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Climate Change: Key Indicators

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대기환경기준 : 환경부 발췌자료 (http://www.me.go.kr)

   

대기환경기준

Ⅰ. 대기환경기준

1. 국내대기환경기준

설 정 항 목

  

기 준

아황산가스(SO₂)

  

연간평균치 0.03ppm이하, 24시간평균치 0.14ppm이하

1 시간평균치 0.25ppm

일산화탄소(CO)

  

8시간평균치 9ppm이하, 1시간평균치 25ppm이하

이산화질소(NO₂)

  

연간평균치 0.05ppm이하, 24시간평균치 0.08ppm이하, 1시간평균치 0.15ppm이하

먼 지

총먼지

(TSP)

연간평균치 150㎍/㎥이하, 24시간평균치 300㎍/㎥

  

미세먼지

(PM-10)

연간평균치 80㎍/㎥이하, 24시간평균치 150㎍/㎥

오 존(O₃)

  

8시간평균치 0.06ppm이하, 1시간평균치 0.1ppm이하

납(Pb)

  

3개월평균치 1.5㎍/㎥이하

※ 단기기준은 년간 3회이상 초과하여서는 안됨

※ 미세먼지는 입자의 크기가 10㎛이하인 먼지를 말함

2. 각국의 대기환경기준

구 분

  

한 국

미 국

캐나다

이태리

스위스

터 키

일 본

SO2

(ppm)

년 평균

24시간 평균

1시간 평균

0.03

0.14

0.25

0.03

0.14

-

0.02

0.11

0.34

0.03

0.10

-

0.01

0.04

-

0.06

0.15

-

-

0.04

0.10

TSP

(㎍/㎥)

년 평균

24시간 평균

1시간 평균

150/*80

300/*150

-

*50

*150

-

*70

*120

-

150

300

-

*70

*150

-

-

300

-

-

*100

*200

O3

(ppm)

년 평균

8시간 평균

1시간 평균

-

0.06

0.10

-

0.08

0.12

0.015

0.025

0.08

-

-

0.10

-

-

0.06

-

-

0.12

-

-

0.06

NO2

(ppm)

년 평균

24시간 평균

1시간 평균

0.05

0.08

0.15

0.053

-

-

0.05

0.11

0.21

-

-

0.11

0.02

0.04

0.05/30분

0.05

-

0.16

-

0.04-0.06

-

CO

(ppm)

년 평균

8시간 평균

1시간 평균

-

9

25

-

9

35

-

13

31

-

9

35

7

-

-

-

9

26

10

20

-

HC

(ppm)

년 평균

1시간 평균

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0.26

-

-

Pb

(㎍/㎥)

  

1.5/3개월

1.5/3개월

-

2.0/년

1.0/년

-

-

   

   

구 분

  

태 국

싱가포르

대 만

홍 콩

WHO

권고기준

EC

권고기준

SO2

(ppm)

년 평균

24시간 평균

1시간 평균

0.04

0.11

-

0.03

0.14

-

0.03

0.10

0.25

0.03

0.13

0.31

0.015-0.023

0.04-0.06

-

0.015-0.023

0.04-0.06

-

TSP

(㎍/㎥)

년 평균

24시간 평균

1시간 평균

100

330

-

75/*50

260/*150

-

130/*65

250/*125

-

80/*55

260/*180

-

60-90

150-230/*70

-

-

-

-

O3

(ppm)

년 평균

8시간 평균

1시간 평균

-

-

0.10

-

0.03

0.12

-

0.06

0.12

-

-

0.12

-

0.05-0.06

0.08-0.10

-

0.06

-

NO2

(ppm)

년 평균

24시간 평균

1시간 평균

-

-

0.17

0.05

-

0.10-0.17

0.05

-

0.25

0.04

0.08

0.16

-

0.08

0.21

-

-

0.07

CO

(ppm)

24시간 평균

8시간 평균

1시간 평균

-

17

44

-

9

35

-

9

35

-

9

26

-

9

26

-

-

-

HC

(ppm)

년 평균

1시간 평균

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Pb

(㎍/㎥)

  

10/24시간

1.5/3개월

1.0/1개월

1.5/3개월

0.5-1.0/년

-

비 고 : TSP 란의 * 는 입경이 10㎛ 이하인 입자 즉 미세먼지(PM10)의 환경기준임

(다만, 스위스는 침강속도가 10cm/s이하인 미세부유분진을 대상)

둁 프랑스는 EC기준(CO는 WHO기준)을 인용

둁 영국은 EC기준(NO2, SO2, Pb)과 WHO기준(CO, O3 및 기타)을 인용

   

Ⅱ. 배출허용기준

1. 대기환경기준을 달성하기 위한 주요 수단인 배출허용기준은 개별적인 오염물질배출시설에 적용되는 규제기준으로서 오염물질배출의 최대허용치 혹은 최대허용농도라고 할 수 있다.

배출허용기준은 오염물질에 대한 직접규제수단중 가장 핵심이 되는 것으로 환경기준과 배출허용기준은 목적과 수단이라는 상호관계가 있으므로 배출허용기준은 환경기준에 따라 달라질 수 있다.

대기오염물질 배출허용기준은 황산화물등 26개 오염물질에 대하여 배출허용기준이 설정되어 있고, 1991년 2월 2일 대기환경보전법시행규칙 제정시 종전의 환경보전법상의 아황산가스, 먼지 등 26개 대기오염물질 배출허용기준을 20~80% 강화하였으며, 업계의 기술 및 대처능력을 감안하여 배출허용기준 적용기간을 1991년 2월 2일부터 1994년 12월 31일까지, 1995년 1월 1일부터 1998년 12월 31일까지,1999년 1월 1일이후 등 3단계로 하여 예시제를 도입, 시행함으로써 1999년이후에는 미국, 일본 등 선진국 수준의 배출허용기준에 도달되도록 하였다.

1994년 12월 31일까지인 1단계 적용기준을 제외한 그 이후의 적용기준은 다음과 같다.

< 가스상물질 >

   

오염물질

배 출 시 설

적용기간 및 배출허용기준

  

  

  

1998년12월31일까지

1999년1월1일이후

암모니아

가. 화학비료 제조시설

100ppm 이하

50ppm 이하

  

나. 안료 및 염료 제조시설

70ppm 이하

70ppm 이하

  

다. 기타시설

200ppm 이하

100ppm 이하

일산화탄소

가.발전시설 또는 일반보일러

  

  

  

   

   

⑴액체연료시설

350⑷ppm이하

350⑷ppm이하

  

⑵고체연료시설

400⑹ppm이하

400⑹ppm이하

  

나. 소각시설 또는 소각보일러

600⑿ppm이하

600⑿ppm이하

  

다. 시멘트제조시설중 소성로

600⑿ppm이하

600⑿ppm이하

  

라. 기타시설

700ppm이하

700ppm이하

염화수소

가. 염산제조시설

15pm 이하

6pm 이하

  

나. 인산제조시설

2ppm 이하

0.6ppm 이하

  

다. 화학비료제조시설

10ppm 이하

10ppm 이하

  

라. 금속의 표면처리시설중 산처리시설

5ppm 이하

5ppm 이하

  

마. 소각시설 또는 소각보일러

60⑿ppm 이하

50⑿ppm 이하

  

바. 유리 및 유리제품제조시설중 용융·용해시설

2ppm 이하

0.6ppm 이하

  

사. 폐염산재생시설

-

15ppm이하

  

아. 기타시설

6ppm 이하

6ppm 이하

염 소

가. 소각시설 또는 소각보일러

60⑿ppm 이하

60⑿ppm 이하

  

나. 기타시설

10ppm 이하

lbs 10ppm 이하

황산화물

(SO2로서)

가.일반보일러

⑴ 액체연료사용시설

㈎ 저황유사용지역

  

  

  

   

   

1) 1.0%이하

540⑷ppm이하

540⑷ppm이하

  

2) 0.5%이하

270⑷ppm이하

270⑷ppm이하

  

3) 0.3%이하

-

180⑷ppm이하

  

㈏ 기타지역

1950⑷ppm이하

540⑷p

⑵고체연료사용시설(액체연료혼합시설)

  

  

   

   

㈎ 고체연료사용규제지역

250⑹ppm이하

250⑹ppm이하

㈏ 기타지역

1) 국내에서 생산되는 무연탄을 사용하는 시설

  • 700⑹ppm이하
  • 500⑹ppm이하

   

2) 기타 고체연료사용시설

500⑹ppm이하

250⑹ppm이하

나. 발전시설

⑴기존발전시설('96.6.30이전에 설치되었거나 설치중인 시설)

  

  

   

   

㈎액체연료사용시설

1)설비용량400㎿이상

   

1,200⑷ppm이하

   

150⑷ppm이하

2)설비용량400㎿미만 100㎿이상

540⑷ppm이하

180⑷ppm이하

3)설비용량100㎿미만

540⑷ppm이하

270⑷ppm이하

㈏고체연료사용시설

(액체연료혼합시설포함)

  

  

   

   

1)국내에서 생산되는 무연탄을 사용하는 시설

가)설비용량 50㎿이상

   

1,650⑹ppm이하

   

150⑹ppm이하

나)설비용량 50㎿미만

1,200⑹ppm이하

270⑹ppm이하

다)강원도 영월지역 및 전북군산지역

1,200⑹ppm이하

700⑹ppm이하

2)유연탄 사용 시설

  

  

   

   

가)설비용량 500㎿이상

500⑹ppm이하

150⑹ppm이하

나)설비용량 500㎿미만

500⑹ppm이하

270⑹ppm이하

⑵신규발전시설

(기존 발전시설을 증설·개축하는 시설과 '96.7.1이후 설치하는 시설)

  

  

   

   

㈎ 액체연료사용시설

120⑷ppm이하

120⑷ppm이하

㈏ 고체연료사용시설

120⑹ppm이하

120⑹ppm이하

 

  

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

⑶ 국내에서 생산되는 석유 코크스 사용시설

700⑹ppm이하

270⑹ppm이하

  

⑷ 기타 고체연료 사용시설

500⑹ppm이하

270⑹ppm이하

  

다. 금속의 용융, 제련, 열처리시설중 배소로, 용광로, 용선로

650ppm이하

650ppm이하

  

라. 황산제조시설

(1)황연소 황산제조시설

   

300⑻ppm이하

   

300⑻ppm이하

  

(2)기타 황산제조시설

200⑻ppm이하

300⑻ppm이하

  

마. 화학비료 제조시설중 혼합·반응·정제 및 농축시설

350⑷ppm이하

350⑷ppm이하

  

바. 석유정제시설중 가열시설, 탈황시설, 폐가스 소각시설

500⑷ppm이하

300⑷ppm이하

  

사. 코크스제조시설

150⑺ppm이하

150⑺ppm이하

  

아. 소각시설 또는 소각보일러

300⑿ppm이하

300⑿ppm이하

  

자. 기타시설

500ppm이하

500ppm이하

질소산화물

(NO2로서)

   

   

   

   

   

가.액체연료사용시설

⑴ 발전용내연기관

   

1,400⒀ppm이하

   

950⒀ppm이하

  

⑵ 기타시설

250⑷ppm이하

250⑷ppm이하

  

나.고체연료사용시설

350⑹ppm이하

  

  

   

(1)시멘트제조시설중 소성로

  

   

350⒀ppm이하

  

(2)소결로

  

   

220⒂ppm이하

  

(3)기타시설

  

   

350⑹ppm이하

  

다.기체연료사용시설

(발전시설에 한한다

  

  

  

   

   

⑴발전용 내연기관

500⒀ppm이하

500⒀ppm이하

  

⑵기타 발전시설

400ppm이하

400ppm이하

  

라.기타시설

200ppm이하

200ppm이하

이황화

탄 소

가.인견사제조시설

100ppm이하

80ppm이하

  

나.기타시설

30pm이하

30pm이하

포 름

알데히드

모든배출시설

20ppm이하

20ppm이하

황화수소

가.석유정제시설중 가열시설, 탈황시설, 폐가스소각시설

6ppm이하

6ppm이하

  

나.펄프제조시설

5ppm이하

5ppm이하

  

다.기타시설

15ppm이하

15ppm이하

불소화합물

(F로서)

가. 도기, 자기, 토기, 구조점토, 내화물제조시설중 용융, 용해, 소성시설

10?ppm이하

5?ppm이하

  

나. 습식인산 제조시설, 복합비료제조시설 및 인광석, 형석의 용융, 용해, 소성시설, 불소화합물 제조시설

5ppm이하

5ppm이하

  

다. 과린산암모늄 제조시설

4ppm이하

4ppm이하

  

라. 기타시설

3ppm이하

3ppm이하

시안화수소

모든 배출시설

10ppm이하

10ppm이하

브롬화합물

(Br로서)

모든 배출시설

5ppm이하

5ppm이하

벤젠화합물

(C6H6로서)

모든 배출시설

50ppm이하

50ppm이하

페놀화합물

(C6H5OH)

모든 배출시설

10ppm이하

10ppm이하

수은화합물

(Hg로서)

모든 배출시설

5㎎/S㎥이하

5㎎/S㎥이하

비소화합물

(As로서)

모든 배출시설

3ppm이하

3ppm이하

염화비닐

< 신설 >

  

  

   

   

비고:

1. 배출허용기준란의( )의 표준산소농도(O2의 백분율)을 말한다

2. 황산화물의 자의 기타시설중 액체 또는 고체연료를 사용하는 간접가열시설의 경우에는 일반 보일러의 기준을 적용한다

3. 황산화물(SO2로서)의 나목 발전시설(1)기존 발전시설 (가) 액체연료사용시설3)설비용량 100㎿미만 열병합발전시설과 (2)신규발전시설 (가)액체연료사용시설의 열병합발전시설은 가목 일반보일러 (1) 액체연료사용시설의 기준을 적용한다. 다만 집단에너지 사업법에 의한 한국지역난방공사의 열병합발전시설은 나목 발전시설 (1) 기존 발전시설 (가)액체연료사용시설 3)설비용량 400㎿미만의 기준을 적용한다

4. 황산화물(SO2로서) 의 나목 발전시설 ⑴기존발전시설 ㈏고체연료사용시설 2) 유연탄사용시설 가) 설비용량 500㎿이상의 보령화력발전소 1,2호기, 호남화력발전소, 삼천포화력발전소는 나목 발전시설 (1)기존발전시설 (나)고체연료사용시설 2) 유연탄사용시설 나)설비용량 500㎿미만의 기준을 적용한다

5. 일산화탄소의 라목 기타시설에서 소결로는 이를 제외한다.

