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동북아시아 탄소 에어로졸의 시공간적 분포 및 산화 특성 연구
심아윤,Teng Zihui,이연정,신선민,김경진,이지이 한국대기환경학회 2021 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
대기 중 초미세먼지(PM2.5)의 최대 70%를 차지하는 탄소 에어로졸(carbonaceous aerosol)은 열광학적 특성에 따라 EC (원소 탄소, elemental carbon)와 OC (유기탄소, organic carbon)로 구분된다. OC는 물의 용해도에 따라 WSOC (수용성 유기탄소, water soluble organic carbon), WISOC (불용성 유기탄소, water insoluble organic carbon)로 구분된다. WSOC 내에 소수성 유기화합물인 HULIS-C (HUmic-Like Substance-Carbon)는 약 50~60% 분포한다. 탄소성 성분들이 이루는 유기 에어로졸(organic aerosol)은 주로 기체상 유기물질들의 산화로부터 형성된다. 높은 산화도를 따라 흡습성(hygroscopicity)이 증가하여 에어로졸 농도도 증가할 잠재력이 높아지기에 월경성 대기오염 원인을 규명하기 위해 대기 중 장거리로 이동하는 탄소 에어로졸의 산화 수준(oxidation state)에 대한 이해가 필요하다. 본 연구에서는 동북아시아지역의 대표 측정지점들에서 탄소에어로졸의 시공간적 분포를 파악하고자 하였다. 동북아시아지역 대표 측정지점으로는 한국의 서울과 서산, 중국의 베이징, 일본의 노토 지역이었으며, 겨울(2020년 12월~2021년 1월)에 대기 중 PM2.5의 동시집중 측정이 수행되었다. 채취된 시료를 바탕으로 PM2.5의 탄소 에어로졸 성분인 OC, EC, WSOC, WISOC, HULIS-C를 분석하였다. 더불어, 탄소 에어로졸 내 검출되는 유기 성분들(PAHs, n-alkanes, dicarboxylic acids, Fatty acids, sugars 등)로 H/C, O/C, OM/OC, WSOC/OC 비율을 산정해 동북아시아의 탄소 에어로졸의 시공간적 분포특성과 함께 각 지점별 탄소 에어로졸의 산화 수준을 파악하고자 한다.
TENG ZIHUI,신선민,김기애,이연정,심아윤,김경진,Amgalan Natsagdorj,Zhijun Wu,Atsushi Matsuki,송미정,김창혁,장경순,이지이 한국대기환경학회 2021 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
In this study, to understand the characteristic of the composition of organic compounds in PM2.5 and to evaluate major factors for determining organic aerosols in Northeast Asia, the PM2.5 filters were collected simultaneously at three major urban sites (Ulaanbaatar, Beijing, Seoul) in Northeast Asia from Dec. 15, 2020, to Jan. 15, 2021. The samples were extracted using the organic solvent and then analyzed by GC-MS to obtain n-alkanes and PAHs concentrations. Total n-alkanes concentration in Ulaanbaatar (209±156 ng/m³) presented about five times as high as Beijing (46.8±23.5 ng/m³) and about six times as high as Seoul (35.6±6.63 ng/m³). For PAHs, Ulaanbaatar showed extremely high values as 609±378 ng/m³, which is 24 times as high as Beijing (25.8±14.5 ng/m³) and 46 times as high as Seoul (13.2±3.47 ng/m³). It indicated that the emission from fossil fuel combustion was the most significant in Ulaanbaatar during the winter period. From the contribution of plant wax (WNA%) and carbon preference index calculated from n-alkanes, it can be suggested that aerosol in Ulaanbaatar had the most significant contribution from anthropogenic emission than biogenic emission. From this study, the contribution of anthropogenic emissions for three sites will be compared.