24 산성비(Acid Rain)의 지구 규모화 김병립 우성웅 화학공학과

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1 24 산성비(Acid Rain)의 지구 규모화 200406250 김병립 200406252 우성웅 화학공학과
’ (목) 24 산성비(Acid Rain)의 지구 규모화 김병립 우성웅 화학공학과

2 목 차 ▲ 서 론 1. 산성비의 정의 ▲ 본 론 2. 산성비를 만드는 오염물질의 발생원 3. 산성비의 피해
목 차 ▲ 서 론 1. 산성비의 정의 ▲ 본 론 2. 산성비를 만드는 오염물질의 발생원 3. 산성비의 피해 4. 우리나라 산성비의 특징 ▲ 결 론 5. 산성화 방지를 위한 국제 협약 ▲ 참고문헌 화학공학과

3 산성비의 정의 산성비라는 용어는 1852년 화학자 Angus Smith가 영국에서 대기오염 연구 중 처음 사용한 용어
그러나 비 뿐 아니라 기체와 고체입자로 지구표면에 도달하기 때문에 산성강하물이라는 용어가 더 적합함 (산성안개와 산성눈의 경우 액체로 만들었을 때 PH 5.6이하인 것) 습성강하물, 습성침착 : 대기중의 산성물질이 빗물에 녹아 지표면으로 떨어지는 것 건성강하물 : 에어로졸과 같이 입자 상태로 내리는 것 화학공학과

4 대기에서 산성의 물질을 제거하는 과정에서 생기는 현상
산성비의 정의 빗물이 약간 산성인 것은 공기 중의 이산화탄소가 물에 녹아서 약한 산성인 탄산을 형성하기 때문 •산성비 : pH 5.6 이하인 비 각종 오염원에서 대기 중으로 방출된 황산화물과 질산화물 같은 물질이 대기 중에 있는 수증기와 작용하여 강산성의 황산이나 질산을 형성하고 이것이 빗물에 씻겨 떨어지는 현상 Potential of Hydrogen 수소이온 농도 대기에서 산성의 물질을 제거하는 과정에서 생기는 현상 •최근 황배출량은 줄어드는 반면 질소산회물의 강하량은 증가함. 이는 황을 함유한 오염원의 사용이 줄어드는 반면 자동차가 급증한 것 때문 화학공학과

5 산성비를 만드는 오염물질의 발생원 산성비의 형성과정 화학공학과
황화 수소 (H2S)는 산소원자와 분자, 오존 등에 의해 산화된다.                                 H2S + O -> HS + HO --> SO2 + H2O                                  H2S + O3 -> SO2 + H2O형성된 이산화황은 산소원자와 분자 및 오존과 결합하고 자외선 또는 분진입자가 그 촉매 작용을 하여  산화될 수 있다.                                 SO2 + O + M -> SO3 + M                                                   hv또는                                  SO2 + O > SO3 + O2                                                   분진입자질소 산화물 중 일산화질소는 산소원자 또는 오존에 의해 이산화질소를 산화되고 되어 대기 중에 존재하게 된다.                                 NO + O + M -> NO2 + M                                 NO + O3 -> NO2 + O2  황산과 질산의 형성 대기 중에 있던 이산화황은 물과 반응하여 직접 아황산을 형성하기도 하고 이산화황이 물과 반응하여 황산을 형성하게 된다. 물론 아황산도 황산으로 변하여 빗물과 함께 산성비로 내리게 된다.                                  SO3 + H2O -> H2SO4(황산)                                  SO2 + H20 -> H2SO3(아황산) 질소 산화물 또한 물과 반응하여 질산을 형성하여 황산과 마찬가지로 산성비로 내리게 된다.                                  2NO2 + H2O <---> HNO3 + HNO2                                  3HNO2 -> HNO3 + 2NO + H2O                                  3NO2 + H2O -> 2HNO3 + NO 화학공학과

6 산성비를 만드는 오염물질의 발생원 아황산가스 우리가 사용하는 화석연료에는 불순물로서 황이 들어 있다.
기체연료나 휘발유에는 거의 들어있지 않거나 미량이지만 등유(0.5%이하), 경유(1.6%), 중유(4.0%이하)에는 유황이 들어있다. 석탄에도 수 % 황이 들어있으며 우리나라 무연탄에도 차이는 있지만 %정도 들어있다. 화학공학과