6. 집단에너지사업법의 규정에 의한 지역난방 열병합발전시설중 영제37조제3항의 규정에 의하여 환경부장관으로부터 청정연료외의 연료사용을 인정받은 시설(안산지역)에 대하여는 질소산화물(NO2로서)에 관하여 200⑷ppm이하의 기준을 적용한다

7. 보령화력발전소 5·6호기, 태안화력발전소3·4호기, 하동화력발전소 2·3·4호기 및 당진화력발전소 1호기의 발전시설에 대하여는 1999년6월30일까지 황산화물에 관하여 500⑹ppm이하의 기준을 적용한다

8. 국내에서 생산되는 석유코크스를 사용하는 발전시설에 대하여는 2000년12월31일까지 황산화물에 관하여 500⑹ppm이하의 기준을 적용한다

< 입자상 물질 >

오염물질

배 출 시 설

적용기간 및 배출허용기준

  

  

  

1998년12월31일까지

1999년1월1일이후

먼 지

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

가. 발전시설 또는 일반보일러

(1) 액체연료 사용 시설

  

  

  

   

   

(가) 배출가스량이 200,000m3/hr이상인 시설

60⑷㎎/S㎥이하

40⑷㎎/S㎥이하

  

(나) 배출가스량이 30,000m3/hr 이상 200,000 m3/hr 미만인 시설

100⑷㎎/S㎥이하

50⑷㎎/S㎥이하

  

(다) 배출가스량이 6,000m3/hr 이상 30,000 m3/hr 미만인 시설

150⑷㎎/S㎥이하

100⑷㎎/S㎥이하

  

(라) 배출가스량이 6,000m3/hr미만인 시설

200⑷/S㎥이하

150⑷/S㎥이하

  

(2) 고체연료 사용시설(액체연료 혼합시설 포함)

  

  

  

   

   

(가) 배출가스량이 30,000m3/hr이상인 시설

100⑹㎎/S㎥이하

50⑹㎎/S㎥이하

  

(나) 배출가스량이 6,000m3/hr이상 30,000m3/hr 미만인 시설

150⑹㎎/S㎥이하

50⑹㎎/S㎥이하

  

(다) 배출가스량이 6,000m3/hr미만인 시설

200⑹㎎/S㎥이하

150⑹㎎/S㎥이하

  

나. 소각시설 또는 소각보일러

(1)배출가스량이 40,000m3/hr이상인 시설

   

80⑿㎎/S㎥이하

   

80⑿㎎/S㎥이하

  

(2)배출가스량이 40,000m3/hr미만인 시설

100⑿㎎/S㎥이하

100⑿㎎/S㎥이하

  

다. 금속의 용융·제련 또는 열처리 시설 중

  

  

  

   

   

(1)전기아크로(유도로포함)

20㎎/S㎥이하

  

  

   

(가)기존시설

(나)신규시설

  

   

20㎎/S㎥이하

15㎎/S㎥이하

  

(2)용광로, 용선로,배소로

50㎎/S㎥이하

50㎎/S㎥이하

  

(3)소결로

70㎎/S㎥이하

50㎎/S㎥이하

  

(4)가열로

100(11)㎎/S㎥이하

70⑾㎎/S㎥이하

  

라. 화학비료제조시설 또는 인산 및 그 화합물제조시설 중 소성시설, 건조시설

70⑽㎎/S㎥이하

50⑽㎎/S㎥이하

  

마. 석유화학제품 제조시설중 가열시설

50⑷㎎/S㎥이하

50⑷㎎/S㎥이하

  

바. 코크스 제조시설

100⑺㎎/S㎥이하

100⑺㎎/S㎥이하

  

사. 아스콘 제조시설 중 소성시설

100⑽㎎/S㎥이하

100⑽㎎/S㎥이하

  

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

아. 석유정제시설 중

  

  

  

   

   

(1)촉매재생시설

100⑹㎎/S㎥이하

70⑹㎎/S㎥이하

  

(2)탈황시설

50⑹㎎/S㎥이하

50⑹㎎/S㎥이하

  

(3)가열시설

50⑷㎎/S㎥이하

50⑷㎎/S㎥이하

  

자. 유리 및 유리제품제조시설의 용융, 용해시설중

  

  

  

   

   

(1)연속식 탱크로 또는 전기로

70⒀㎎/S㎥이하

50⒀㎎/S㎥이하

  

(2)기타시설

70㎎/S㎥이하

50㎎/S㎥이하

  

차. 도기, 자기, 토기, 구조점토, 내화물 제조시설중 용융, 용해, 소성 또는 냉각시설

100?㎎/S㎥이하

70?㎎/S㎥이하

  

카.시멘트, 석회 및 프라스트 제조시설 중

  

  

  

   

   

(1)건조시설 및 소성시설

100⒀㎎/S㎥이하

50⒀㎎/S㎥이하

  

(2)냉각시설

50㎎/S㎥이하

50㎎/S㎥이하

  

타. 석면제품 제조가공시설중

  

  

  

   

   

(1)방사,집면,탈판시설

30㎎/S㎥이하

30㎎/S㎥이하

  

(2)기타시설

100㎎/S㎥이하

100㎎/S㎥이하

  

파. 발전용 내연기관

-

40⒀㎎/S㎥이하

  

하. 기타시설

120㎎/S㎥이하

120㎎/S㎥이하

카드뮴화합물

(Cd로서)

모든 배출시설

1.0㎎/S㎥이하

1.0㎎/S㎥이하

납화합물

(Pb로서)

가.금속의 용융, 제련, 열처리시설 중 용융로, 용해로, 용광로 및 정련시설

20㎎/S㎥이하

10㎎/S㎥이하

  

나. 기타시설

10㎎/S㎥이하

5㎎/S㎥이하

크롬화합물

(Cr로서)

모든 배출시설

1.0㎎/S㎥이하

1.0㎎/S㎥이하

구리화합물

(Cu로서)

가. 구리제련 시설

20㎎/S㎥이하

20㎎/S㎥이하

  

나. 기타시설

10㎎/S㎥이하

10㎎/S㎥이하

니켈 및

그화합물

모든 배출시설

20㎎/S㎥이하

20㎎/S㎥이하

아연화합물

(Zn로서)

가. 금속 제련, 전기로 및 소각시설

30㎎/S㎥이하

30㎎/S㎥이하

  

나. 기타시설

10㎎/S㎥이하

10㎎/S㎥이하

비산먼지

모든 배출시설

1.0㎎/S㎥이하

0.5㎎/S㎥이하

매 연

모든 배출시설

링겔만비탁표

2도이하

링겔만비탁표

2도이하

비고 :

1. 배출허용기준란의 ( )는 표준산소농도(O2의 백분율)를 말한다

2. 보일러중 일반보일러, 소각보일러 및 소각시설에 적용되는 배출가스량 산정은 시설용량으로 한다. 다만, 시설의 고장 등을 대비하여 허가를 받거나 신고하여 예비로 설치된 시설의 시설용량은 포함하지 아니한다.

3. 먼지의 파의 기타시설중 액체 또는 고체연료를 사용하는 간접가열시설의 경우에는 일반보일러의 기준을 적용한다

4. 먼지의 배출시설란 라.의 건조시설중 열풍을 이용하여 직접 건조하는 시설에 대하여는 표준산소농도를 적용하지 아니한다

5. 먼지의 마 및 아(3)의 가열시설중 액체 또는 고체연료를 사용하는 간접 가열시설의 경우에는 일반보일러의 기준을 적용한다

6. 먼지란의다목⑴ 전기아크로(유도로 포함)에서 "기존시설"이라 함은 다음 각목의 시설을 말하고, "신규시설"이라 함은 기존시설외의 시설을 말한다

가. 1998년12월31일 이전에 설치된 시설

나. 1998년12월31일까지 배출시설 설치허가서 또는 배출시설 설치신고서를 제출한 시설

7. 집단에너지사업의 규정에 의한 지역난방 열병합발전시설중 영제37조제3항의 규정에 의하여 환경부장관으로부터 청정연료외의 연료사용을 인정받은 시설(안산지역)에 대하여는 먼지에 관하여 20⑷㎎/S㎥이하의 기준을 적용한다.

8. 영월화력발전소 및 군산화력발전소의 발전시설에 대하여는 2000년12월31일까지 먼지에 관하여 100⑹㎎/S㎥이하의 기준을 적용한다.

   

< 악 취 >

측 정 방 법

배 출 허 용 기 준

  

  

직 접 관 능 법

악취도 2도 이하

  

  

공 기 희 석

관 능 법

가. 배출구

(1) 공업지역내의 사업장 : 희석배율 1,000이하

(2) 기타지역내의 사업장 : 희석비율 500이하

나. 부지경계선

(1) 공업지역내의 사업장 : 희석배율 20이하

(2) 기타지역내의 사업장 : 희석배율 15이하

  

  

기기분석법

악취물질

공업지역안의 사업장

기타지역안의 사업장

  

암모니아

메칠메르캅탄

황화수소

황화메틸

이황화메틸

트리메틸아민

아세트알데히드

스티렌

5ppm이하

0.01ppm이하

0.2ppm이하

0.2ppm이하

0.1ppm이하

0.07ppm이하

0.5ppm이하

2ppm이하

2ppm이하

0.004ppm이하

0.06ppm이하

0.05ppm이하

0.03ppm이하

0.02ppm이하

0.1ppm이하

0.8ppm이하

비고:

1. 측정방법은 대기오염공정시험방법에 의하여 직접광능법 또는 공기희석관능법으로 실시하되, 부지경계선에서 채취한 시료중에 기기분석법에 규정된 8가지의 악취물질이 있다고 판단되는 경우에는 기기분석법을 병행한다. 이 경우 어느 하나의 방법에 의하여 기준을 초과할 때에는 배출허용기준을 초과한 것으로 본다.

   

2. 공기희석관능법의 측정장소는 다음과 같다.

가. 배출구의 높이가 5m이상인 경우

(1) 사업장안에 배출구외의 다른 악취배출원이 있고, 배출되는 악취물질이 암모니아·황화수소 또는 트리메틸아민인 경우 : 부지경계선 및 배출구

(2) 사업장안에 배출구외의 다른 악취 발생원이 없는 경우 : 배출구

나. 위 가. 외의 경우 : 부지경계선

   

3. 공업지역은 다음의 1에 해당하는 지역을 말한다.

가. 산업입지 및 개발에 관한 법률 제6조 내지 제8조의 규정에 의하여 지정된 국가산업단지·지방산업단지 및 농공단지

나. 수출자유지역설치법 제3조의 규정에 지정된 수출자유지역

다. 도시계획법 제17조의 규정에 의하여 지정된 공업지역중 전용공업지역 및 일반공업지역

4. 직접관능법 및 공기희석관능법·기기분석법의 악취농도별 관계는 다음과 같다.

   

   

구 분

  

악 취 농 도

  

  

  

  

3이상 4미만

4이상 5미만

5이상

직접관능법(악취강도)

  

3

4

5

공기희석 관능법

(단위:희석배율)

배출구

3,000미만

3,000이상 15,000미만

15,000이상

  

부지경계선

100미만

100이상 500미만

500이상

기기분석법

(단위:ppm)

암모니아

10미만

10이상 40미만

40이상

  

메틸메르캅탄

0.03미만

0.03미만 0.2미만

0.2이상

  

황화수소

0.7미만

0..7이상 8미만

8이상

  

황화메틸

0.8미만

0.8이상 2미만

2이상

  

이황화메틸

0.3미만

0.3이상 3미만

3이상

  

트리메틸아민

0.2미만

0.2이상 3미만

3이상

  

아세트 알데히드

1미만

1이상 10미만

10이상

  

스티렌

4미만

4이상 20미만

20이상

   

   

   

원본 위치 <http://venus.semyung.ac.kr/~jmc65/home/envidata/air/air4.htm>

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석회

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산화칼슘 =석회(생석회) 가루

   

산화칼슘은 화학기호가 CaO로 석회(생석회) 가루이다.

 석회(생석회)는 자연 상태에서 채취한 석회석 원석(=탄산칼슘=CaCO3)을 도자기 굽는 것과 같이 825℃ 이상으로 장시간 구워서 석회석 원석에 포함된 이산화탄소(CO2)를 날려 보내서 석회성분(CaO)만 남게 하여 건조 상태에서 뽀사낸 가루이고, 그 가루에 아무 것도 섞지 않았다고 해서 생석회라고 한다. 일반적으로 생석회라는 말보다 그냥 석회라고들 한다.

 이때 생석회 가루에 무엇을 첨가하느냐에 따라 석회고토(caco3mgco3), 패화석(caco3), 부산소석회, 부산석회도 되고, 그 쓰임새가 비료 등 극히 다양하다.

 그러니까 생석회는 원래는 지구상에 존재하지 않는 광물이었는데, 사람이 이용하기 위하여 석회석 원석에서 이산화탄소를 쫓아내버리고 새롭게 만들어낸 광물인 것이다.

   

고체 상태의 수산화칼슘 = 소석회

   

고체 상태의 수산화칼슘도 화학기호가 석회수와 같은 Ca(OH)2이고, 소석회이다.

 소석회는 생석회를 물에 풀어서 가라앉은 가루 부분이 아니며, 소석회는 생석회를 물에 풀어서 충분한 시간이 지난 후에 가라앉은 석회가루가 더 이상 녹지 않는 포화상태에서 그 윗부분 맑은 물 상태의 포화상태 석회수 수용액만을 따라내 물을 증발시켜 말린 백색가루이다.    Ca(OH2) + Co2 → CaCo3 + H2O↑

 고체 상태인 소석회와 액체 상태인 수산화칼슘 석회수는 성분이 같다. 그래서 소석회와 수산화칼슘의 화학식이 Ca(OH)2로 같은 것이다.

