농업 부문으로부터 배출되는 초미세먼지 기여 가스상 전구물질에 의한 초미세먼지 배출특성

국문 초록 (Abstract)

축산 환경에서는 NH₃, SO₂, NO₂, VOC, PM2.5 등 악취 및 대기오염물질들이 배출된다. 이중 이차생성 PM2.5에 영향을 주는 가스상 전구물질(NH₃, SO₂, NO₂)에 대한 연구는 다수 수행되었지만 가스상 전구물질로부터 미세 입자의 형성 경로에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 축산 환경에서 배출되는 이차생성 PM2.5의 배출특성을 파악하기 위해 PM2.5와 가스상 전구물질 및 기상인자간의 상관관계를 분석하였다. 본 연구에서는 2009년 7월 9일~21일까지 미국의 대형 축산 농장에서 수집된 데이터를 사용하였다. 각 물질의 상관관계 분석은 질량농도와 부하속도(Loading rate) 및 배출속도(Emission rate)를 이용하여 진행하였다. 상관관계 분석은 선형 회귀 분석 및 주성분 분석(PCA)을 사용하였다. 다변량 회귀분석을 통하여 가스상 전구물질을 독립 변수로 하여 PM2.5 배출량을 예측하였다. 질량농도로 분석 시 특별한 상관관계는 나타나지 않았지만, 배출속도로 환산하여 분석한 경우 PM2.5와 가스상 전구물질 및 기상인자의 상관관계는 높게 나타났다. 주성분 분석 결과에서도 높은 상관관계를 나타냈으며, 가스상 전구물질 중 SO₂가 PM2.5 생성에 있어 다른 물질에 비해 가장 유의미한 물질로 분석되었다. 기상인자와의 상관관계 분석결과 태양광 세기, 풍속, 온도는 PM2.5 배출속도와 양의 상관관계를 나타냈으며, 태양광 세기와 가장 높은 상관계수를 나타냈다. 반면, 상대 습도는 PM2.5 배출속도와 음의 상관관계를 나타냈다. 다변량 회귀분석을 통하여 축사 및 일반대기의 PM2.5 배출속도를 가스상 전구물질을 사용하여 산출한 예측값과 실제 PM2.5 측정값을 비교한 결과 일반대기에서 보다 축사에서 상관계수가 높게 나타났다. 이는 일반대기에서는 SO₂, NO₂, NH₃의 측정이 수행되지 않았기 때문으로 나타났다.