대기 오염에 대하여
by 송화은율대기 오염
탄화수소
탄화수소(hydrocarbon)의 종류 : 탄화수소는 탄소와 수소로 이루어진 유기 화합물로서 석탄, 석유 및 그 유도체의 주요 성분이다.
가장 간단한 탄화수소는 메탄인데 무색, 무취, 무미로서 독성이 거의 없는 가연성 기체이다. 산소가 부족하면 메탄은 고농도에서 졸음이나 혼수 상태를 유발한다. 메탄은 대기 중에서 0.00022%의 부피를 차지하며, 수소의 5배로서 일곱 번째로 많은 기체이다. 메탄은 유기 물질이 소택지에서 분해될 때 많이 발생하므로 늪가스(marsh gas)라고도 불린다. 메탄은 천연 가스의 85%를 차지하며, 인화성이 강하여 공기 중에 5.53%가 넘으면 폭발하게 된다. 메탄은 희미한 빛을 내면서 타는데 이를 휘발유 대신 자동차 연료로 사용하면 배기 가스의 오염 문제를 크게 완화시킬 수 있으나 운반, 보관, 운행 거리 등의 문제로 비용이 많이 든다. 또한 천연가스의 매장량은 한정되어 있고 화학공장에서 그 수요가 날로 증가하고 있으나 가까운 장래에 메탄이 가솔린 대신 자동차 연료로 사용되기는 어렵다.
탄화수소 중에서 에틸렌은 메탄 다음으로 분자량이 큰데 조명 가스의 4%를 차지하며, 자연 상태에서 과일이 성숙할 때와 일부 미생물에 의해서 만들어진다. 에틸렌은 밀폐된 공간에서 식물에 극히 유독해서 2～3ppm의 농도에서도 낙엽 현상을 일으킨다. 그러나 동물에게는 독성이 낮아, 쥐의 경우 치사 농도가 950,000ppm이다. 순수한 에틸렌이나 에탄(CH3CH3)은 연료로 거의 사용하지 않으나, 이보다 분자량이 더 많은 프로판과 부탄은 탄소 수가 각각 3개와 4개로서 연료로 많이 쓰이고 있다. 액화 석유 가스(inquefied pertrolium gas, LPG)라고 불리는 이들 기체는 내연기관에서 열효율이 높지만 공급상의 문제로 널리 이용되지 못하고 있다.
휘발유는 4～12개의 탄소를 가진 탄화수소의 혼합물인데 그들의 비등점은 38～200℃의 범위이다. 휘발유는 원유를 직접 증류시킬 때 최초로 소량 얻어지는데, 막대한 양의 휘발유 수요를 충족시키기 위하여 정유 공장에서는 원유 중의 분자량이 큰 탄화수소를 작은 분자로 분해 증류(cracking)하여 만든다. 휘발유는 산소와 고온에서 맹렬하게 반응하므로 내연 기관의 연료로 많이 사용되는데, 연소 후 일산화탄소, 이산화탄소, 물 및 기타 오염 물질을 배출한다.
탄화수소의 배출원 : 대기 중의 탄화수소 오염원은 절반 이상이 자동차로부터 유래된다. 그 대부분이 불완전 연소로 배기 가스 내에 남아 있는 가솔린이며, 일부는 연소 과정에서 새로 생긴 것이다. 탄화수소의 두 번째 큰 배출원은 공장으로서 탄화수소 오염의 1/4을 차지한다. 정유 공장이나 저장 탱크에서 증발되는 양도 상당하며 용매, 세제, 페인트, 희석제 등이 들어 있는 탄화수소도 결국 대기 중에 분산되어 오염원이 된다. 미국에서는 탄화수소가 연간 약 3,000만ton 배출되어 직접적으로 영향을 미치며, 간접적으로 공기 중의 다른 구성 성분과 반응하여 2차적인 스모그를 형성하기도 한다.