   

   

   

석회석이 생석회로 될 때는 열을 받아들여서 주위의 온도를 낮추는 흡열반응이고, 생석회가 물과 만나서 소석회가 될 때는 주위의 온도를 높이는 발열반응이고, 물에 녹아있는 소석회가 이산화탄소를 만나서 원래의 성분인 석회석(탄산칼슘)으로 될 때도 주위의 온도를 높이는 발열반응이다.

   

생석회를 물에 넣어서 소석회를 만들어본 사람은 석회가 엄청난 열을 발산한다는 것을 알 것이다. 물이 반 정도 들어차있는 드럼통 안에 생석회 가루를 부어넣으면 2~3분 후부터 부글부글 끓어오르고, 긴 막대기로 슬슬 저어주면 석회가루들이 3~4m까지 튀어 올라간다. 이 정도 같으면 석회가 폭발한다고도 할 수 있다. 그리고 그 열이 200℃ 정도까지 올라간다고 한다.

 군인들 전투식량을 불 없이도 따뜻하게 할 수 있는 것도 '석회가루와 물이 만났을 때 발생하는 발열반응'을 이용한 것이고, 등산 산악용으로 개발되고 있는 버너 없이 찬물만 부어서 끓여먹을 수 있는 컵라면도 이러한 생석회의 발열반응을 이용한 것이다.

 석회의 수용액(=석회수)은 이산화탄소를 만나면 탄산칼슘(석회석) 건데기(결정)로 석출되어 굳어지는데, 수산화칼슘이 경화하면서 발열하는 열량은 1g당 78cal이라고 한다.

   

원본 위치 <http://k.daum.net/qna/view.html?qid=3obyJ>

   

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소석회

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수산화 칼슘

위키백과, 우리 모두의 백과사전.

(소석회에서 넘어옴)

이동: 둘러보기, 찾기

수산화 칼슘(영어: Calcium hydroxide)는 Ca(OH)2의 화학식을 가진 화합물이다. 수산화기를 포함하고 있기 때문에 수용액 상에서 염기성을 띤다. 물에 잘 녹지는 않지만 이온화도(해리성)가 높은 특성이 있기 때문에 물에 녹은 수산화칼슘은 강한 염기성을 나타낸다.

[편집] 제조법

[편집] 칼슘 카바이드 가수분해법

칼슘 카바이드(CaC2)를 가수분해시키면 에틴(C2H2)과 수산화 칼슘(Ca(OH)2)이 생성된다.

CaC2 + 2 H2OC2H2 + Ca(OH)2 + 33.07kcal/mole

[편집] 산화 칼슘 용해법

산화 칼슘(CaO)을 수용액에 용해시키면 물 분자 하나(H2O)와 반응하여 수산화 칼슘(Ca(OH)2)이 생성된다.

CaO + H2O → Ca(OH)2

   

원본 위치 <http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%86%8C%EC%84%9D%ED%9A%8C>

   

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생석회

관련기술2016. 6. 26. 10:51

생석회산화 칼슘(CaO)이라고도 불린다. 일반적으로 탄산 칼슘(CaCO3)을 공기가 차단된 상태에서 가열하면 이산화탄소(CO2)를 잃으며 생성된다.

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) (진공에서 가열)

생석회가 물에 용해되면 물과 반응하여 수산화 칼슘(Ca(OH)2)이 생성되면서 이온화 되어 용액염기성을 띤다.

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s)

이와 같은 성질 때문에 산성비와 화학 비료 등으로 산성화 된 논이나 밭을 중화시키는 데 많이 이용되었다. 하지만 중화 과정에서 중화열의 양이 비교적 크기 때문에 보관 시 밀폐하여 공기 중의 수분과의 접촉을 피해야 하며, 이온화도가 상당히 크기 때문에 수용액과의 직접적인 접촉을 피해야 한다. 이와 같은 주의를 기울이지 않을 시 불이 일어날 수 있으며, 피부 조직에 손상을 입을 수 있다.

   

원본 위치 <http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%83%9D%EC%84%9D%ED%9A%8C>

   

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소석회

관련기술2016. 6. 26. 10:50

소석회(Ca(OH)₂) - 소석이라고도 한다. 백색 분말로, 비중 2.24이다. 물에는 아주 약간 녹으며, 온도를올리면 도리어 용해도가 내려간다. 수용액은 석회수라 하며, 강한 알칼리성을 보인다. 또 수용액은 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 탄산칼슘의 백탁(白濁)이 생긴다. 생석회(산화칼슘 CaO)에 물을 작용시키면 격렬하게 발열하며 생긴다.

수산화칼슘에는 많은 용도가 있으며, 건축용·공업용 등에 대량으로 사용된다. 건축용으로는 모르타르·회반죽벽·포틀랜드시멘트 등에 사용되며, 화학공업용으로는 표백분의 원료가 되는 외에, 아주 값싼 알칼리이므로 산을 중화시키는 데 쓰이고, 그 밖에 농약·고무공업·제지·비료 등에도 사용된다.

   

■ 물리적 특성

① 수산화칼슘의 분자량은 74.09이고, 수산화마그네슘은 58.33이다.

② 소석회는 대부분 흰색이지만 불순물이 다량 함유되어 있는 경우 회색 또는 담황색을 나타내기도 한다.

③ 소석회는 생석회처럼 연한 흙냄새를 가진다.

④ 수산화칼슘의 결정구조는 육방정(Fig. 5)이고, 상용품의 대부분은 미세결정들의 응집체이다.

⑤ 소석회의 비중은 2.24, 돌로마이트의 경우는 2.5~2.7이다.

⑥ 소석회는 복굴절 특성을 나타내며, 굴절률은 각각 1.545 및 1.574이다.

⑦ 수산화칼슘의 비열은 0℃에서의 0.270 cal/g·℃로부터 400℃의 0.370 cal/g·℃까지 변한다. 돌로마이트의 경우는 약 5%정도 더 높다.

⑧ 물에 대한 용해도는 온도가 높아질수록 오히려 감소하는데 0℃에서 1.85g Ca(OH)2/1ℓ H2O, 50℃에서 1.28g Ca(OH)2/1ℓ H2O, 100℃에서 0.71g Ca(OH)2/1ℓ H2O이다.

⑨ 몇 가지 무기화합물들은 수산화칼슘의 용해도에 영향을 미친다. 황산칼슘의 경우 2g /ℓ의 용액은 용해도를 0.06g Ca(OH)2/ℓ까지 낮춘다.

⑩ 18℃에서 수산화칼슘의 용해열은 약 2800 cal/mole이다.

⑪ 포화용액의 어는점은 약 -0.2℃이다.

   

■ 화학적 특성

① 고온에서 소석회는 생석회와 물로 분해된다. 수산화칼슘의 수증기압은 Table 5와 같다. 소석회를 열분해하여 제조한 생석회는 물과 산성 기체에 대하여 매우 반응성이 높다. 수산화마그네슘은 훨씬 낮은 온도에서 분해되고, 190℃에서 수증기압이 1기압에 이른다.

② 25℃, 1기압의 표준상태에서 수산화칼슘 포화용액의 pH는 12.4이다.

③ 소석회는 산성용액과 반응하는데 반응속도는 입자크기에 의존한다. 강산성 용액과의 중화열은 다른 강염기들과 유사하며, 황산 및 염산에 대하여 각각 31140 cal/mol, 27900 cal/mol이다.

④ 소석회 분말은 NOx, SOx, CO2 등의 산성 기체와 반응하며 반응속도는 입자크기 및 소석회의 분산도에 크게 의존한다.

⑤ 소석회 내의 주요한 불순물은 탄산칼슘, 산화칼슘, 산화마그네슘 등이다. 그 외에 실리카, 알루미나, 산화철, 황산칼슘 등이 소량의 불순물로 함유되어 있다. 이들 불순물들은 소석회의 용도에 큰 영향을 미친다. 예를 들면 납, 안티몬, 비소, 카드뮴, 크롬, 니켈, 셀렌 등의 유해성분을 다량 함유한 소석회는 음료수 처리, 식료품, 치약 등의 용도에 사용되어서는 안된다.

⑥ 소석회를 첨가하여 pH를 11이상으로 높임으로써 1~2일 동안 물과 하수 슬러지를 소독할 수 있다.

⑦ 소석회는 분해온도보다 낮은 모든 온도범위에서 물이 존재하지 않은 경우 이산화탄소와 반응한다. 300℃보다 낮은 온도에서 이산화탄소와 소석회의 반응은 미반응한 수산화칼슘이 존재하기만 하면 계속적으로 진행된다. 아래의 식에처럼 반응에 의하여 생성된 물은 더 많은 산화칼슘을 수화시켜 탄산화가 더 진행되도록 유도한다.

Ca(OH)2 -> CaCO3 + H2O

CaO + H2O -> Ca(OH)2

⑧ 건조된 소석회는 염소기체와 반응하여 표백특성을 지닌 분말을 생성한다. 석회유는 또한 염소와 반응하여 표백제가 된다.

2Ca(OH)2 + 2Cl2 -> Ca(OCl)2 + CaCl2 + 2H2O

⑨ 소석회는 금속 탄산염과 반응하여 불용성 탄산칼슘 및 금속 수산화물을 생성한다. 다음의 반응은 부식성 소다를 제조하는데 이용된다.

Ca(OH)2 + Na2CO3 -> CaCO3 + 2NaOH

⑩ 수분이 존재하는 경우 소석회는 포졸란(반응성 실리카와 알루미나를 함유한 재료)과 반응하여 규산염칼슘 수화물 및 알루미늄산칼슘 수화물을 형성한다. 이 반응은 상온에서 수개월에 걸쳐서 서서히 진행될 수도 있지만 고온에서는 한 시간 내에 종료될 수도 있다. 이 포졸란 반응에 의하여 수화된 생석회의 강도는 증진된다.

⑪ pH를 최적화하여 용액으로부터 많은 금속들을 제거하는데 소석회를 이용할 수 있다.

   

원본 위치 <http://limestone.re.kr/tech.php?mode=15&category=15&bmode=view&no=6>

   

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Carbon monoxide

From Wikipedia, the free encyclopedia

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For the songs, see Carbon Monoxide (Regina Spektor song) and Carbon Monoxide (Cake song).

Carbon monoxide

  

  

Preferred IUPAC name[hide]

Carbon monoxide

  

Other names[hide]

Carbon monooxide

Carbonous oxide

Carbon(II) oxide

Carbonyl

  

Identifiers

  

CAS number

630-08-0 

PubChem

281 

ChemSpider

275 

UNII

7U1EE4V452 

EC number

211-128-3

UN number

1016

KEGG

D09706 

MeSH

Carbon+monoxide

ChEBI

CHEBI:17245 

RTECS number

FG3500000

Beilstein Reference

3587264

Gmelin Reference

421

Jmol-3D images

Image 1

SMILES

[show]

  

InChI

[show]

  

Properties

  

Molecular formula

CO

Molar mass

28.010 g/mol

Appearance

colorless gas

Odor

odorless

Density

789 kg/m3, liquid

1.250 kg/m3 at 0 °C, 1 atm

1.145 kg/m3 at 25 °C, 1 atm

Melting point

205.02 °C, 68 K, -337 °F

Boiling point

191.5 °C, 82 K, -313 °F

Solubility in water

27.6 mg/1 L (25 °C)

Solubility

soluble in chloroform, acetic acid, ethyl acetate, ethanol, ammonium hydroxide, benzene

kH

1.04 atm-m3/mol

Refractive index (nD)

1.0003364

Dipole moment

0.122 D

Thermochemistry

  

Std enthalpy of

formation ΔfHo298

110.5 kJ·mol1

Std enthalpy of

combustion ΔcHo298

283.4 kJ/mol

Standard molar

entropy So298

197.7 J·mol1·K1

Specific heat capacity, C

29.1 J/K mol

Hazards

  

MSDS

External MSDS

EU Index

006-001-00-2

EU classification

F

T+

R-phrases

R61 R12 R26 R48/23

S-phrases

S53 S45

NFPA 704

4

2

0

Flash point

191 °C (82 K; 311.8 °F)

Autoignition

temperature

609 °C (882 K; 1,128 °F)

Explosive limits

12.5–74.2%

Related compounds

  

Related carbon oxides

Carbon dioxide

Carbon suboxide

Oxocarbons

Supplementary data page

  

Structure and

properties

n, εr, etc.

Thermodynamic

data

Phase behaviour

Solid, liquid, gas

Spectral data

UV, IR, NMR, MS

   

 (verify) (what is: 

/

?)

Except where noted otherwise, data are given for materials in their standard state (at 25 °C, 100 kPa)

  

Infobox references

  

Carbon monoxide (CO) is a colorless, odorless, and tasteless gas that is slightly less dense than air. It is toxic to humans and animals when encountered in higher concentrations, although it is also produced in normal animal metabolism in low quantities, and is thought to have some normal biological functions. In the atmosphere, it is spatially variable, short lived, having a role in the formation of ground-level ozone.

Carbon monoxide consists of one carbon atom and one oxygen atom, connected by a triple bond that consists of two covalent bonds as well as one dative covalent bond. It is the simplest oxocarbon, and isoelectronic with the cyanide ion and molecular nitrogen. In coordination complexes the carbon monoxide ligand is called carbonyl.

Carbon monoxide is produced from the partial oxidation of carbon-containing compounds; it forms when there is not enough oxygen to produce carbon dioxide (CO2), such as when operating a stove or an internal combustion engine in an enclosed space. In the presence of oxygen, including atmospheric concentrations, carbon monoxide burns with a blue flame, producing carbon dioxide.[1] Coal gas, which was widely used before the 1960s for domestic lighting, cooking, and heating, had carbon monoxide as a significant fuel constituent. Some processes in modern technology, such as iron smelting, still produce carbon monoxide as a byproduct.[2]

Worldwide, the largest source of carbon monoxide is natural in origin, due to photochemical reactions in the troposphere that generate about 5×1012 kilograms per year.[3] Other natural sources of CO include volcanoes, forest fires, and other forms of combustion.