7 산성비를 만드는 오염물질의 발생원 아황산 가스는 오랜기간 대기중에 머물면서 공기중의 산소와 수증기와 작용하여 황산을 생성한다.
대기 중에 방출되면 그 일부는 직접 지표에 흩날려 토양이나 수계에 흡착, 용해되지만 대기 중에 남아있는 것은 빛의 작용에 의해 더욱 산화되어 삼산화황이 되고 대기 중의 물방울에 용해되어 묽은 물방울이 된다. 한편 대기중의 아황산 가스가 물방울이 용해되어 아황산 수용액이 된 후 물방울 속에서 산화되어 황산으로 변하는 경우도 있다. 화학공학과

8 산성비를 만드는 오염물질의 발생원 질소산화물 질소산화물은 대기 중에서 자연적으로 번개의 방전으로 생기기도
하지만 주로 석탄, 석유 등 연료의 연소에 의해 생긴다. 대기중의 수증기와 반응하여 질산을 만든다. 화학공학과

9 열적 NOX는 자동차의 급증으로 그 비중이 늘어나고 있다
산성비를 만드는 오염물질의 발생원 연료 NOX : 연료의 연소과정에서 발생하는 질소화합물 열적 NOX : 자동차의 배기가스나 소각로 고온의 배출가스에 의해 공기중의 질소와 산소가 반응하여 생성되는 질소산화물 열적 NOX는 자동차의 급증으로 그 비중이 늘어나고 있다 화학공학과

10 산성비의 피해 생태계에 미치는 영향 :육상 생태계의 경우 PH5.1이하, 수생 생태계의 경우 5.5이하로 떨어지는 경우
생물에 대한 직접 피해 : 생체 유기화합물을 분해하여 생체조직을 파괴  칼슘이나 마그네슘이 고갈된 알카리 토양이나 산성 토양에 산성이 침하되면 토양입자에 결합되어 있는 알루미늄을 방출  알루미늄의 용탈은 생태계에 심각한 영향을 미친다 강산은 식물 상피조직의 옥스 조직 내 지방산 에스테르류를 산화 또는 가수분해 시켜 잎이 쉽게 젖게 되고 더욱 피해를 받게 된다. 한편 동물의 점막조직에 영향을 미친다. 화학공학과

11 식물에 미치는 영향 화학공학과 산성비 잎이 흡수 K+ 와 H+ 이온이 질산염과 치환 잎의 부식

12 <산림감소> <나무의 고사현상> <산성비를 맞은 나팔꽃>
식물에 미치는 영향 <산림감소> <나무의 고사현상> <산성비를 맞은 나팔꽃> 산성비는 대기중의 오염물질, 황산과 질산을 포함하는데 이들은 식물체의 잎에 부착해 흡수되거나  씻겨내려간다. 식물체의 잎에 흡수될 경우 산이 가지고 있는 탈수성과 반응성에 의해 잎이 부식되는데 그  결과 식물의 잎이 하얗게 되고 구멍이 생기고 엽록소가 파괴되어 잎이 누렇게 되어 조기  탈락하는 현상이 일어나게된다. 즉 질산염이 잎에 흡수되면 잎속의 K+ 와 H+ 이온이 질산염과 치환되어   잎속의 양분을 용탈시키고 식물체 잎의 양분이 줄어 들면서 식물병과 해충에 대한 저항성이 작아져 나무나  식물체가 쉽게 병들고 죽게된다. 화학공학과

13 토양에 미치는 영향 토양이 산성비 흡수 토양내 양분이 있는 이온이 산과반응 토양의 산성화 화학공학과
대기 오염물질인 황산과 질산은 비에 의해 땅에 내려와 토양수로 흡수되어 H+, NH₄+, NO₃+, SO₄2-  의농도를 증가 시키고 이물질은 원래 토양 입자에 결합되어 있던 Mg2+, Ca2+, K+, Na+ 등의 이온과   치환되어 토양을 산성화 시켜 토양내의 미생물을 죽게하고 결국 식물도 살아갈 수 없게된다. 또한 물에 녹아들어 물도 산성화시키게 된다. 토양의 산성화는 토양 미생물의 활동을 방해해 토양내 낙엽이나 사체가 제대로 분해되지 않아 토양 소동물까지 영향을 받게 된다. 토양의 산성화는 식물체가 직접적으로 입는 피해보다 훨씬 더 심각한 피해를 가져오고 나아가 담수생태계에까지 영향을 주게 된다. 화학공학과