광화학적 스모그(Photochemical smog)
1. 정의 및 생성
광화학적 스모그란, 오염대기 중의 탄화수소와 질소 산화물 등이 태양의 자외선을 받아 광화학적 반응을 일으키면서 대량의 옥시던트(강산화성 물질)를 발생하여, 맑은 날에도 안개가 낀 듯한 현상을 나타내는 것이다. 옥시던트(오존, 이산화질소, 과산화물) 중 주요한 것은 오존이며 전체 발생량의 90%를 점유한다. 미국 로스엔젤레스에서 발견되었으므로 로스엔젤레스형(形) 스모그라고도 한다. 질소 산화물은 연소할 때 공기 중의 질소와 산소가 결합하여 생긴다. 대부분이 일산화질소이고, 이산화질소는 적다. 탄화수소는 용제의 증발, 석유 화학 공장, 석유 정제, 석유 저장소, 자동차 등에서 나오는 것이 많다.
대기 중에 배출된 오염 물질이 태양 광선을 받아서 광화학적 반응을 일으키면 이는 다시 후속 반응이 계속되어 2차, 3차의 각종 화학 물질 즉, 광화학 오염 물질을 만들어 1차 오염 물질과는 전혀 다른 양상의 대기 오염을 일으키게 된다. 대기 중에는 Oxidant(OX) 외에도 NO2, Fromaldehyde, Acro-lein, PAN류, 질산 Ester, 아질산 Ester, Mist(황산, 질산 및 그외 염류)등이 있는데, 이것들은 모두가 대기 반응 2차 생성물의 가능성을 가져 거대한 스모그 내에 화학 반응 물질로 존재하고 있다.
2. 발생 시기 및 원인
광화학적 스모그가 발생하는 시기는 여름철이다. 장마가 물러간 뒤나, 잠시 비가 갠 상공에 역전층이 생기면 오염물질이 지상 부근에 모여있게 되고, 거기에 여름의 강한 일사가 내리쬐면 광화학적 스모그가 고농도로 나타난다. 대도시에서 기온이 높고 맑게 갠, 바람이 약한 날에 일어나기 쉽다.
광화학적 스모그의 주요원인은 자동차의 배기가스이다. 자동차의 엔진 내에서 연료가 폭발하여 연소할 때 질소산화물이 생기고, 연료가 불완전 연소를 하면 탄화수소가 배출되기 때문이다.
3. 피해
광화학적 스모그는 직접적으로 사람의 건강이나, 식물에 피해를 준다. 인체에 미치는 영향은 눈과 목의 점막을 자극하여 따가움을 느끼게 하거나, 심할 때엔 눈병과 호흡기 질환을 일으키고, 급성 중독 때 엔 폐수종을 유발, 목숨을 잃게 되는 사례까지 있다. 또 식물의 성장을 방해하여 산림을 황폐화시키고, 자동차 타이어 등의 고무 제품을 부식시켜 수명을 단축시킨다.
4. 경보(警報)
시민들이 옥외에 나가는 것을 삼가게 하고, 공장 등의 연료 사용을 줄이게 하여 산화제의 농도가 더 높아지기 않도록 하는 것인데, 산화제 농도가 높아져 광화학적 스모그가 발생하기 쉬운, 기상 조건이 맑고 바람이 별로 없는 상태일 때에 광화학적 스모그 경보를 발령한다. 어느 나라이든지 산화제의 최대 발생원(發生源)인 자동차에 대한 확정된 규제가 없기 때문에 경보를 발할 뿐이다. 시민은 참고 해제되기를 기다리는 수밖에 없다.
외국의 경우, 광화학적 스모그 주의보는 산화제 농도가 1시간 평균값으로 0.12ppm 이상일 때, 경보는 0.24ppm 이상일 때, 중대 긴급 경보는 0.4ppm 이상일 때에 발령한다.
블로그의 정보
국어문학창고
송화은율