In biology, carbon monoxide is naturally produced by the action of heme oxygenase 1 and 2 on the heme from hemoglobin breakdown. This process produces a certain amount of carboxyhemoglobin in normal persons, even if they do not breathe any carbon monoxide. Following the first report that carbon monoxide is a normal neurotransmitter in 1993,[4][5] as well as one of three gases that naturally modulate inflammatory responses in the body (the other two being nitric oxide and hydrogen sulfide), carbon monoxide has received a great deal of clinical attention as a biological regulator. In many tissues, all three gases are known to act as anti-inflammatories, vasodilators, and promoters of neovascular growth.[6] Clinical trials of small amounts of carbon monoxide as a drug are ongoing.

Contents

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History[edit]

Aristotle (384–322 BC) first recorded that burning coals emanated toxic fumes. An ancient method of execution was to shut the criminal in a bathing room with smouldering coals. What was not known was the mechanism of death. Greek physician Galen (129–199 AD) speculated that there was a change in the composition of the air that caused harm when inhaled.[7] In 1776, the French chemist de Lassone produced CO by heating zinc oxide with coke, but mistakenly concluded that the gaseous product was hydrogen, as it burned with a blue flame. The gas was identified as a compound containing carbon and oxygen by the Scottish chemist William Cumberland Cruikshank in the year 1800.[8][9] Its toxic properties on dogs were thoroughly investigated by Claude Bernard around 1846.[10]

During World War II, a gas mixture including carbon monoxide was used to keep motor vehicles running in parts of the world where gasoline and diesel fuel were scarce. External (with a few exceptions) charcoal or wood gas generators were fitted, and the mixture of atmospheric nitrogen, carbon monoxide, and small amounts of other gases produced by gasification was piped to a gas mixer. The gas mixture produced by this process is known as wood gas. Carbon monoxide was also used on a small scale during the Holocaust at some Nazi extermination camps, the most notable by gas vans in Chelmno, and in the Action T4 "euthanasia" program.[11]

Molecular properties[edit]

Carbon monoxide has a molar mass of 28.0, which makes it slightly lighter than air, whose average molar mass is 28.8. According to the ideal gas law, CO is therefore less dense than air. Neither gas is "ideal", however, so neither exactly has the densities predicted by the ideal gas law.

The bond length between the carbon atom and the oxygen atom is 112.8 pm.[12][13] This bond length is consistent with a triple bond, as in molecular nitrogen (N2), which has a similar bond length and nearly the same molecular mass. Carbon–oxygen double bonds are significantly longer, 120.8 pm in formaldehyde, for example.[14] The boiling point (82 K) and melting point (68 K) are very similar to those of N2 (77 K and 63 K, respectively). The bond dissociation energy of 1072 kJ/mol is stronger than that of N2 (942 kJ/mol) and represents the strongest chemical bond known.[15]

The ground electronic state of carbon monoxide is a singlet state[16] since there are no unpaired electrons.

Bonding and dipole moment[edit]

Carbon and oxygen together have a total of 10 valence electrons in carbon monoxide. To satisfy the octet rule for the carbon, the two atoms form a triple bond, with six shared electrons in three bonding molecular orbitals, rather than the usual double bond found in organic carbonyl compounds. Since four of the shared electrons come from the oxygen atom and only two from carbon, one bonding orbital is occupied by two electrons from oxygen, forming a dative or dipolar bond. This causes a C O polarization of the molecule, with a small negative charge on carbon and a small positive charge on oxygen. The other two bonding orbitals are each occupied by one electron from carbon and one from oxygen, forming (polar) covalent bonds with a reverse C O polarization, since oxygen is more electronegative than carbon. In the free carbon monoxide, a net negative charge δ- remains at the carbon end and the molecule has a small dipole moment of 0.122 D.[17]

The molecule is therefore asymmetric: oxygen has more electron density than carbon, and is also slightly positively charged compared to carbon being negative. By contrast, the isoelectronic dinitrogen molecule has no dipole moment.

If carbon monoxide acts as a ligand, the polarity of the dipole may reverse with a net negative charge on the oxygen end, depending on the structure of the coordination complex.[18] See also the section "Coordination chemistry" below.

Bond polarity and oxidation state[edit]

Theoretical and experimental studies show that, despite the greater electronegativity of oxygen, the dipole moment points from the more-negative carbon end to the more-positive oxygen end.[19][20] The three bonds are in fact polar covalent bonds that are strongly polarized. The calculated polarization toward the oxygen atom is 71% for the σ-bond and 77% for both π-bonds.[21]

The oxidation state of carbon in carbon monoxide is +2 in each of these structures. It is calculated by counting all the bonding electrons as belonging to the more electronegative oxygen. Only the two non-bonding electrons on carbon are assigned to carbon. In this count, carbon then has only two valence electrons in the molecule compared to four in the free atom.

Biological and physiological properties[edit]

Toxicity[edit]

Main article: Carbon monoxide poisoning

Carbon monoxide poisoning is the most common type of fatal air poisoning in many countries.[22] Carbon monoxide is colorless, odorless, and tasteless, but highly toxic. It combines with hemoglobin to produce carboxyhemoglobin, which usurps the space in hemoglobin that normally carries oxygen, but is ineffective for delivering oxygen to bodily tissues. Concentrations as low as 667 ppm may cause up to 50% of the body's hemoglobin to convert to carboxyhemoglobin.[23] A level of 50% carboxyhemoglobin may result in seizure, coma, and fatality. In the United States, the OSHA limits long-term workplace exposure levels above 50 ppm.[24] Within short time scales, carbon monoxide absorption is cumulative, since the half-life is about 5 h in fresh air (see main article).

The most common symptoms of carbon monoxide poisoning may resemble other types of poisonings and infections, including symptoms such as headache, nausea, vomiting, dizziness, fatigue, and a feeling of weakness. Affected families often believe they are victims of food poisoning. Infants may be irritable and feed poorly. Neurological signs include confusion, disorientation, visual disturbance, syncope and seizures.[25]

Some descriptions of carbon monoxide poisoning include retinal hemorrhages, and an abnormal cherry-red blood hue.[26] In most clinical diagnoses these signs are seldom noticed.[25] One difficulty with the usefulness of this cherry-red effect is that it corrects, or masks, what would otherwise be an unhealthy appearance, since the chief effect of removing deoxygenated hemoglobin is to make an asphyxiated person appear more normal, or a dead person appear more lifelike, similar to the effect of red colorants in embalming fluid. The "false" or unphysiologic red-coloring effect in anoxic CO-poisoned tissue is related to the meat-coloring commercial use of carbon monoxide, discussed below.

Carbon monoxide also binds to other molecules such as myoglobin and mitochondrial cytochrome oxidase. Exposures to carbon monoxide may cause significant damage to the heart and central nervous system, especially to the globus pallidus,[27] often with long-term sequelae. Carbon monoxide may have severe adverse effects on the fetus of a pregnant woman.[28]

Normal human physiology[edit]

Carbon monoxide is produced naturally by the human body as a signaling molecule. Thus, carbon monoxide may have a physiological role in the body, such as a neurotransmitter or a blood vessel relaxant.[29] Because of carbon monoxide's role in the body, abnormalities in its metabolism have been linked to a variety of diseases, including neurodegenerations, hypertension, heart failure, and inflammation.[29]

Microbiology[edit]

Carbon monoxide is a nutrient for methanogenic bacteria,[30] a building-block for acetylcoenzyme A. This is the theme for the emerging field of bioorganometallic chemistry. Extremophile micro-organisms can, thus, metabolise carbon monoxide in such locations as the thermal vents of volcanoes.[31]

In bacteria, carbon monoxide is produced via the reduction of carbon dioxide by the enzyme carbon monoxide dehydrogenase, an Fe-Ni-S-containing protein.[32]

CooA is a carbon monoxide sensor protein.[33] The scope of its biological role is still unknown; it may be part of a signaling pathway in bacteria and archaea. Its occurrence in mammals is not established.

Occurrence[edit]

Carbon monoxide occurs in various natural and artificial environments. Typical concentrations in parts per million are as follows:

   

ppmv: parts per million by volume (note: volume fraction is equal to mole fraction for ideal gas only, see volume (thermodynamics))

  

Concentration

Source

0.1 ppmv

Natural atmosphere level (MOPITT)[35]

0.5–5 ppmv

Average level in homes[36]

5–15 ppmv

Near-properly adjusted gas stoves in homes, modern vehicle exhaust emissions[37]

17 ppmv

Atmosphere of Venus

100–200 ppmv

Exhaust from automobiles in the Mexico City central area[38]

700 ppmv

Atmosphere of Mars

5,000 ppmv

Exhaust from a home wood fire[39]

7,000 ppmv

Undiluted warm car exhaust without a catalytic converter[37]

Composition of dry atmosphere, by volume[34]

Atmospheric presence[edit]

   

The streak of red, orange, and yellow across South America, Africa, and the Atlantic Ocean in this animation points to high levels of carbon monoxide on September 30, 2005.

   

Carbon Monoxide concentrations in Northern Hemisphere spring as measured with the MOPITT instrument.

Carbon monoxide is present in small amounts in the atmosphere, chiefly as a product of volcanic activity but also from natural and man-made fires (such as forest and bushfires, burning of crop residues, and sugarcane fire-cleaning). The burning of fossil fuels also contributes to carbon monoxide production. Carbon monoxide occurs dissolved in molten volcanic rock at high pressures in the Earth's mantle.[40] Because natural sources of carbon monoxide are so variable from year to year, it is extremely difficult to accurately measure natural emissions of the gas.

Carbon monoxide has an indirect radiative forcing effect by elevating concentrations of methane and tropospheric ozone through chemical reactions with other atmospheric constituents (e.g., the hydroxyl radical, OH.) that would otherwise destroy them.[41] Through natural processes in the atmosphere, it is eventually oxidized to carbon dioxide. Carbon monoxide concentrations are both short-lived in the atmosphere and spatially variable.

In the atmosphere of Venus carbon monoxide occurs as a result of the photodissociation of carbon dioxide by electromagnetic radiation of wavelengths shorter than 169 nm.

Due to its long lifetime in the mid-troposphere, carbon monoxide is also used as tracer of transport for pollutant plumes.[42]

Urban pollution[edit]

Carbon monoxide is a temporary atmospheric pollutant in some urban areas, chiefly from the exhaust of internal combustion engines (including vehicles, portable and back-up generators, lawn mowers, power washers, etc.), but also from incomplete combustion of various other fuels (including wood, coal, charcoal, oil, paraffin, propane, natural gas, and trash).

Large CO pollution events can be observed from space over cities.[43]

Role in ground-level ozone formation[edit]

Main article: Tropospheric Ozone

Carbon monoxide is, along with aldehydes, part of the series of cycles of chemical reactions that form photochemical smog. It reacts with hydroxyl radical (OH) to produce a radical intermediate HOCO, which transfers rapidly its radical hydrogen to O2 to form peroxy radical (HO2) and carbon dioxide (CO2).[44] Peroxy radical subsequently reacts with nitrogen oxide (NO) to form nitrogen dioxide (NO2) and hydroxyl radical. NO2 gives O(3P) via photolysis, thereby forming O3 following reaction with O2. Since hydroxyl radical is formed during the formation of NO2, the balance of the sequence of chemical reactions starting with carbon monoxide and leading to the formation of ozone is:

CO + 2O2 + hν CO2 + O3

(where hν refers to the photon of light absorbed by the NO2 molecule in the sequence)

Although the creation of NO2 is the critical step leading to low level ozone formation, it also increases this ozone in another, somewhat mutually exclusive way, by reducing the quantity of NO that is available to react with ozone.[45]

Indoor pollution[edit]

In closed environments, the concentration of carbon monoxide can easily rise to lethal levels. On average, 170 people in the United States die every year from carbon monoxide produced by non-automotive consumer products.[46] However, according to the Florida Department of Health, "every year more than 500 Americans die from accidental exposure to carbon monoxide and thousands more across the U.S. require emergency medical care for non-fatal carbon monoxide poisoning"[47] These products include malfunctioning fuel-burning appliances such as furnaces, ranges, water heaters, and gas and kerosene room heaters; engine-powered equipment such as portable generators; fireplaces; and charcoal that is burned in homes and other enclosed areas. The American Association of Poison Control Centers (AAPCC) reported 15,769 cases of carbon monoxide poisoning resulting in 39 deaths in 2007.[48] In 2005, the CPSC reported 94 generator-related carbon monoxide poisoning deaths.[46] Forty-seven of these deaths were known to have occurred during power outages due to severe weather, including Hurricane Katrina.[46] Still others die from carbon monoxide produced by non-consumer products, such as cars left running in attached garages. The Centers for Disease Control and Prevention estimates that several thousand people go to hospital emergency rooms every year to be treated for carbon monoxide poisoning.[49]

Blood presence[edit]

Carbon monoxide is absorbed through breathing and enters the blood stream through gas exchange in the lungs. Normal circulating levels in the blood are 0% to 3%, and are higher in smokers. Carbon monoxide levels cannot be assessed through a physical exam. Laboratory testing requires a blood sample (arterial or venous) and laboratory analysis on a CO-Oximeter. Additionally, a noninvasive carboxyhemoglobin (SpCO) test method from Pulse CO-Oximetry exists and has been validated compared to invasive methods.[50]

Astrophysics[edit]

Outside of Earth, carbon monoxide is the second-most common molecule in the interstellar medium, after molecular hydrogen. Because of its asymmetry, the carbon monoxide molecule produces far brighter spectral lines than the hydrogen molecule, making CO much easier to detect. Interstellar CO was first detected with radio telescopes in 1970. It is now the most commonly used tracer of molecular gas in general in the interstellar medium of galaxies, as molecular hydrogen can only be detected using ultraviolet light, which requires space telescopes. Carbon monoxide observations provide much of the information about the molecular clouds in which most stars form.[51]

Production[edit]

Many methods have been developed for carbon monoxide's production.[52]

Industrial production[edit]

A major industrial source of CO is producer gas, a mixture containing mostly carbon monoxide and nitrogen, formed by combustion of carbon in air at high temperature when there is an excess of carbon. In an oven, air is passed through a bed of coke. The initially produced CO2 equilibrates with the remaining hot carbon to give CO. The reaction of CO2 with carbon to give CO is described as the Boudouard reaction.[53] Above 800 °C, CO is the predominant product:

CO2 + C 2 CO (ΔH = 221 kJ/mol)

Another source is "water gas", a mixture of hydrogen and carbon monoxide produced via the endothermic reaction of steam and carbon:

H2O + C H2 + CO (ΔH = +131 kJ/mol)

Other similar "synthesis gases" can be obtained from natural gas and other fuels.

