서울과 청정 지역의 오존 농도 특성에 대한 연구

Abstract

The concentrations of O_(3), NO_(2), and NO at two stations in Seoul and Taeha and Gosan, typical background areas in Korea are analyzed to understand the site characteristics of the ozone concentrations. The 24-hour average ozone concentrations of Gwanak (28.6 ppb) were higher than City hall (14.9 ppb). The 24-hour average ozone concentration on Sunday is higher than other days at both sites. Although the mean concentration of the 1-hour daily maximum ozone at Gwanak is higher than City hall, the ozone concentrations above 95th percentile at City hall are higher than Gwanak. Thus, the number of days with the 1-hour ozone concentration exceeding 100 ppb and 120 ppb at Gwanak (17 and 3) are lower than City hall (29 and 9). To sum up, both sites are VOCs limited region and the mean ozone concentration in Gwanak is higher because of the lower NOX concentration. But high ozone cases occur more frequently in City hall when conditions are right. Characteristics of the ozone concentrations at Taeha were analyzed for the data from April 1997 to December 2002. The number of days with the 1-hour ozone concentration exceeding 100 ppb and 120 ppb were very high during October and November, 1997. But the reason for this phenomenon is not clear. The ozone concentrations at Taeha and Gosan were compared for the period of January 1999 to December 2002 to further understand the characteristics of background areas in Korea. Although the 1-hour monthly NO_(X) concentrations at both sites were lower than City hall, Seoul (January 1996 to December 2000), the 1-hour monthly ozone concentrations at both sites were higher than City hall. The number of days with the 1-hour ozone concentration exceeding 100 ppb and 120 ppb at Taeha (87 and 6) are higher than Gosan (1 and 0). The upper troposphere ozone transport is more probable to the high ozone concentrations at Taeha than the long-range transport of ozone or production by photochemical reactions based on various analysis results, such as backward trajectory analysis including transport height analysis and discuss variations of O_(3), NO_(2), and NO.;본 연구에서는 서울의 시청과 관악의 요일별 O_(3), NO_(2), NO 농도와 울릉도 태하와 제주도 고산의 월별, 시간별, 계절별 O_(3), NO_(2), NO, CO 농도를 살펴보아 도심 지역과 청정 지역의 오존 농도 특성을 비교 분석하였다. 1996∼2002년 동안 서울의 27개 측정소를 대상으로 오존 농도가 증가하는 시기인 5월∼9월 사이 요일별 24시간 평균 O_(3), NO_(2), NO 농도 변화를 살펴보았다. 그리고 27개 측정소 가운데 도심 지역을 대표하는 시청과 배경 지역을 대표하는 관악을 선정하였다. 관악의 24시간 평균 NO_(2), NO 농도가 시청보다 낮았음에도 불구하고 24시간 평균 오존 농도는 시청보다 높았다. 두 지역 모두 일요일은 24시간 평균 NO_(2) 농도가 감소했음에도 불구하고 오존 농도는 증가하였다. 1시간 평균 일 최고, 최저 오존 농도는 관악이 시청보다 모두 높았지만 전체 일 최고 오존 (1시간 평균) 농도의 상위 5번째 percentile 이상에 해당하는 농도 값들은 시청이 관악보다 높았다. 그러므로 1시간 평균 오존 농도의 100 ppb, 120 ppb 초과 횟수는 관악이 시청보다 낮았다. 즉, 두 지역 모두 NO_(x) 과잉 지역이고 평균 오존 농도는 관악이 시청보다 높다. 그러나 VOCs와 기상요소가 오존 생성에 있어 최적 조건이 되면 시청의 오존 농도는 관악보다 훨씬 높아져 인체나 식생에 악영향을 끼칠 정도로 올라간다. 청정 지역의 오존 농도 특성을 살펴보기 위해 1997년 4월∼2002년 12월 기간 동안 태하의 O_(3), NO_(2), NO 농도 변화를 살펴보았다. 1997년 10월과 11월 고농도 (100 ppb, 120 ppb 이상) 오존 (1시간 평균) 발생 날 수가 매우 높았다. 대류권 상부 오존 하강이 어느 정도 영향을 미친 것으로 보이나 확실히 단정짓기 힘들다. 그러므로 1999년 1월∼2002년 12월 태하와 고산의 O_(3), NO_(2), NO, CO 농도의 비교 분석을 통해 청정 지역의 오존 농도 특성을 살펴보았다. 1996년 1월∼2002년 12월 서울 시청의 자료와 비교한 결과 태하와 고산 모두 NOX 농도가 시청보다 낮은데 비해 오존 농도는 시청보다 높았다. 그러나 태하와 고산의 월별 고농도 (100 ppb, 120 ppb 이상) 오존 (1시간 평균) 초과 날 수를 보면 태하의 고농도 (100 ppb, 120 ppb 이상) 오존 (1시간 평균) 발생 날 수가 고산보다 훨씬 높았다. 국지적 광화학 반응의 영향과 오존과 관련 물질의 장거리 이동의 영향 모두 태하의 고농도 오존 발생에 많은 영향을 끼쳤다고 보기는 힘들었다. CO농도가 그리 낮지는 않아 확실히 단정짓기는 어려우나 대류권 상부 오존 하강이 태하의 고농도 오존 발생에 어느 정도 영향을 주었다. 그러므로 국지적 광화학 반응, 오존과 관련 물질의 장거리 이동 보다 대류권 오존 하강이 태하와 고산의 오존 농도를 결정짓는 변수라고 생각된다.