14 담수에 미치는 영향 토양에서 유출되어 담수 생태계에 도달 순환하지 못하고 오염물 축척 어류의 기형 및 생물 농축 화학공학과
물의 순환은 주로 강수와 증발에 의해 일어나는 데 지상에 도달한 빗물은 토양에 흡수되거나 유출되어 담수   생태계에 도달하게 된다.  담수는 비나 육지의 지표수에서 들어오는 오염물질이  계속해서 순환하지 못하고 축척되게 된다.  세계보건 기구에 따르면 pH5.5 의 빗물에서 박테리아가 죽기 시작하고 pH 4.5 이하에서 대부분의 물고기나   양서류가 생식력을 잃는다고 하였다. 그리고 토양 산성화로 유출되어 유입된 Al은 어류의 아가미에 영향을  미쳐 호흡불능을 만든다. 다른 중금속 류는 먹이 사슬에 유입되어 샘물농축을 일으켜 담수생태계의 최종  소비자에게 많은 양 축적되어 결국 생장을 방해하거나 죽게 만든다. 화학공학과

15 기타 영향 조각품의 경우 보통 탄산칼슘이 함유된 재료 쓰임 황산은 탄산칼슘을 황산칼슘으로 변화시킨다. 금속표면 또한 부식
금속이나 대리석으로 만들어진 동상, 기념탑 등의 유적과 각종 구조물을 부식시키며 특히 시멘트 구조물은 산성비에 잘 용해되므로 피해가 크다. 유럽의 경우 아테네에 있는 파르테논신전과 아크로폴리스 같은 유적이 부식되어 가며, 독일의 쾰른 성당 역시 부식이 일어나고 있는 실정이다. 산성비로 인한 인공 석조물의 부식속도는 자연 풍화보다 30배정도 빠르다는 보고도 있다. 특히 금속이 가장 심하게 부식되며, 가죽, 고무, 섬유 제품의 변색, 노화 현상으로 인한 진정 사례가 보고 되고 있어 이로 인한 경제적 손실도 클 것으로 본다 Fe + H2SO4   →Fe2SO4 + H2 CaCO +   H2SO4        →CuSO4 + H2 O + CO2 화학공학과

16 pH5에서는 광합성이 저하, pH4에서 수확량 저해 셋째, 먹이 사슬을 통하여 알루미늄이나 중금속에 의한
인간에 미치는 영향 첫째, 인간 호흡기 질병을 일으킨다. 질산이온은 몸에서 비트로소 화합물로 변환 둘째, 식량 생산에 영향을 미친다. pH5에서는 광합성이 저하, pH4에서 수확량 저해 셋째, 먹이 사슬을 통하여 알루미늄이나 중금속에 의한 장애를 일으킬 수 있다 첫째, 인간 호흡기 질병(bonchitis, asthma)을 일으킨다. 우선 직접적으로 눈이나 피부를 자극하여 불쾌감이나 통증을 일으킬 수 있다. 산성비속에 포함된 질산이온은 몸 속에서 발암성인 비트로소 화합물로 변한다는 것이 알려져 있으며 위암발생과 관계가 있다. 둘째, 식량 생산에 영향을 미친다. PH 5가 되면 쌀과 밀, 보리의 광합성이 저하되고, PH4에서 수확량이 저해된다. 무, 당근, 겨자, 채소 등도 PH4에서 수확이 감소되며 그 이하가 되면 많은 농작물의 잎에 피해가 일어난다고 보고된다. 셋째, 먹이 사슬을 통하여 알루미늄이나 중금속에 의한 장애를 일으킬 수 있다 1969년 뉴햄프셔 pH 2.1의 비 1974년 스코틀랜드 pH 2.4의 비 중앙유럽 약 6백만 ha의 수목이 고사 동부 캐나다와 미국 북동부의 수천 Km의 하천과 200,000개의 호수들이 산성화 진행 화학공학과