Carbon monoxide is also a byproduct of the reduction of metal oxide ores with carbon, shown in a simplified form as follows:

MO + C M + CO

Since CO is a gas, the reduction process can be driven by heating, exploiting the positive (favorable) entropy of reaction. The Ellingham diagram shows that CO formation is favored over CO2 in high temperatures.

Laboratory preparation[edit]

Carbon monoxide is conveniently produced in the laboratory by the dehydration of formic acid, for example with sulfuric acid.[54][55] Another method is heating an intimate mixture of powdered zinc metal and calcium carbonate, which releases CO and leaves behind zinc oxide and calcium oxide:

Zn + CaCO3 ZnO + CaO + CO

Coordination chemistry[edit]

Main article: metal carbonyl

   

The HOMO of CO is a σ MO.

   

The LUMO of CO is a π*antibonding MO.

Most metals form coordination complexes containing covalently attached carbon monoxide. Only metals in lower oxidation states will complex with carbon monoxide ligands. This is because there must be sufficient electron density to facilitate back-donation from the metal dxz-orbital, to the π*molecular orbital from CO. The lone pair on the carbon atom in CO, also donates electron density to the d on the metal to form a sigma bond. This electron donation is also exhibited with the cis effect, or the labilization of CO ligands in the cis position. In nickel carbonyl, Ni(CO)4 forms by the direct combination of carbon monoxide and nickel metal at room temperature. For this reason, nickel in any tubing or part must not come into prolonged contact with carbon monoxide (corrosion). Nickel carbonyl decomposes readily back to Ni and CO upon contact with hot surfaces, and this method is used for the industrial purification of nickel in the Mond process.[56]

In nickel carbonyl and other carbonyls, the electron pair on the carbon interacts with the metal; the carbon monoxide donates the electron pair to the metal. In these situations, carbon monoxide is called the carbonyl ligand. One of the most important metal carbonyls is iron pentacarbonyl, Fe(CO)5:

   

Many metal-CO complexes are prepared by decarbonylation of organic solvents, not from CO. For instance, iridium trichloride and triphenylphosphine react in boiling 2-methoxyethanol or DMF to afford IrCl(CO)(PPh3)2.

Metal carbonyls in coordination chemistry are usually studied using infrared spectroscopy.

Organic and main group chemistry[edit]

In the presence of strong acids and water, carbon monoxide reacts with alkenes to form carboxylic acids in a process known as the Koch–Haaf reaction.[54] In the Gattermann–Koch reaction, arenes are converted to benzaldehyde derivatives in the presence of AlCl3 and HCl.[55] Organolithium compounds (e.g. butyl lithium) react with carbon monoxide, but these reactions have little scientific use.

Although CO reacts with carbocations and carbanions, it is relatively nonreactive toward organic compounds without the intervention of metal catalysts.[57]

With main group reagents, CO undergoes several noteworthy reactions. Chlorination of CO is the industrial route to the important compound phosgene. With borane CO forms an adduct, H3BCO, which is isoelectronic with the acylium cation [H3CCO]+. CO reacts with sodium to give products resulting from C-C coupling such as sodium acetylenediolate 2Na+

·C

2O2

2. It reacts with molten potassium to give a mixture of an organometallic compound, potassium acetylenediolate 2K+

·C

2O2

2, potassium benzenehexolate 6K+

C

6O6

6,[58] and potassium rhodizonate 2K+

·C

6O2

6.[59]

The compounds cyclohexanehexone or triquinoyl (C6O6) and cyclopentanepentone or leuconic acid (C5O5), which so far have been obtained only in trace amounts, can be regarded as polymers of carbon monoxide.

At pressures of over 5 gigapascals, carbon monoxide converts into a solid polymer of carbon and oxygen. This is metastable at atmospheric pressure but is a powerful explosive.[60][61]

Uses[edit]

Chemical industry[edit]

Carbon monoxide is an industrial gas that has many applications in bulk chemicals manufacturing.[62] Large quantities of aldehydes are produced by the hydroformylation reaction of alkenes, carbon monoxide, and H2. Hydroformylation is coupled to the Shell Higher Olefin Process to give precursors to detergents.

Phosgene, useful for preparing isocyanates, polycarbonates, and polyurethanes, is produced by passing purified carbon monoxide and chlorine gas through a bed of porous activated carbon, which serves as a catalyst. World production of this compound was estimated to be 2.74 million tonnes in 1989.[63]

CO + Cl2 COCl2

Methanol is produced by the hydrogenation of carbon monoxide. In a related reaction, the hydrogenation of carbon monoxide is coupled to C-C bond formation, as in the Fischer-Tropsch process where carbon monoxide is hydrogenated to liquid hydrocarbon fuels. This technology allows coal or biomass to be converted to diesel.

In the Monsanto process, carbon monoxide and methanol react in the presence of a homogeneous rhodium catalyst and hydroiodic acid to give acetic acid. This process is responsible for most of the industrial production of acetic acid.

An industrial scale use for pure carbon monoxide is purifying nickel in the Mond process.

Meat coloring[edit]

Carbon monoxide is used in modified atmosphere packaging systems in the US, mainly with fresh meat products such as beef, pork, and fish to keep them looking fresh. The carbon monoxide combines with myoglobin to form carboxymyoglobin, a bright-cherry-red pigment. Carboxymyoglobin is more stable than the oxygenated form of myoglobin, oxymyoglobin, which can become oxidized to the brown pigment metmyoglobin. This stable red color can persist much longer than in normally packaged meat.[64] Typical levels of carbon monoxide used in the facilities that use this process are between 0.4% to 0.5%.

The technology was first given "generally recognized as safe" (GRAS) status by the U.S. Food and Drug Administration (FDA) in 2002 for use as a secondary packaging system, and does not require labeling. In 2004 the FDA approved CO as primary packaging method, declaring that CO does not mask spoilage odor.[65] Despite this ruling, the process remains controversial for fears that it masks spoilage.[66] In 2007 a bill[67] was introduced to the United States House of Representatives to label modified atmosphere carbon monoxide packaging as a color additive, but the bill died in subcommittee. The process is banned in many other countries, including Japan, Singapore, and the European Union.[68][69][70]

Medicine[edit]

In biology, carbon monoxide is naturally produced by the action of heme oxygenase 1 and 2 on the heme from hemoglobin breakdown. This process produces a certain amount of carboxyhemoglobin in normal persons, even if they do not breathe any carbon monoxide.

Following the first report that carbon monoxide is a normal neurotransmitter in 1993,[4][5] as well as one of three gases that naturally modulate inflammatory responses in the body (the other two being nitric oxide and hydrogen sulfide), carbon monoxide has received a great deal of clinical attention as a biological regulator. In many tissues, all three gases are known to act as anti-inflammatories, vasodilators, and encouragers of neovascular growth.[6] However, the issues are complex, as neovascular growth is not always beneficial, since it plays a role in tumor growth, and also the damage from wet macular degeneration, a disease for which smoking (a major source of carbon monoxide in the blood, several times more than natural production) increases the risk from 4 to 6 times.

There is a theory that, in some nerve cell synapses, when long-term memories are being laid down, the receiving cell makes carbon monoxide, which back-transmits to the transmitting cell, telling it to transmit more readily in future. Some such nerve cells have been shown to contain guanylate cyclase, an enzyme that is activated by carbon monoxide.[5]

Studies involving carbon monoxide have been conducted in many laboratories throughout the world for its anti-inflammatory and cytoprotective properties. These properties have potential to be used to prevent the development of a series of pathological conditions including ischemia reperfusion injury, transplant rejection, atherosclerosis, severe sepsis, severe malaria, or autoimmunity. Clinical tests involving humans have been performed, however the results have not yet been released.[71]

Lasers[edit]

Carbon monoxide has also been used as a lasing medium in high-powered infrared lasers.[72]

   

원본 위치 <http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_monoxide>

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태평양 전쟁은 일본의 진주만 공격에서 시작되었다. 항공모함 6척을 포함한 일본의 대규모 기동함대는 본토를 출발, 12일을 항해하여 하와이의 진주만을 기습 공격했다. 미국은 엄청난 타격을 받았고, 전쟁 초반 위기에 빠지게 된다. 여기까지는 널리 알려진 사실이다. 그런데 여기서 한 가지 의문이 생긴다. 그런데, 일본의 함대가 어떻게 미국에 들키지 않고 항해할 수 있었을까? 그것은 그건 바로 안개 때문이었다. 일본 기습항모부대는 알류샨열도까지 진행할 때는 저기압의 뒤를 따라 이동했다. 전선 뒤에 발생하는 전선안개가 이들을 감춰주었다. 알류샨열도에서 하와이 방향으로 갈 때는 증기무가 짙게 끼어있는 바다를 통과했다. 안개가 세계 전사에 드문 기습공격을 가능하게 만든 것이다.

안개는 전쟁의 승패에만 영향을 주는 것이 아니다. 건강이나 경제에도 많은 영향을 주는데 특히 도로의 자동차나 바다의 선박, 공항의 항공기의 안전에 엄청난 영향을 준다. 2001년 2월 20일 발생한 경기도 자유로 35중 충돌사고와 2006년 10월 3일 발생하여 엄청난 인명피해 및 재산피해를 가져온 서해대교 29중 추돌사고는 대표적이다. 도로에서의 안개가 크게 문제가 되는 것은 차량의 주행속도가 102km일때 정지거리는 212미터, 93.5km 일때는 183.6미터, 85키로일때는 153.8미터나 된다는 것이다. 따라서 안개가 짙게 끼는 경우 정지거리를 확보할 수 없으므로 연쇄추돌이 발생하는 것이다. 안개로 인한 선박의 사고의 경우에는 자연환경에 대한 치명적인 영향 가능성이 높으며, 항공기의 경우 항공기 사고로도 엄청난 피해를 입지만 매년 항공기 지연으로 인한 피해만도 1,000억 원 이상일 정도로 안개는 자연재해 중 높은 사고 빈도를 보이는 기상현상이다. 특히 도로에서의 추돌사고의 경우 다른 기상현상에 비해 가장 높은 치사율을 보이는 것이 안개이다.

안개가 만들어지는 원리

안개의 정의

안개란 아주 작은 다수의 물방울들이 대기 중에 떠있는 현상으로, 수평시정이 1km 이하일 때를 말한다. 구름과 안개의 차이는 그 밑 부분이 지면과 접하고 있는가 또는 떨어져 있는가에 따라 결정한다. 밑부분이 지면과 접하여 있으면 안개(fog), 떨어져 있으면 구름(cloud)이라고 한다. 안개 속에서의 대기는 습하고 차갑게 느껴지며, 상대습도는 100%에 가깝다. 대체로 백색이지만, 공업지대에서는 연기와 먼지로 인해 회색이나 황색을 띠게 된다. 공업지대 등에서 안개와 연기가 섞인 것을 스모그(smog)라고 한다. 안개가 낮고 연직방향으로 엷어서, 하늘이 들여다보이는 것을 낮은안개(shallow fog)라고 하고, 눈높이의 수평시정은 1km 이상이 되지만, 지면부근에 낮게 깔린 안개를 땅안개(ground fog)라고 부른다.

중국 베이징의 스모그<출처 : (cc) Brian Jeffery Beggerly / Kevin Dooley>

안개가 만들어지려면?

안개는 대기 중의 수증기가 응결하여 생성된 것이므로, 응결이 일어나려면 다음과 같은 조건이 되어야 한다. 대기 중에 수증기가 다량으로 함유되어 있어야 하고, 공기가 이슬점온도 이하로 냉각되어야 하며, 대기 중에 응결을 촉진시키는 흡습성의 미립자, 즉 응결핵이 많이 떠 있어야 하고 대기 중으로 외부에서 많은 수증기가 공급되어야 한다.

안개를 구성하는 물방울을 초고속 카메라로 잡은 사진.

대기 중에 수증기가 다량으로 함유되어있다 하더라도, 공기의 온도가 이슬점온도 이하로 내려가지 않으면 응결이 일어나지 않는다. 그러나 온도는 내려가지 않아도 외부로부터 계속 수증기가 공급되면, 포화에 달하여 응결이 일어나며 또한 기압이 점점 내려가도 응결은 일어난다. 현재 함유되어 있는 수증기량을 증가시킬 수 있을 만큼 외부로부터 수증기의 공급이 없다고 해도, 기온이 이슬점온도 이하로 냉각되면 포화에 달하여 응결이 일어나지만, 다량의 수증기가 함유되어 있지 않으면 큰 안개는 발생하지 않는다. 그리고 다량의 수증기를 함유하고 이슬점온도 이하로 공기가 냉각된다고 해도, 응결을 촉진하는 응결핵이 없으면 응결은 일어나기 어렵다. 이와 같이 대기 중의 수증기는 미립자를 중심핵으로 하여 그 표면에 응결을 하는 것이다.

