제 1 장 우리가 숨쉬는 공기 목차 및 내용 1. 서론 : 얇고 연약한 대기 2. 대기의 구조 3. 대기의 화학조성 1. 서론 : 얇고 연약한 대기 2. 대기의 구조 3. 대기의 화학조성 4. 도시대기오염:주요 공기오염물질 성질, 발생원, 영향 5. 공기오염 방지 대책 Yonsei Univ.
1. 우리가 숨쉬는 공기 대기 : 증기공 atmos = vapor + sphaira = ball 총 무게 : ~5 x 1018 kg 지구무게 : ~6 x 1024kg 즉 0.0001% (1ppm)에 불과 부 피 : 1atm일때 3.9 x 109 km3 지구부피 : 1.1 x 1012 km3 즉 0.35% 대기권 : 지상 약 100km로 간주 : 1기압으로 유지할 경우 지상 8km 50% 대기 : 지상 5.5 km에 존재 75% 대기 : 지상 11 km에 존재 99% 대기 : 지상 30 km에 존재 인간이 살 수 있는 고도 : 지상 8 km “Tiny and fragile atmosphere” by John Glen, astronaut
대기오염물질(CO2, CFC, O3, NOx, SOx, CO, Dioxin) 은 0.1% 미만 1일 공기호흡 량 : 0.5L/회 x 20회/min x 1440min/일 = 14,400L/일 = 19 kg/일 물 섭취량의 10배 음식 섭취량 ??? (( 공기 무게 : 1.3 g/L (물의 약 1000분의 1))) 공기 성분: 표 1.1, 1.2 참조 질소 : 78%, 산소: 21%, 알곤:0.9%, 기타:0.1% (탄산가스:0.04%) (수분 : 0 ~ 6%: 변동이 너무 심함) 대기오염물질(CO2, CFC, O3, NOx, SOx, CO, Dioxin) 은 0.1% 미만 공기 용도 : 단 5분도 공기 없이 생존불가 필요성분 : 산소 들숨과 날숨의 성분차이: 표 1.1 (산소감소, 탄산가스 증가) 즉 음식물 소화(산화)하여 에너지를 얻는데 이용 (탄수화물 + 산소 = 탄산가스 + 물 ( + 에너지)) : 호흡반응
공기 조성 (%)* 질 소 : 78.1 산 소 : 21.0 알 곤 : 0.9 탄산가스 : 0.036 기 타 : <0.01 질 소 : 78.1 산 소 : 21.0 알 곤 : 0.9 탄산가스 : 0.036 기 타 : <0.01 * 건조공기 기타 : 불활성기체 : He, Ne, Kr. Xe 황산화물 : SO2, SO3 질소산화물 : NO, NO2, N2O, HNO2, HNO3 탄화수소 : CH4, Benzene, Toluene… 산소화합물 : H2O2, HO, HO2.. (H2O) Freons : CCl2F2 …. Others : H2, NH3, CS2, I2, …... Yonsei Univ.
수증기 포함 대기조성 . 심한변동 : 0 - 5% . 습도표시법 절대습도 : mmHg 상대습도 : % 현습도/평형습도 . 심한변동 : 0 - 5% . 습도표시법 절대습도 : mmHg 상대습도 : % 현습도/평형습도 한국 여름 : 고온 다습 (70-90%) 겨울 : 저온 건조 (30-50%) 열대 우림 : 70 - 90 % 사막 지역 : 15 - 30 % ( 겨울 실내공기 : 10 - 20 % ) Yonsei Univ.
겨울 실내공기는 왜 건조한가? * 0 C, 40% 외기를 25 C로 높일 경우 상대 습도는? 0 C, 40% 절대수증기압 : 4.6 x 0.40 = 1.8 mmHg 25 C 수증기압 : 23.8 mmHg 상대습도 : 1.8/23.8 x 100 = 8 % ** 20 C 40% 실내공기를 25 C로 높일 상대습도변화는? 20 C, 40% 절대수증기압 : 17.5 x 0.40 = 7.0 mmHg 25 C, 7.0 mmHg 수증기압 상대습도: 7.0/23.8 x 100 = 29 % Yonsei Univ.
온도 ( C) 수증기압 (mmHg) 0 4.6 10 9.2 15 12.8 20 17.5 25 23.8 수증기압 : 0 4.6 10 9.2 15 12.8 20 17.5 25 23.8 수증기압 : 온도의 지수함수 적인 증가 Yonsei Univ.
실내습도의 중요성 1. 체감온도 2. 피부및 호흡기 3. 정전기 조절 4. 가구및 악기 5. 먼지조절 Yonsei Univ.
체감온도 : 몸이 느끼는 온도 = 온도, 습도, 바람, 일사량 습도영향 = 온도, 습도, 바람, 일사량 습도영향 = 기온 - 0.4(기온 - 10) (1 - 습도 /100) 온도 습도 체감온도 25 100 25 60 22.6 40 21.4 20 20.2 0 19 Yonsei Univ.
