고산에서 대기 중 잔류성 유기오염물질의 거동 및 상분배 특성

Abstract

잔류성 유기오염물질(POPs; Persistent Organic Pollutants)은 대기 중 입자상으로나 기체상으로 상이 분배되어 두 가지 상으로 분리하여 존재하고 있다. 이러한 상분배는 오염공기의 이동 및 기상요인, 특히 온도에 따라 다르게 나타날 수 있다. 이 연구에서는 우리나라의 배경지역인 제주도 고산에서 2001년 11월부터 2002년 9월 사이에 세 차례의 집중측정기간 동안 측정한 POPs의 대기 중 이동 및 기체-입자상 상분배 특성을 살펴보았다. POPs의 장거리 이동성을 살펴보기 위해서 Mirex를 지표물질로 선택하여 역궤적 분석을 하였다. 그 결과, 검출된 날의 67%의(36%의 지역구분 설명력) 공기괴가 중국북부로부터 유입되었다. 따라서 우리나라에서 검출된 Mirex는 주로 중국북부 지역에서 이동해 와서 영향을 주는 것으로 보였다. 대기 중 배출이 과거보다 현저히 감소하여 토양 및 수체로 침적된 POPs가 대기로 재휘발되는 이차 오염원으로부터의 배출 가능성을 알아보았다. 비의도적으로 배출되는 물질은 제외하고, 유기염소계 살충제의 기체상 농도와 온도 상관성을 살펴서 이차 오염원의 가능성을 살펴보았다. 여름철 대기 평균 온도가 높을 때 대기 중 기체상 농도가 높았던 물질로는 DDT와 Endrin이 있었다. 또한 이 두 물질이 이차 오염원으로부터 기체상으로 배출되어 대기 중 입자에 흡착되었다가 재휘발되는 경우를 살펴보기 위해서 상분배계수와 증기압간의 관련성을 살펴보았다. Endrin의 경우 이 때 여름철 하루를 제외하고 전부 기체상으로 검출되어 상분배계수를 구할 수 없었기 때문에 DDT만을 살펴보았다. 그 결과 온도와의 상관성은 상당히 높았고(r²=0.968), DDT와 Endrin은 토양이나 수체로 침적되어 축적된 것이 대기 온도가 높을 때 재휘발할 가능성을 보여주고 있다. 세 차례 집중측정기간 동안 상분배 특성을 상분배계수와 증기압간의 로그-로그 상관회귀식의 기울기와 y-절편값의 변화를 통해 알아보았다. PAHs의 경우 기간별로 기울기는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으나, y-절편의 경우 1차 집중측정시기에서 유의한 차이(p<0.05)를 보이며 높았다. 이러한 y-절편의 변화는 대기 중 입자 농도, 기체-입자상 분배비, 유기탄소에 흡수한 입자상 PAHs가 영향을 준 것을 살펴볼 수 있었다. 측정기간별 오염공기의 이동이 상분배에 어떤 영향을 주는지 살펴보았다. 오염물질의 농도 변화는 로그-로그 상관회귀식에서 기울기 및 y-절편의 변동에 통계적으로 유의한 영향을 주지 않았다. 그러나 황사시기와 비황사시기에서 y-절편의 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 황사시기의 대기 중 입자 농도가 황사시기의 y-절편을 낮춘 것으로 보였다. 우리나라 지역별 상분배 특성을 살펴본 결과 고산이 서울보다 그 기울기가 완만하였다. 그리고 기울기 및 y-절편의 차이는 입자상-기체상 분율의 영향으로 보였다. 다른 외국지역과의 차이를 비교해본 결과, 고산은 그 기울기가 완만한 특징이 있었다. 또한 고산에서 측정한 POPs의 상분배가 기울기가 -1 즉, 평형을 도달하지 않았다. 그런 경향에 대해서는 향후 연구가 더 필요하다. ;Persistent Organic Pollutants (POPs) are mostly semi-volatile organic pollutants and can be distributed between the gas and particle phase. Gas/particle partitioning of POPs can be changed by several factors such as contaminant levels in the atmosphere or meteorological parameters, especially, atmospheric temperature. In this study, atmospheric transport of POPs measured at Gosan during the intensive measurements (Nov. 2001, Mar.~Apr. 2002, and Aug.~Sep. 2002) are analyzed to understand the characteristics of gas/particle partitioning and transport of POPs. Mirex is selected as the index species among the POPs to find the characteristic of long-range transport. Backward trajectory analysis result shows that 67% (a determination of 36%) of the air parcels arriving at Gosan came from northern China. That is, Mirex in Korea is mainly influenced by air parcels moved from northern China. The temperature dependence of atmospheric gas phase POPs is expressed as linear regressions of the log (gas concentration) versus (1/T) on Summer and of the log (gas-particle partitioning coefficient, K_(p)) versus log (liquid vapor pressure, P_(L)). DDT and Endrin among the organochlorines showed high correlation (r²=0.968 of DDT). Therefore, it is reasonable that DDT and Endrin might be emitted from soil, water, or surface when the atmospheric temperature is high (secondary emissions). The characteristic of gas/particle partitioning of PAHs is considered as linear regression of the log (K_(P)) and log (P_(L)) during the intensive measurement periods and between the polluted and non-polluted period. The mean slope values for each intensive measurement period and between the polluted and non-polluted period show no statistical difference. However y-intercept values showed different values. The variation of y-intercept values were affected by several factors; the particle concentration, gas-particle ratio, and absorption of PAHs onto organic carbons. It was suggested that the POPs observed at Gosan were not in equilibrium.