응결핵으로는 해면에서 대기 중으로 날아온 염분을 띤 작은 결정이나, 굴뚝에서 나오는 연기의 입자 등 흡습성의 미립자가 가장 좋은 응결핵이다. 이 밖에도 풍향풍속이나 기온의 역전도 중요하다. 특별한 경우를 제외하면, 바람이 약하고 상공에 기온의 역전이 있으면 안개발생에 유리하다. 그러나 상공에 기온의 역전이 있어도 바람이 강하면, 상하의 혼합으로 지표면 부근은 안개가 생기지 않고 낮은 구름만 만든다. 짙은 안개는 습도온도바람 및 응결핵의 종류나 양 등에 의하여 결정된다. 공장지대는 응결핵이 많으므로 습도가 80% 정도만 되어도 안개가 발생하지만, 일반적으로는 97% 이상의 습도에서 발생한다.

안개가 걷히려면?

안개는 지표면이 따뜻해져서, 지표 부근의 역전이 해소되면 소산된다. 지표 부근의 바람이 강하게 불면, 난류에 의한 연직방향의 혼합이 증가되어 역전이 해소되므로, 안개는 걷힌다. 또 경사면을 따라서 하강하면, 공기덩이의 온도는 단열적으로 상승하므로 안개입자들은 증발하여 소산된다. 차고 밀도가 큰 공기가 안개가 낀 구역으로 들어오면, 안개는 상공으로 올라가거나 증발하여 소산된다.

안개는 어떻게 구분하는가?

안개는 만들어지는 원인에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다. 먼저 공기의 냉각으로 발생하는 안개가 있다. 복사안개의 종류로 가장 대표적인 것이 내륙지방에 아침에 자주 끼는 안개로 땅안개(ground fog)다. 지표면의 야간 복사냉각으로 만들어지는데 상대습도가 높고, 야간에 맑으며 대기가 안정할 때 끼는 안개로 주로 가을이나 봄에 자주 끼는 안개다.

땅안개. <출처 : (cc) Ian W. Fieggen>

두 번째가 공기가 이동해와 끼는 안개로 이류안개(advection fog)가 있다. 대표적인 것이 바다안개(sea fog)로 차가운 바다 위를 따뜻한 공기가 이동해 와 냉각되면서 만들어지는 안개로 바다와 공기의 기온차이가 클수록 많이 발생한다. 우리나라 해상에서는 6월부터 7월 사이에 서해상에서 자주 발생한다. 이류안개 중에 연안안개(coastal fog)도 있다. 연안지방에 발생하는 안개를 말한다. 수면 위의 습하고 따뜻한 공기가 연안의 찬 지면 위로 흘러갈 경우나, 지면 위의 따뜻한 공기가 찬 수면 위로 흘러갈 경우 또는 찬 해면 위에 발생한 바다안개가 침입할 경우 등에 나타나는 이류안개와 차고 안정된 공기가 비교적 따듯한 수면 위로 이동했을 때, 수면의 증발에 의하여 수증기의 공급을 받아서 발생하는 증발안개 두 가지로 나눈다. 연안안개의 발생이나 소산, 이동은 해륙풍과 밀접한 관계가 있다.

바다 안개 <출처 : 기상청 기상사진전>

세 번째가 이류복사안개(advection radiation fog)다. 해상에서 해안에 인접한 육상에 이동해온 온난습윤한 공기가 야간에 복사냉각 되어 만들어진다. 고기압 가장자리에서 바람이 약할 때, 해상의 수증기가 연안으로 침투한 후 복사냉각에 의해 안개가 일어난다.

바다 안개가 해안으로 밀려들고 있다. <출처 : 기상청 기상사진전>

네 번째가 활승안개(upslope fog)다. 습윤하고 안정한 공기가 경사진 지형을 상승할 때, 건조단열적으로 냉각되어 형성된다. 경사면을 따라 상승하는 바람이 멎으면 활승안개는 소산된다. 복사안개와 달리 흐린 날씨에서도 형성되고, 매우 짙으며 높은 고도까지 발생한다. 일본의 후지산에 낮에 자주 발생하는 안개의 형태로 우리나라에서는 비가 내리다가 그칠 경우 산중턱에서 산을 향해 올라가는 안개가 좋은 예이다.

물안개가 산중턱을 넘어가고 있다. <출처 : 기상청 기상사진전>

다섯 번째가 수증기의 증발로 발생하는 안개가 있다. 대표적인 안개로 김안개(steam fog)가 있는데 이것은 한랭한 공기가 상대적으로 높은 온도의 수면상을 이류할 때, 수면으로부터의 수증기 증발로 포화되면 발생한다. 겨울철 서해상에서 추운 공기가 내려올 때 서해 바다와의 온도 차이로 발생하는 안개의 형태가 대표적이다.

호수 위에서 물안개가 피어 오르고 있다. <출처 : 기상청 기상사진전>

마지막으로 얼음안개(Ice fog)가 있다. 대기 중에 무수히 많은 미세한 빙정들이 떠다니는 현상으로 수평시정이 1km 미만일 때를 말한다. 얼음안개는 대단히 저온이고, 바람이 없을 때 발생한다. 겨울에 북부산악지대에서 관측될 때가 있으며, 태양을 향한 방향의 시정이 대단히 나쁘다.

오스트리아 겨울의 얼음안개 <출처 : (cc) böhringer friedrich at Wikimedia.org>

박무와 연무

마지막으로 안개라 부르지는 않지만 안개의 성질을 가지고 있는 것이 있다. 바로 박무와 연무다. 안개, 박무, 연무는 시정을 악화시킨다는 점에서 공통점을 지닌다. 수평시정이 1km 미만이면 '안개', 그 이상이면 '박무'와 '연무'로 구분하며 각각의 기상현상을 다음과 같은 아이콘으로 표현한다.

주로 어떤 입자로 인해 기상현상이 나타나는 지에 따라서도 나누기도 한다. 안개와 박무는 물 현상, 연무는 먼지 현상이라는 점에서 차이가 있다. 따라서 상대습도 75% 이상, 시정 1km 미만이면 안개로 정의 내리며 박무는 안개와 상대습도 기준은 같지만 시정이 1km 이상 10km 미만일 때를 가리킨다.

박무. 옅은 안개다. 물현상이다. <출처 : (cc) Saperaud at Wikimedia.org>

연무. 미세한 먼지로 생기는 현상이다.

이에 반해 연무는 상대습도 75% 미만으로 습기나 먼지 등으로 시야가 확보되지 않는 기상 현상이며 시정은 1~10km로 박무와 같다. 연무는 대개 습도가 낮으면서 대기 중 연기·먼지 등 건조하고 미세한 입자가 떠 있어 육안으로 보이지 않는 경우가 많다. 화산의 분출물이나 바람에 날린 먼지·황사 등 천연 먼지가 공기와 섞이면서 발생하기도 한다. 도시나 공업 지대 등에서는 공장이나 주택 등으로부터 나오는 연기나 자동차의 배기가스 등 인간 활동에 따라 발생하는 인공 오염 물질을 포함하는 경우가 많다. 특히 연무를 구성하는 입자들은 1㎛(마이크로미터=m의 백만분의 1) 이하로 최대 18㎛인 황사보다 훨씬 작아 폐의 가장 깊은 곳까지 침투해 건강에 더 위험한 기상이다. 연무는 일 년 내내 일어날 수 있다. 따라서 수증기로 인해 봄, 가을, 일교차가 심할 때 나타나는 안개로 착각하면 안 된다.

반기성/케이웨더 기후산업연구소장

호칭·직책

연세대 천문기상학과 및 대학원 졸업하고, 공군기상전대장과 한국기상학회 부회장을 역임했다. 현재 케이웨더 기후산업연구소장이며, 연세대 지구환경연구소 전문연구원으로 연세대 대기과학과에서 강의를 하고 있다. 저서로는[워렌버핏이 날씨시장으로 온 까닭은?], [날씨가 바꾼 서프라이징 세계사]등 14권이 있다.

   

원본 위치 <http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=116&contents_id=40631&leafId=652>

   

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대 기 화 학

Report

   

   

   

   

   

   

   

   

주 제 : Stratospheric Ozone

제출자 : 김진우 (9359012)

담당교수: 이 강 웅 교수님

   

   

   

   

   

   

1. 오존 및 성층권

오존은 산소원자 3개가 결합되어 있는 물질을 말하는데, 우리는 오존에

관하여 이야기할 때 종종 혼란을 겪게 된다. 이것은 오존에는 대류권 오존과

성층권 오존이 있기 때문이다.

성층권 오존은 지상 1040km 사이에 존재하며, 태양복사의 자외선을 흡수

하여 성층권의 온도를 증가시킬 뿐만 아니라 자외선이 인체에 피부암, 백내장

등을 유발하는 것을 방지함으로써 생물체의 생활환경 조성에 큰 역할을 하고

있다.

지상으로부터 약 13-50 km 사이의 대기인 성층권의 오존은 태양광선 중

해로운 자외선(UV)으로부터 지구상의 생명체를 보호하는 얇은 보호막 역할을 한다. 그러나 1980년대에 들어서 과학자들은 성층권 오존이 감소되고 있다는

증거를 포착했다. 오존의 감소는 지표면에 도달하는 해로운 자외선(UV-B)을 증가시킬 것이며,인체가 자외선에 많이 노출되면 결과적으로 피부암, 백내장,

면역 저하와 같이 건강에 나쁜 영향을 받게 된다.

오존은 지상 2030 km의 성층권에 집중 분포되어 태양의 자외선을 흡수하는

기체이다. 공기 중에 풍부한 산소 분자(O2)가 태양의 자외선을 만나면 두개의

산소원자(O)로 분리되고,다시 이 산소원자(O)가 다른 산소분자(O2)

결합하여오존(O3)이 생성된다.

또한 오존은 자외선을 흡수해서 분리되어 파괴되기도 한다. 이러한 방법으로,

태양의 자외선은 성층권 내에서 오존층의 균형을 자연적으로 유지시켜 주고,

또 오존은 태양의 해로운 자외선으로부터 지구상의 생명체들을 보호하게

되는 것이다.

오존은 Hartly band, Huggins band, Chappuis band라 불리는 3개의

흡수대를 갖고 있는데 Hartly band2200 3200, Huggins band

30003450, Chappuis band44007500에 존재하고 있다.

이중 가장 강한 흡수대는 Hartly band인데 2600부근의 태양복사는 오존

0.1mm층을 통과할 때 그 세기가 약 1/3로 감소한다. 이와같이 오존층의

주 역할은 성층권 가열이다. 대기중에 오존이 존재함으로써 대류권에서 고도에

따라 감소하던 기온은 약 12km에서부터 고도에 따라 상승하게 된다.

이와같이, 기온이 역전하는 곳을 대류권계면이라 하며, 이 이하의 대류권에서

오존에 의한 기온상승의 역할은 거의 없다.

   

   

   

   

성층권 오존층의 분포는 광화학 반응이외에 대기복사와 바람에 의한 물질이동이 복잡하게 얽혀서 결정되며 따라서 이의 분포를 연구하거나 예측하기 위해서는 위의 모든 과정을 모두 표현하는 대기모형을 이용하여야 한다. 과거에 가장 많이 사용되어

온 모형은 수직 방향만을 고려한 1차원 모형이었고 1980년대 중반부터는 수직측

이외에 동서 방향을 평균한 2차원 모형을 많이 이용하고 있다. 모든 물리 화학적

과정과 유체역학적인 물질 이동이 표현된 3차원모형은 컴퓨터의 계산능력 부족으로

현재는 불가능하다. 현재 과학계에서 많이 하고 있는 작업은 기존의 GCM 이나

관측된 자료를 이용하여 (off-linemethod) 복사, 화학반응을 일으키며 이류시키는

방법이다. 아직은 그 결과가 아주 만족스럽지는 않으나 대기과학 분야에서 가장 빨리

발달하는 분야중의 하나이다. 성층권을 나타내는 대기 모형의 여러 점들 중에서

중요하면서도 잘 알려지지 않은 분야는 대류권과 성층권사이의 물질이동이다.

최근에는 대류권계면을 어떻게 정의해야할지 또한 무엇에 의해 결정되는지 연구가 많이 이루어지고 있다. 대류권계면의 고도는 적도지방의 대류에 의해서 결정된다고 생각되었는데 이 점은 틀린 것으로 판명되었고 대류권에서 성층권으로 전파되어 가는

파동들에 의한 펌핑작용이 중요하다고 믿어진다.

이러한 대기모형은 오존의 변화가 어떻게 결정되는지 또한 앞으로 수 십년 후에는 어떻게 바뀔지 예측하는데 이용된다. 또한 CFC의 대체물질을 개발하는데도 사용된다.

화학약품을 만드는 기업에서는 완성품으로 만들어 낸 화학물질이 상층권에서 오존에 어떤 영향을 줄지 미리 알아야 한다. 실험으로 성층권상태를 만들어 알려져 있는 모든

화학반응을 실험해 볼 수 없기 때문에 모형내에서 결과를 모사하는 것이 필수적이다. 초음속 여객기를 설계하는데도 역시 모형의 예측이 중요하다. 현재 운항되고 있는

   

   

2. 오존층의 생성 이론

성층권에서의 오존은 생성과 파괴에 의하여 평형을 이룬다.

오존은 주로 다음 식에 의하여 지상 30km이상에서 2420이하의 자외선에

의하여 산소 분자가 산소 원자로 해리되는 반응에 의하여 시작된다.

   

O2 hv O + O

   

이때 생성된 산소 원자는 다음식에서 보는 바와 같이 산소 분자와 급속히

반응하여 오존을 생성하게 된다.

O + O2 M O3 + M

   

   

이는 hartle band에서 자외선을 흡수하여 다음식과 같이 광해리된다.

O3 hv O2 + O

   

그러나 이렇게 생성된 산소 원자는 급속히 산소 분자와 결합하여 오존을

형성하게 되므로, 실질적으로 오존의 파괴라 볼수 없다.

위의 식의 반응에 의하여 생물에 해로운 자외선이 흡수될 뿐아니라 성층권의

기온이 상승하게 된다.

   

생성된 오존은 식(1) 과 같이 산소 원자와의 결합에 의하여 파괴되며, 일부

산소원자는 식(2)와 같이 결합하여 산소 분자로 변환되기도 하지만, 성층권내

산소 분자의 농도는 희박하므로 이 반응은 생략되기도 한다.