SO2 Organic NO2 NO3
공기의 미량성분: 주 오염물질 CO, SOx, NOx, O3, 부유분진(PM) 1ppm수준: 유독(PM제외) CO(일산화탄소) 무색, 무취, 공기와 같은 무게 자동차, 공장등 불완전 연소시 발생 (특히 실내오염: 연탄가스중독) 질식사 유발(Hemoglobin친화도: O2의 320배) O3 (오존): 비린 냄새 전기방전, 자외선 조사시 발생 Nox 와 VOC (모두 교통기원)에 의해 생성 유독:호흡기 질환유발 (성층권 O3: 자외선 차단: 유익)
SOx (x=2,3:황산화물) 무색, 유취 석탄, 석유연소시 배출: 특히 석탄 (발전소, 공장이 주 배출원) 폐 자극(호흡기 질환): 런던스모그 1952년 5일 스모그지속-> 4000명 사망 산성비 유발: 시설물 파괴 NOx (x=1,2: 질소산화물) 갈색(NO2): 자동차 오염의 상징 광화학 스모그 유발(오존) 산성비 원인물질 자동차, 공장등 고온연소시 공기에서 발생: Sox와는 달리 연료함유물질 아님 부유분진 입자상 물질(기체가 아님) 발생원: 토양, 식물, 해염
인공유발: 공장, 자동차, 공사장 시계, 광합성 저하 호흡기 질환 PM10: 10um이하 미세입자 상기 주요 오염물질오염도: 시청앞 전광 판 표시 표 1.2 참조 오염도의 장기 추세 선진국(미국,일본) : 70년 초부터 급감 한국 : 80말부터 감소 미개발국: 악화 한 국가의 환경질과 경제활동의 상관관계는 ?
황사(Yellow sand: Loess) :사막토양 폐해: 1. 시계감소 2. 정밀산업(반도체, 항공기) 3. 호흡기, 안질 4. 병원균 전달 5. 방사능 물질? 유익: 1. 산성비 중화(10% 석회) 2. 삼림, 토양 영양소 공급(K, Mg..) 3. 해양 영양소 공급(Fe) 4. 온실효과 방지(빛산란, CO2흡수) 황사는 공해물질인가? 공해물질: 인간에 의해 유입된 물질이나 에너지가 인간에게 직간접적으로 피해를 주는 것
1 .5 물질 : 원소, 화합물, 혼합물 원소의 수: 90개(자연), 112개(합성포함) 주기율표 : 그림1.3 원소기호 : 1 .5 물질 : 원소, 화합물, 혼합물 원소의 수: 90개(자연), 112개(합성포함) 주기율표 : 그림1.3 원소기호 : 영어발음 : (O, N, C, S, Ni, Ca…) Latin : Fe (Ferrum) Pb (Plubum) 성질 : H, He, Te... 행성 : Pu, Np... 장소 : Bk, Cf… 사람 : Es, Md, Sg… 화합물 : 두개이상의 원소 집합체 예) : CO2, H2O 원소, 화합물, 혼합물 구분: 보기1.1 ‘99. . 4 2 Yonsei Univ.
1.7 화학식 1.6 원자 와 분자 원자 : Atom (Gk, 쪼갤수 없는 것) 기계적, 화학적으로…. (원소의 최소단위) 1.6 원자 와 분자 원자 : Atom (Gk, 쪼갤수 없는 것) 기계적, 화학적으로…. (원소의 최소단위) 원자 크기: 0.5 - 2 A (10-10 m) 무게: 1 - 240 x (1.6 x 10-24 g) 분자 : 화합물의 최소단위 H2O, CO2 등 100여만 화합물 1.7 화학식 원소, 화합물, 화학반응 -> 기호 C, O, H, --->CO2, H2O Yonsei Univ.
1.8 화학변화: 화학반응식 반응물 ----> 생성물 탄소 + 산소 ----> 이산화탄소 C + O2 ----> CO2 1.9 열과 연료 CH4 + 2 O2 ----> CO2 + 2 H2O (+ Heat) (4 C-H + 2 O-O --> 2 C-O + 4 H-O) Why do chemical reactions occur? 1. Energy 2. Entropy
1.10 공기의 질: 좋은 소식 선진국: 70년대부터 크게 향상 한 국: 80년대 후부터 향상 (표 1.7 참조) 경제력과 환경개선: 정비례? 1.11 공기오염의 원천 석탄과 석유: 화석연료 S + O2 ----> SO2 (아황산가스) SO2 + O ----> SO3 CO, O3, NOx : 이미 설명 납(Pb)오염과 무연휘발유 녹킹방지제 Nox, VOC와 광화학스모그
1.13 오염물질의 위해도 평가 1.12 주거지와 공기 질 기술, 경제,사회, 정치의 복합함수 70년 연방정부 청정공기법 1.12 주거지와 공기 질 기술, 경제,사회, 정치의 복합함수 70년 연방정부 청정공기법 90년 “ “ 수정 현재도 논쟁 중 현황: 미국 --> 도시 대부분 기준미달 미 폐협회 : 년 500억불 의료비 중국, 멕시코 : WHO기준 미달 1.13 오염물질의 위해도 평가 위해도 = 독성 x 노출 동물실험 --> 인간실험? 암 발병율: 1/1,000,000… 대기질 기준 설정: 표 1.9참조
1. 우리가 숨쉬는 공기 결론 : 맑은 공기는 생명의 원천. 최근 인간활동 증가로 오염되고 있다. 오염물질은 유황, 질소 산화물로 간단한 분자이다. 이들은 에너지 생산과정에서 필연적으로 발생한다. 환경기술발달로 오염배출이 줄어들고 있으나 0로 줄이는 것은 불가능하다. 경제성 극대화를 위해 위험성 평가를 한다.