17 우리나라 산성비 특징 우리나라의 빗물은 초기 빗물보다 후속 빗물의 산성도가 더 높은 특징이 있다. 그 이유는 우리나라의 경우 초기 강우에 의해서 제거되기 쉬운 먼지가 대기 중에 존재하다가 강우시 흡수되어 빗물을 중화시키기 때문이다. 서울의 경우 계절적 변화를 보면 가을, 겨울에 pH 가 4.8 부근으로 비교적 낮았고, 여름(5.5), 봄( 6.2) 이 상대적으로 높았다. 여름철의 pH가 높은 것은 여름철에 강수량이 집중되고 강우 강도가 높아서 초기 강우의 pH가 낮으나 후속 강우의 pH는 5.6 근방을 보이기 때문이다. 봄철에는 강우 강도가 적고 가뭄에 의해서 토양 먼지와 장거리 이동하는 황사의 영향으로 빗물 중 양이온이 풍부하게 존재하기 때문이다. 가을과 겨울에는 화석연료의 사용이 증가하여 대기 중 황산화물, 질소산화물이 증가하여 산성도를 높이는 것으로 보인다. 우리나라의 산성비 특성은 빗물을 중화해 주는 먼지 때문에 나타난다고 해도 과언이 아니다. 황사 현상이 있을 때에나 대기 중 먼지 성분이 다량 존재할 경우에는 pH 7 이상인 알칼리비가 내리기도 한다.69 화학공학과

18 ※ ‘-’은 강우량이 적거나 시료채취기 고장으로 측정치 없음
우리나라 산성비 특징 측정지점별 강우산도(2004년 6월) 측정지점 강우산도(pH) 서울 불광동 5.2 제천 서부동 6.9 창원 명서동 포천 관연면 5.8 괴산 청천면 4.4 거제 저구리 4.3 안산 고잔동 5.7 대전 구성동 4.7 역산 남중동 5.4 강화 석모리 4.8 태안 파도리 5.0 임실 운암면 예천 설성면 6.4 대구 지산동 광주 농성동 춘천 후평동 5.5 경주 성건동 광양 중 동 4.5 강릉 옥천동 6.8 안동 남문동 목포 용담동 5.1 원주 명륜동 - 김천 평화동 제주 고산리 5.6 고성 간성읍 영덕 지풍면 공주 고당리 양구 방산면 부산 덕천동 거창 남상면 4.9 인천 구월동 울산 성남동 ※ ‘-’은 강우량이 적거나 시료채취기 고장으로 측정치 없음 화학공학과

19 우리나라 산성비 특징 주요 도시의 연도별 강우 중 산도
우리나라 산성비 특징 주요 도시의 연도별 강우 중 산도 연도 도시 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 서울 5.3 5.4 5.8 5.7 4.9 5.0 4.8 4.7 부산 5.2 6.2 대구 5.6 5.5 6.0 인천 5.9 4.4 4.6 광주 5.1 대전 ※ 1997년 까지는 산술평균, 1998년 이후는 가중평균값임 화학공학과

20 산성화 방지를 위한 국제협약 유럽 헬싱키 의정서
황산화물을 줄이기 위한 국제협약 일 시 : 1985년 장 소 : 필란드 헬싱키 목 적 : 1993년까지 황배출 또는 월경 이동량의 최저 30% 삭감 가입국가 : 21개국(2004년) 화학공학과

21 산성화 방지를 위한 국제협약 유럽 소피아 의정서
질소산화물을 줄이기 위한 국제협약 일 시 : 1988년 장 소 : 불가리아 소피아 목 적 : 1994년까지 질소산화물의 연간 방출량 또는 국경이동을 1987년 수준으로 유지 가입국가 : 28개국(2004년) 화학공학과