(1) : O +O3 O2 + O2

(2) : O + O O2

   

위의 이론들은 Chapman에 의하여 제시된 이론으로, 이 이론에 의하면

태양복사가 보다 직각으로 들어오는 적도의 오존 농도가 극지방보다 높아야 하고

여름의 농도가 최대가 되어야 한다. 그러나 실제 관측결과 오존의 농도는 위도가

높아질수록 증가하는 경향을 보이고 있다. 계절적으로도 가을에 최소가 된 후

봄에 최대 농도를 보이고 있는 것으로 나타났다.

   

따라서, 고전이론에 다음과 같은 촉매 반응들이 추가되었다.

수소원자, 하이드록실기(OH), 하이드로페록실기(HO2)가 촉매로서 작용하는

반응은 다음과 같고 이 결과는 식(1) 과 같다.

   

O + HO OH + O2

Oh + O3 HO2 + O2

O + O3 O2 + O2 (net)

   

자연적으로 존재하는 수증기 및 메탄도 오존의 광해리에 의해 발생된 여기된

산소 원자와 결합하여 다음 식들과 같이 반응한다.

   

O(D) + H2O 2OH

O(D) + CH4 CH3 + OH

   

NO NO2를 포함하는 촉매 반응도 오존을 파괴하는 과정으로 알려져 있는데

이 반응은 다음과 같으며 그 결과도 위의 식(1)과 같다.

   

O + NO2 NO + O2

NO+O3 NO2+ O2

O+O3 O2+ O2 (net)

   

오존 생성

1) 질소산화물(NOX), 탄화수소(HC), 메탄(CH4), 일산화탄소(CO) 등과 같은

대기오염물질들이 태양빛에 의해 광화학 반응을 일으켜 오존이 생성된다.

2) 대기오염물질 중 질소산화물은 오존 생성의 전구물질이며, 주로 자동차 배기가스

에서 많이 배출된다.

3) 대기중으로 배출된 자동차 배기가스는 연소되어 대부분 일산화질소(NO)

전환되고, 이 일산화질소는 공기중의 산소와 결합하여 이산화질소(NO2)로 된다.

4) 이산화질소는 태양광선(특히 자외선)에 의해 광분해되어 산소원자(O)

일산화질소 (NO)로 분리(해리)된다.

5) 만들어진 산소원자는 대기중에 자연상태로 존재하는 산소분자(O2)와 결합하여

오존을 생성시킨다.

6) 대기중에 존재하는 반응성 탄화수소, 휘발성 유기물, 메탄, 일산화탄소 그리고

자유기들이 오존 형성에 중요한 매개역할을 한다.

7) 이러한 광분해가 일어나는 데는 태양광선의 세기가 중요한 인자로 작용하기

때문에 하루중 태양광선의 세기나 계절에 따른 차이가 오존의 생성에 중요하다.

   

발생원

1) 오존 생성에 중요한 역할을 하는 대기오염물질 중 질소산화물,탄화수소,일산화탄소,

메탄들은 주로 자동차 배기가스로부터 배출된다.

2) 또한 오존 형성에 촉매역할을 하는 휘발성 유기물은 석유화학 정제공장,

석유저장고, 주유소 등으로부터 주로 배출된다.

   

3. 몬트리올 의정서

매년 916일은 오존층 파괴 물질에 관한 몬트리올 의 정서의 서명을 기념하기 위해 유엔총회 결의 49/114에 의해 지정된 국제 오존층 보호의 날이다.

   

1. 몬트리올 의정서의 주요목적은 태양으로부터 방출되는 유해 자외선을 흡수하고

지상 생물체를 보호하는 지상 10 ~50Km에 위치하고 있는 성층권의 얇은

오존층을 보호하기 위한 것이다.

   

   

   

2. 1970년대 초에 과학자들은 인간이 만든 일부 화학 물질의 배출이 오존층을

파괴할 수 있다는 것을 발견하였다. 이러한 물질의 대부분은 냉장고, 에어콘,

소화기, 기기세정제, 발포제, 토양훈증제 등에 사용되는 CFCs, halons, HCFCs,

methyl bromide이다. 지표면에 도달하는 자외선의 양이 많아지면 피부암, 백내장의

증가, 식물의 생산성 감소, 대기질 악화, 플라스틱 손상 및 기후에 영향을

미친다.

   

3. 대기관측을 통해 지구의 중고위도에서 10년에 약5% 정도의 비율로 오존이

파괴되고 있다는 것이 증명되었으며, "오존 홀"이 매년 남극 상공에 나타나고

있다.

   

4. 이러한 여러 가지 결과에 따라, UNEP1976년에 과학적인 평가를 시작하였으며,

그 결과가 확실해 짐에 따라 오존층 보호를 위한 정부간 협상을 시작하였다.

그 결과, 세계 각국은 1985년에 오존층 보호를 위한 비엔나 협약, 1987.9.16일에

오존층 파괴 물질에 관한 몬트리올 의정서에 합의하였다.

   

5. 비엔나 협약은 오존층 보호를 위한 일반적인 책임을 규정하고 있고, 4차례 개정으

로 강화된 몬트리올 의정서는 모든 당사국이 주어진 일정에 따라 오존 파괴 물질을

단계적으로 제거토록 하고 있다.

   

6. 개발도상국은 10년의 유예기간을 받았다. 1991년에 의정서 당사국들은 개도국의

비용 부담을 지원하고 대체물질 및 기술이전을 촉진하기 위하여, 선진국의 공여로

다자간기금(Multilateral Fund)를 설립하였다.

   

7. 지구차원의 노력에 있어서 행동보다 말이 앞선분야가 일부 있었다. 다행히 오존

파괴의 경우에 있어서, 지구사회는 관심에서 토론으로, 토론에서 협정으로,

협정에서 실천으로 놀랄만한 속도로 움직였다.

   

8. 의정서의 이행결과 전체 CFCs 소비가 1986년이후 80%이상 줄어둘었다.

CFCs, carbon tetrachloride, methyl, chloroform HBFCs는 당사국들에 의해

승인된 필수 사용분 약15,000의 소비를 제외하고, 1996년 선진국은 완전히

사용을 중지하였다.

   

9. 대기 과학자들은 이러한 오존층 파괴 물질이 대기중에서 많이 줄었다는 사실을

확인하였다. 그들은 모든 국가가 몬트리올 의정서를 완전히 이행한다면,

수년 내에 오존층 회복이 시작될 것이며, 21세기 중반에는 완전히 회복될

것이라고 예측하고 있다.

   

10. CFCs의 불법 교역등 아직까지 여러 문제점과 해결해야 할 여러가지 사항이

남아 있다. 의정서 당사국들은 이러한 문제점에 대해 큰 관심을 가지고 있으며,

각 당사국이 오존층을 파괴하는 CFCs 및 기타 화학 물질의 수입 또는 수출을

위한 허가제도(licencing system)를 마련할 것을 결정하였다.

   

11. 지정학적, 경제적 변화는 1989년 이후 구 소련 및 동유럽의 체제에 영향을

미쳤다. 그 결과, 1995년 러시아 연방과 몇몇 다른 국가들은 오존층 파괴

물질의 단계적 감축 일정에 따를 수 없음을 인정하였다. 4가지 분야 지구환경

문제를 다루기 위하여 1991년에 시작된 지구 환경 금융(GEF)2000년까지

이들 국가에 있어서 CFCs의 단계적 삭감을 위해 120백만달러 지원을

승인하였다.

   

12. Methyl bromide는 토양, 구조물 및 저장품의 훈증을 위해 사용되는 오존

파괴물질이며, 대부분은 일부 국가의 고부가 이 물질의 다른 독성 때문에 사용을

금지하였다. 몬트리올 의정서 당사국들은 선진국에 대해서는 2005년까지,

개도국에 대해서는 2015년까지의 단계적 감축일정에 합의하였다.

메틸브로마이드의 소비가 생산자들의 압력으로 현재 보다 더 많은 국가에서

더 많이 사용 될 위험이 있다.

각국 정부가 해결해야 할것은 시기 적절하게 이것의 사용을 중지하는 것이다.

메틸브로마이드의 많은 대체 물질이 개발되고 있으며, 다자간기금은 개도국에서

이러한 대체 물질을 증명하기 위한 30백만달러의 프로그램을 승인하였다.

   

13. 몬트리올 의정서는 개도국의 대체 물질 개발 또는 도입을 위한 시간이

필요한점을 인정하여 개도국에 대한 유예기간을 허락하였다. 개도국은 1999,

7. 1일부터 관리수단을 이행하고, 일정에 따라 그들의 완전한 단계적 감축을

이행하게 될 것이다. 이것은 다음 10년을 위한 아주 중요한 과제이다.

   

14. 금년 오존층 보호의 날은 오존에 안전한 상품, 소비자 활동, 불법교역,

개도국에서 1999년에 소비동결, 소규보 기업의 인식 증진, 메틸브로마이드 대체

등과 같은 오존층 보호를 위한 추가적인 실천사항과 각국과 관련된 주제에 초점을

맞추었다.

   

15. 기업 및 산업체는 환경적으로, 사회적으로 책임있는 기업가 정신과 관련하여

최적관행을 증진하고 전파하는데 도움이 될 수 있는 자발적 지침 및 행동 규역의

개발, 이행과 기존의 지침이나 규약들의 추가적 개발을 촉진해야 한다.

   

   

   

그러한 규약이 효과적이기 위해서는 기업이나 산업체 스스로에 의해 개발,

이행되어져야 한다. 그들의 이해 당사자와의 신뢰는 그러한 규약이 평소와는 다른 적극적 활동을 공식화하는 것을 필요로 한다. 그러므로, 모니터링과 공공 보고

(public reporting)에 있어서 중요한 것은 투명성이다.

   

17. 여러가지 가운데 다음 활동들은 1999년에 소비 동결을 달성하기 위하

여 개도국에 의해 이행되어 왔다.

() 환경부 또는 오존관련 문제들을 담당하고 있는 기관으로부터 소비자

단체, 산업계 등에 동결 목표에 관한 메지지 전파.

() 산업체 지원 : 예를들어, UNEP/IE의 기술서 및 기술.경제 평가 패널

보고서 제공 등.

() 산업체, 기업 등과 다자기금에 의해 재정지원된 사업의 이행 감시.

() 동결목표 지원을 위한 다국간 협력 촉진.

   

18. 다음 활동들은 모든 국가에 의해 이행되고 있다.

() 오존파괴 물질의 수입 및 수출을 위한 허가제도 마련.

() CFC를 함유한 MDI의 효율적 대체에 있어서 산업체의 참여 증진.

() 개도국의 가정의 기본적인 수요를 제외하고, 순수 CFCs의 시장배치

나 판매 금지.

() 런던, 코펜하겐 및 몬트리올 개정서의 비준.

   

   

19. 몬트리올 의정서의 그간 논의경과는 UNEP의 후원하에 정부.과학자.기술전문가

와 비정부 기구간 국제협력의 성공사례가 되었다. 또한, 그것은 국제환경문제의

해결방법을 제시하는 좋은 사례가 되고 있다.

   

   

4.오존층의 파괴 현상과 오존 홀

19893월 전체 지구규모의 오존 농도를 평가하는 국제회의에서, 미국

항공 우주국은 1969년부터 1986년까지 오존 농도를 평가하는 국제회의에서

미항공우주국은 북반구의 연 평균 오존 감소량은 1.73.0%라고 보고하였다.

겨울철의 감소량은 2.36.2%로 연평균보다 훨씬 더 감소한 것으로 나타났고

여름철의 감소량은 연평균보다 적은 것으로 나타났다.

오존층의 파괴는 남극상공의 봄철에 발견되었으나 그 후의 관측에 의하면 다른

계절에도 일어나며 북반구에서도 오존의 파괴가 관측되고 있다. 남극상공에서의

파괴는 극성층운의 표면에서 일어나는 heterogeneous reaction이 가장 중요한

   

기작이라는 것이 정설로 되어 있으나 북반구 특히 여름철에 나타나는 오존파괴

현상에 대해서는 아직 모르는 점이 많이 있다. 1992-3 여름에 오존의 농도가 많이

내려간 것은 1991년에 분화한 파나투보 화산에서 나온 아황산가스가 성층권에

유입되어 황산 에어로솔이 된 후 극성층운처럼 heterogeneous reaction에 기여한

것으로 추정하나 자세한 화학반응은 아직 밝혀지지 않고 있다.

북반구에는 인류의 대부분이 살고 있으며 특히 북유럽과 캐나다에는 고위도

지방에도 많이 살고 있다. 감소되는 오존에 의하여 고위도 지방에 사는 사람들의

피부암의 증가가 우려되며 식물 또는 해양표면의 플랑크톤에 대한 영향도 우려되고 있다.

이러한 오존 농도의 감소원인은 OH기 및 NO를 발생시키는 초음속 비행기에

의한 것으로 추정되었으나 SST에 의한 영향이 수%이하라는 것이 밝혀진 후,

로랜드와 몰리나에 의하여 1975Cl과 브롬원자(Br), 그리고 그들의 산화물

(ClO,BrO)이 촉매로 작용하는 반응은 다음과 같다.

   

Cl + O3 ClO + O2

ClO + O Cl + O2

Br + O3 BrO + O2

BrO + O Br + O2

   

4.1 파괴 인자 (1)

위의 Cl ClO의 공급원은 프레온인 것으로 알려져있다.

프레온은 CF화합물인 Chlorofluorocarbon의 총칭으로서, 1931년 미국의

Dupont사에 의해 처음 공업적으로 생산되기 시작하였으며, 열적, 화학적으로

안정된 화합물로서 불연성, 높은 분산성, 무독, 무취한 특성을 갖고 있으므로

냉장고, 에어컨 등의 냉매, 반도체 등 전자제품의 세척제, 단열제로써 널리

사용되고 있다.

프레온은 대류권 및 성층권 하부에서 불활성기체로서, 서서히 성층권으로

상승하여 지상 2550km까지 도달한 다음 파장 2000근처의 자외선에 의하여

광해리되어 Cl 원자를 생성하게 된다.

