외 5명 한국대기환경학회 학술대회논문집 2021.10 학술대회자료

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초미세먼지 (PM2.5)의 약 50%까지 차지하는 유기성분은 현 분석기술로 모든 화학적 성분을 모두 밝힐 수 없다는 한계가 있어, 유기지표성분을 중심으로 한 유기탄소의 발생원인 연구가 활발히 진행되고 있다. 초미세먼지 내 탄소성분은 유기탄소와 원소탄소로 구성되며, 1차 및 2차 입자로 분류되는 PM2.5는 SO2, NO2, NH3 및 휘발성유기화합물 (VOCs) 등의 전구성분에 의해 새로운 미립자 (new particle formation, NPF)를 생성한다. NO3-, SO42-, NH4+, K+ 등의 수용성 이온은 PM2.5 중량의 20 ~ 60%를 차지하고 있는 것으로 알려져 있다. 수용성 이온성분은 2차 무기 에어로졸 (scondary inorganic aerosol, SIA) 형성 과정을 이해하는데 중요하다. 따라서 본 연구에서는 도로변의 전구성분과 2차 생성물과의 관계 분석을 위해 서울시 내 광화문과 복정역 두 측정지점에서 총 세 번 측정하였으며, 기상 및 가스상 성분의 실시간 측정과 준 실시간 필터포집을 통해 포집된 입자상 물질을 분석하였다. 분석 결과 PM2.5의 평균 농도는 겨울 복정역(25.15 μg/m3), 여름 광화문(20.66 μg/m3), 여름 복정역(12.56 μg/m3) 순으로 높게 나타났다. 수용성유기탄소 (water soluble organic carbon, WSOC) 평균 농도는 여름 광화문, 복정역, 겨울 복정역에서 각각 2.04μg/m3, 1.40μg/m3, 6.69μg/m3로 나타났다. 2차 생성을 대표하는 비식생연소기원 수용성유기탄소 (water soluble organic carbon-non biomass burning, WSOCnbb)의 평균 농도는 여름 광화문 1.89μg/m3, 여름 복정역 1.31μg/m3, 겨울 복정역 5.37μg/m3로 겨울 복정역에서 가장 높게 나타났다. VOCs 성분들로 PMF 수용모델을 수행한 결과 여름 광화문과 복정역에서는 Benzene, toluene, ethylbenzene, xylene (BTEX)성분이 높은 기여도를 나타냈으며, 겨울 복정역에서는 할로겐족에 해당하는 성분이 높은 기여도를 나타냈다. 또한, NH3와 NH4+의 농도는 겨울 복정역에서 각각 11.65ppb, 2.84μg/m3로 가장 높게 나타났다. DTT분석을 통한 독성강도에서도 겨울 복정역에서 가장 높게 나타났다. 본 연구에서 가스상 전구성분에 의한 2차산물의 생성의 측정소별, 계절별 차이를 확인하였고, 독성과의 상관성도 분석하였다.

Organic components, which account for up to about 50% of ultrafine dust(PM2.5), have an analytical limitation for all chemical components based on the current analysis technology. PM2.5 can be classified as primary and secondary particles generates new particles(NPF) by all components such as SO2, NO2, NH3, and Volatile Organic Compounds(VOCs). The carbon component consists of organic carbon and elemental carbon. Water-soluble ions such as NO3-, SO42-, NH4+, and K+ are known to account for 20 ~ 60% of the weight of PM2.5. The water-soluble ionic component is important for understanding the secondary inorganic aerosol(SIA) formation process. Therefore, in this study, a total of three measurements were performed at two measurement points, Gwanghwamun and Bokjeong stations in Seoul to analyze the relationship between all components along the road and secondary products. The ambient air is analyzed through real-time measurement and semi-real-time based on filter collections. As a result, the average concentration of PM2.5 was higher in the order of winter Bokjeong Station(25.15μg/m3), summer Gwanghwamun(20.66μg/m3), and summer Bokjeong Station(12.56μg/m3). The average concentration of water-soluble organic carbon(WSOC) was 2.04μg/m3, 1.40μg/m3, and 6.69μg/m3 in Gwanghwamun, Bokjeong stations in summer and Bokjeong stations in winter, respectively. The average concentration of water-insoluble carbon-non-biomass burning(WSOCnbb), which represents secondary production, was the highest in the winter Bokjeong area, with 1.89μg/m3 in Gwanghwamun in summer, 1.31μg/m3, and 5.37μg/m3 in winter Bokjeong area. As a result of performing the PMF model with VOCs components, Benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene (BTEX) components showed high contributions in Gwanghwamun and Bokjeong stations in summer, and components corresponding to halogen groups showed high contributions in winter Bokjeong stations. In addition, the concentrations of NH3 and NH4+ were the highest at 11.65ppb and 2.84μg/m3 in winter Bokjeong Station, respectively. The toxicity intensity through DTT analysis was also the highest in Bokjeong Station in winter. In this study, differences and correlations by measuring station and season in the production of secondary products by gas phase whole components were identified.

#초미세먼지 #초미세먼지 전구성분 #2차생성물

표 목차 ⅲ
그림 목차 ⅳ
<초록> ⅶ
제 1 장 서 론 1
1. 연구 배경 1
제 2 장 실험 방법 3
2.1 실험장소 및 실험 기간 3
2.2 대기 트레일러 구성 5
2.3 분석 방법 7
2.3.1 전체 분석 과정 7
2.3.2 분진 측정 및 분석 8
2.3.3 가스성분 분석 19
2.3.4 수용모델 (PMF) 24
2.3.5 산화 잠재력 26
제 3 장 결과 및 고찰 28
3.1 교통량 분석 28 3.2 기상분석 30
3.3 농도 현황 32
3.4 초미세먼지 성분 분석결과 34
3.5 VOC 분석결과 및 2차 초미세먼지 잠재력 37
3.6 수용모델 분석결과 39
3.7 광화문(여름) WSOCnbb에 대한 유기지표성분 및 전구성분과의 관계 47
3.8 복정역(여름) WSOCnbb에 대한 유기지표성분 및 전구성분과의 관계 48
3.9 복정역(겨울) WSOCnbb에 대한 유기지표성분 및 전구성분과의 관계 49
3.10 입경별 수농도 51
3.11 무기전구성분과의 상관성 56
3.12 산화강제력 58
제 4 장 결 론 60
참고문헌 62
71

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