22 산성화 방지를 위한 국제협약 미국 과 캐나다 가. 미국은 자국내 발전시설에서 발생하는 산성비 원인물질을 줄이기 위하여
가. 미국은 자국내 발전시설에서 발생하는 산성비 원인물질을 줄이기 위하여 1990년에 대기정화법을 수정하여 산성비 프로그램이라는 새로운 제도를 도입 나. 캐나다는 1983년 환경청과 온타리오주 등 8개주는 이산화황 배출량 50% 삭감을 표명, 미국에도 대폭삭감을 요구 1994년도 황발생량을 1980년도 발생량보다 40%정도 삭감하고 습성황산염강하량 목표치를 20kg/ha·년으로 정함 다. 1980년에는 산성물질 침전문제에 대한 의향각서를 체결 1991년 산성비 유발물질의 대폭삭감을 권고하고 양국간 대기협정을 체결 (가) 미국과 캐나다간에는 1970년대에 산성비 원인물질의 국가간 이동을 둘러싼 이른바 산성비 논쟁이 시작되어 산성비에 대한 연구가 집중적으로 이루어졌다. (나) 미국은 자국내 발전시설에서 발생하는 산성비 원인물질을 줄이기 위하여 1990년에 대기정화법을 수정하여 산성비 프로그램이라는 새로운 제도를 도입하기도 하였다. (다) 캐나다는 1983년 환경성과 온타리오주 등 8개주는 이산화황 배출량 50% 삭감을 표명, 미국에도 대폭삭감을 요구하였고 1994년도 황발생량을 1980년도 발생량보다 40%정도 삭감하고 습성황산염강하량 목표치를 20kg/ha·년으로 정하였다. 양국정부는 장거리대기오염에 관한 연구협의 그룹을 구성하고 산성비에 관한 공동연구를 수행하였으며 1980년에는 산성물질 침전문제에 대한 의향각서(Memorandum of Intent)를 체결하였다. 그러나 레이건 행정부의 소극적 자세로 양국간의 입장차이는 좁혀지지 않고 있다가 부시행정부에 들어와서 1991년 산성비 유발물질의 대폭삭감을 권고하고 양국간 대기협정(Air Quality Agreement)을 체결하였다. 북미의 산성비 논쟁은 아직도 산성비의 인과관계, 산성비의 대책방향등에 대하여 뚜렷한 결론을 내리지 못하고 있는 상태이다. 그러나 1990년 개정된 미국의 대기청정법에의하면 이산화황 배출량을 제한하는 규정이 1995년부터 효력이 발생하게 되어 있어 미국의 이산화황 배출량은 대폭 감축될 것으로 기대되고 있다 화학공학과

23 산성화 방지를 위한 국제협약 우리나라 (가) 화석연료의 사용을 줄이고 청정연료 및 저유황유 사용을 확대
(나) 강우중의 pH를 측정하여 현재 산성우 측정망을 운영 (다) 제1차 한·중·일 환경장관회의가 1999년 서울에서 열려 환경협력의 중요성을 제고 (2002년 4월 21일 4차 환경장관회의 열림) (라) 2000년부터 건성침착량 및 습성 침착량을 파악하기 위하여 산성강하물 측정망을 운영 (마) 대기오염물질 장거리 이동과 산성강하물 조사사업을 장기적인 계획아래서 일관성 있게 추진하기 위하여 산성강하물 국가 모니터링 계획 가) 화석연료의 사용을 줄이고 청정연료 및 저유황유 사용을 확대 (나) 전국적인 산성비 실태를 파악하기 위하여 강우중의 수소이온농도지수(pH)를 측정하여 현재 산성우 측정망 운영하고 있다. (다) 국가간의 산성비, 해양오염 등 동북아지역의 환경현안을 해결하기 위한 제1차 한·중·일 환경장관회의가 1999년 서울에서 열려 환경협력의 중요성을 제고하였다. (라) 2000년부터 대기중으로부터의 오염물질의 건성침착량 및 강우·강설 등에 의한 오염물질의 습성 침착량을 파악하기 위하여 산성강하물 측정망을 운영을 계획하고 있다. (마) 대기오염물질 장거리 이동과 산성강하물 조사사업을 일원화된 장기적인 계획아래서 일관성 있게 추진하기 위하여 산성강하물 국가 모니터링 계획을 추진하고 있다. 화학공학과

24 참고 문헌 1. 환경부, 국립환경연구원, 2004, 6월 대기환경월보. 2. 환경부, 2004, 환경백서.
3. 김종옥, 2003, 환경과학개론 참고 싸이트 화학공학과

25 연습문제 산성비는 수소이온농도지수(pH)가 몇 이하를 말하는가? (5.6이하)
대기에서 발생하여 강우의 형태(산성비, 산성눈, 산성이슬)로 지면에 떨어지는 것을 무엇이라 하는가? (습식침착) 지면에 산의 전구물질들이 내려앉으면서 발생하는 것은? (건식침착) 1985년과 88년에 열린 황산화물과 질산화물을 줄이기 위한 국제 협약은? (소피아 의정서, 헬싱키 의정서) 우리나라 산성비의 특징을 간략히 설명하시오 (가을, 겨울이 봄, 여름에 비해 산도가 약하다. 이는 겨울철의 화석연료증가로 기인한다. 또 여름에는 대기중 먼지나 황사로 인해 빗물이 중화되어 산도가 약해진다) 화학공학과