또 프레온의 대기중 수명은 60(CFC-11),110(CFC-12)으로서 극히

길므로 이들이 성층권에 계속 축적하게 된다. 프레온의 광해리에 의한 Cl

생성은 다음과 같다.

(CFC-11): CFCL2 Cl + CFCl2

(CFC-12): CF2CL3 Cl + CF2Cl2

(CFC-113): CFCL3CF2CL Cl + CFClCF2Cl

   

4.2 파괴인자 (2)

   

브롬 및 그 산화물의 공급원은 소방설비에 사용되는 할론이라는소화제이다.

할론가스로부터 자외선 분해에 의하여 브롬이 생성되는데 그 반응은 다음과

같다.

   

(Halon 1301) : CF3Br Br + CF3

   

   

5. 오존홀

   

정기적으로 성층권에서 오존농도가 감소하리라는 예측이 여러 학자들에 의하여

제기 되었지만 오존 농도의 감소에 대한 극적인 현상이 남극에서 발견되었다.

남극의 경우, 오존의 농도가 극히 많이 감소하여 대기에 구멍이 뚫린 것이

보이므로, 이것을 오존홀이라고 한다.

1982년 일본의 쇼와기지 관측대원들은 10-11월에 걸쳐 약 100돕슨단위의

오존량이 감소하고 동시에 지상 15km-16km 상공의 기온이 5-10

감소하였음을 발견하고 1984년 추바쮜 시게루가 국제오존심포지엄에서 처음 발표하였으나, 관측기기의 이상으로 취급되어 큰 관심을 끌지 못하였다.

그러나 그이후의 여러 관측결과의 종합으로 남극의 오존량이 매년 봄 급격히

감소하고 있으며 이것은 남반구의 프레온의 증가가 밀접한 관계가 있다고

연구되었다.

그 기작은 해가 전혀 뜨지 않는 극야라 불리는 기간에 남극상공의 기온은

계속 감소하여 -78도이하가 되면 극히 작은 미립자(극성층권구름)가 발생하여

이 미립자 표면에서 프레온이 분해되어 생긴 염소 화합물이 염소를 방출하기

쉬운 상태로 변하게 된다. 봄이 되어 극야가 끝나면 햇빛에 의하여 염소원작

튀어나와 오존을 파괴하게 된다.

다른 중요한 이유중의 하나는 남극 상공의 성층권에서 다른 지역과의 공기의

교환이 별로 일어나지 않는다는 것이다.

   

   

   

따라서 오존을 파괴하는 물질이 남극상공에 계속 머물게 되며 오존 농도가

낮은 남극 상공의 공기도 다른 지역으로 운반되지 않으므로 남극의 오존홀이 발생하게된다.

   

Cl+O3 ClO + O2

ClO + O Cl + O2

   

그러나 하부 성층권에서는 다음과 같은 반응이 일어나는 것으로 설명된다.

   

ClO +ClO + M Cl2O2 + M

Cl2O2 Cl + ClOO

ClOO +M Cl +O2 + M

   

, 봄에 기온이 상승하면서, 미립자의 표면에서 방출된 염소원자는 반응에

의하여 오존분해가 일어나면 대기중에는 일산화일염소(ClO)의 농도가 높아지므로

반응이 연속적으로 일어나면서 이산화이염소와 이산화염소를 거쳐 다시 염소

원자가 재생된다. 재생된 염소원자는 반응에 의하여 다시 오존을 분해하는

과정을 반복하게 된다. 염소원자의 재생 기작에는 다음 과 같은 반응도

부분적으로 일어나는 것으로 알려져 있다.

   

6. 오존의 영향

오존은 산화제이자 호흡기에 대해서는 강력한 자극원으로 작용하기 때문에 오존에 노출되었을 때 일차적으로 영향을 받는 기관이 호흡기이며, 오존에 의한 영향이 가장

문제가 되는 기관도 호흡기이다. 대기중의 오존의 농도는 큰 변화없이 일정하게

유지되는 것이 아니라 광화학반응이 일어나기 좋은 조건이 되었을 때 다량의 오존이 생성되어 고농도로 수시간 유지되다가 다른 물질로 분해된다. 따라서 사람에게는 단기간 동안 고농도의 오존에 노출되었을때 생길 수 있는 급성 영향이 중요하다. 일반적으로 1~2시간 동안 고농도의 오존을 흡입하게되면 호흡기에서 여러가지 변화와 증상들이 유발되는데 이들이 완전히 가라앉아 정상을 되찾는 데에는 수 일의 시간이 소요된다.

오존에 노출되었을 때 생기는 급성증상들은 기침, 숨참, 숨을 깊이 들이쉬었을 때 느껴지는 통증 등이다. 이러한 증상들에 뒤이어 폐기능상의 지표에도 변화가 온다.

   

   

고농도의 오존에 노출된 사람들은 일반적으로 노력성 폐활량(사람이 의식적으로 최대한 들이쉴 수 있는 흡기량), 일초율(1초간 내쉴 수 있는 최대호기량 노력성

폐활량의 비율) 등이 감소한다. 고농도의 오존에 노출되었을 경우에는 숨을 얕게 쉬게

되고, 그 결과 부족하게 되는 산소를 보충하기 위해서 1분간의 호흡수가 많아진다. 오존은 호흡기 가운데서도 주로 소기관지에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

   

오존과 만성호흡기 질환

오존과 호흡기질환의 관계를 살펴보면 현재로서는 오존이 만성 호흡기 질환의 직접적인 원인이 된다고 보기는 어렵다. 그러나 이미 만성호흡기질환이 있는 환자들에게는 대기중의 오존이 증상을 유발시키거나 악화시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 만성호흡기질환 가운데 일시적인 자극에 의해 심한 증상이 나타나는 천식이 가장 문제가 된다.

   

오존과 급성호흡기 질환

오존의 최고농도와 급성적으로 생기는 인후염, 기관지염, 상기도감염 등과의 사이에 의미있는 상관관계가 성립되는 것으로 알려져 있다.

   

오존과 암발생

오존에 발암성이 있는가의 여부는 아직 실험적으로 증명되지 않았다. 또 역학조사에서도 오존의 영향만을 따로 분리해내기 어렵기 때문에 오존과 암발생과의 관계를 직접적으로 유추해내기는 힘들다. 그러나 일반적으로 보아 대기오염이 심한 지역에서 폐암의 발병율이 높아진다는 것이 역학적인 연구로 입증되고 있다.

   

오존에 의한 건강상의 피해를 최소화할 수 있는 방안

오존은 다른 오염물질과는 달리 사람들의 활동으로 만들어진 오존 생성의 전구물질들이 이차적으로 반응을 일으켜 만들어지는 물질이므로 직접적으로 그 배출을 규제하는 데에는 여러가지 어려움이 뒤따른다. 그런데 오존생성 전구물질은 주로 자동차의 배기가스에서 나오므로 이에 대한 관리를 통하여 어느 정도 오존의 생성을 억제시킬 수 있으며, 특히 오존 농도가 높아 오존경보가 내려진 지역에는 자동차의 출입을 통제시켜 해당 지역의 오존 농도가 더이상 높아지지 않게 할 필요가 있다. 또한 발생차원의 관리와는 별도로 이미 오존이 발생하여 대기 중에 고농도로 존재할 때 이에 대비하는 것 또한 중요하다. 이를 위해서는 다음과 같은 사항을 주의하여야 할 필요가 있다.

   

(1)자극에 민감한 호흡기 질환자나 노약자들은 대기 중 오존의 농도가 높은 상황에 노출 되지 않도록 주의해야 한다.

   

   

일반적으로 오존은 태양빛이 강하고, 공기의 이동이 적을때 많이 발생하므로 여름철이나 정오를 전후하여 태양빛이 강할 때에 이러한 사람들은 외출을 삼가는 것이

좋다. 특히 오존 경보가 내려진 상황에서는 실외활동을 피해야 한다.

   

(2)비타민 CE에는 오존에 자극된 폐에서 일어나는 염증반응을 약화시키는 성분이

있으므로 이들 비타민을 충분히 섭취함으로써 오존에 의한 조직 손상을 어느 정도

막을 수 있다. 비타민의 예방효과는 성인보다는 폐의 발육이 진행중인 어린이에게서

더욱 효과적인 것으로 알려져 있다.

   

미국 버클리대학 분자및 세포물리학과 젠스 티엘 교수팀은 최근 미국 태양차단학회에 대기중 오존농도가 높아지면 피부의 가장 바깥층(表皮)의 비타민E 함량이 줄어들어 가려움증.염증등 각종 피부병과 함께 피부노화가 촉진된다는 연구결과를 발표했다.

티엘 교수팀에 따르면 고농도 오존에 2시간 노출될 경우 표피의 비타민E 농도는 25% 줄어들고 6일 후에는 75%나 소실되는 것을 밝혀냈다는 것이다.

이보다 낮은 농도라도 장기간 오존에 노출되면 항()산화기능을 지닌 비타민E가 고갈될 수 있으며 이 경우 피부의 지방세포가 파괴되거나 산화돼 피부병과 피부노화가 유발된다는설명이다.

따라서 연구팀은 오존주의보가 내려지면 땅콩.호두..옥수수.녹색 채소등

비타민E가 많이 함유된 식품을 충분히 섭취하는 것이 피부노화등을 방지하는데

도움이 된다고 주장했다.

   

땅위에 있는 다른 생물은 어떻게 될 것인가?

고등 동식물에는 스스로 보호하는 털이라든가 깃털,비늘,껍질,살갗등이 있다.

그러나 흙속이나 바다 제일 윗부분에 있는 미생물은 그렇게 되어 있지 않다.

이들은 4억년전 오존층이 생겨나기 전이나 마찬가지로 강한 햇살에 모두 죽을 것이다.

그리고 이러한 미생물들이 죽으면 거기에 의존해서 살아가는 생물들도 해로운 영향을 받을 것이 뻔하다. 간단하게 말하면 생명의 가장 기본적인 짜임새가 뒤흔들리게 되는 것이다.

   

   

   

   

   

   

   

   

7. 오존에 대한 활동들

산업 혁명 이후로 인류는 빠른 속도로 여러분야에 걸쳐서 환경을 변화시키고 있다.

인류 활동에 의해서 야기되는 여러 환경변화에 여러가지가 있는데 가장 심각한 것들 중의 하나가 성층권에 있는 오존층의 파괴이다. 성층권에는 고도 약 35km 근처에 오존층이 존재하고 있으며 이 오존층이 태양에서 오는 자외선을 흡수함에 따라 지구의 표면에 생물이 존재할 수 있다. 이렇게 중요한 오존의 파괴가 발견된 것은 불과 11

전의 일이다.

그 발견도 인공위성에 탑재되어 있는 관측기기에 의한 것이 아니라 비교적 오래된 기술인 지면관측을 통해서 이루어졌다. 성층권의 오존파괴가 주로 남극 상공에서

일어나며 그 시기도 남반구의 봄인 10월에 한정 되어 있다는 사실을 감안하더라도 1950년대 후반부터 뚜렷이 나타나는 오존의 감소를 미리 발견하지 못했다는 것은 인류가 우리의 환경에 큰 관심을 기울이지 않았다는 하나의 증거가 된다.

과학자들이 오존의 파괴를 미리 예측하지 못했던 것은 아니다. 1930년에 Chapman에 의해 오존의 생성 및 파괴 기작에 대한 이론을 제시한 후 이론에 비해 관측되는 오존이 많다는 것이 계속 지적되어 왔다. 이를 설명하기 위하여 Crutzen1950년대 말 촉매반응에 의하여 오존이 파괴될 수 있다는 것을 보였고 몇 년후 MotinaRowland는 이러한 촉매로 CFC에 의하여 공급되는 염소가 중요한 역할을 할 수 있다고 주장하였다. 비록 이러한 주장들이 관측에 의해서 증명된 사실은 아니나 이론적인 타당성이 충분하였으므로 미국에서는 오존의 파괴가 발견되기 전에 자국내에서 CFC를 에어로솔 스프레이에 사용하는 것을 금지시켰다. 오존 파괴에 대한 과학자들의 예측이 있었고 그러한 현상이 계속되었음에도 불구하고 발견에 20년 이상 걸렸다는 것은 인류가 환경문제가 경제와 연관되어있을 때는 미온적으로 대처한다는 것을 보여준다. 오존층의 파괴가 CFC에 의한 촉매반응에 의한 것이라는 것이 확인되었고 위의 세 과학자들은 1995년에 노벨 화학상을 수상하였다.

오존층의 파괴가 밝혀진 이후로 과학계에서는 자성의 소리가 높아졌다. 로케트와 인공위성의 기술이 발달한 이후로 1960년대부터 금성, 화성, 목성 등을 탐사하기 위하여 30여 차례에 걸쳐 우주선을 발사한데 비하여 우리가 살고 있는 지구대기를 탐사하는 인공위성은 불과 수 차례 발사되었다. 1980년대 후반부터 지구를 집중적으로 탐사하려는 새로운 노력이 시작되었고(Mission to Planet Earth) 그 노력의 시작으로 1991년 미국에서 Upper Atmosphere Research Satellite가 발사되었다.

   

   

   

   

   

   

<별첨 1>

1. Internet Sites related with my report

(1) http://www.pr.erau.edu/~meteo/as201/class/ozone/sld001.htm

(2) http://www.ozone.sph.unc.edu/atmchemunc/harveys_lib/presentations.lab

(3) http://www.egs.uct.ac.za/engeo/faq/ozone-depletion/intro/faq-doc-8.html

   

2. the other sites about Stratospheric Ozone

(1) http://www.al.noaa.gov/ (The NOAA Aeronomy Lab)

(2) http://www.epa.gov /docs/ozone/index.html (The EPA)

(3) http://www.ciesin.org/TG/OZ/oz-home.html

(4) http://www.acd.ucar.edu/gpdf/ozone/index.html

(5) http://ellesmere.ccm.emr.ca/ogd/ozone/english/html/menu.html

   

   

<별첨 2>

   

관련 이미지 정보

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

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화면 캡처: 2013-02-27 오전 8:41

   

   

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