Quantification of the impact of air pollutants in North Korea to the air quality in Seoul, South Korea

Abstract

Due to its proximity to the Seoul Metropolitan Area (SMA) and the characteristics of energy consumption, air pollutants emitted from North Korea are likely to influence the air quality in the SMA. To understand the transport of air pollutants emitted from North Korea, backward trajectories arriving at Seoul were estimated and classified into four cases depending on which area the trajectories predominantly passed through for the sampling days between 2002 and 2003. The ambient data of particulate polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were analysed for the samples. Then, based on the contribution of biomass burning calculated by the chemical mass balance (CMB) model the influence of air pollutants’ emissions from North Korea to SMA is semi-quantified. It is estimated that the influence from North Korea on the particulate PAHs concentration in Seoul was up to 20% of the observed values. Two-dimensional potential source contribution function (PSCF) was applied to identify the geographic location of the possible emission sources for PAHs and levoglucosan, a marker species for biomass burning. Furthermore, three dimensional potential source contribution function (3D-PSCF) with threshold height was developed and applied to differentiated forest fire and other ground based biomass burning. It was found that organic aerosols emitted in North Korea were not a major factor affecting the air quality in Seoul. However, organic aerosols from ground based biomass burning in North Korea affect the air quality in Seoul significantly.;우리나라 수도권과의 지리적 근접성과 소비되는 에너지의 특성으로 인하여, 북한에서 배출되는 대기오염물질이 우리나라 수도권 대기환경에 영향을 미칠 것으로 판단된다. 본 연구는 북한에서 배출되는 대기오염물질의 이동과 그로 인한 영향을 파악하기 위하여, 2002년부터 2003년 사이의 시료채취 측정기간을 대상으로 서울에 도착하는 역궤적을 궤적의 주요 경유지역에 따라 4가지로 분류하였다. 시료 중 분석 대상물질은 다환방향족탄화수소를 활용하였다. 이러한 분석 결과와 chemical mass balance 모델을 활용하여 배출원으로서 생물성 연소(biomass burning)가 서울시 대기 중 다환방향족탄화수소 농도에 미치는 기여도를 계산하였다. 계산된 생물성 연소의 기여도를 바탕으로 북한에서 배출되는 대기오염물질이 수도권 대기환경에 미치는 영향을 평가할 수 있었다. 그 결과, 북한에서 발생되는 대기오염물질이 서울시 대기 중 입자상 다환방향족탄화수소 농도에 미치는 영향은 최대 20 % 정도로 추정된다. 2차원 potential source contribution functions에 대기 중 다환방향족탄화수소와 생물성 연소의 지표물질인 레보글루코산의 농도를 적용하여, 다환방향족탄화수소와 레보글루코산의 배출원의 지리적 위치를 파악하고자 하였다. 이 과정에서 기존의 PSCF의 한계를 극복하고자 제한높이를 적용한 3차원 PSCF를 개발하였다. 이를 통해, 산불과 지표기원 생물성 연소의 영향을 구분하였다. 3차원 PSCF로 레보글루코산과 유기탄소 농도를 분석한 결과, 북한에서 발생되는 유기성 입자는 서울의 대기환경에 주요 영향 인자가 아니다. 그러나 북한의 지표기원 생물성연소에서 발생된 유기성 입자가 서울시 대기환경에 미치는 영향을 상당할 것으로 평가된다.