대기오염의 원인과 영향

대기오염의 원인 물질과 피해영향

 대기오염물질은 예전에는 난방이나 취사를 목적으로 조금씩 때는 연료에서 나오는  것이 대부분이었다. 그러나 지금은 연료의 사용이 대규모화되었고, 산업시설에서도 잡다한 오염물질들이 발생하며, 자동차 배기가스에 의한 오염 배출량도 많아졌다. 뿐만 아니라 이렇게 배출된 오염물질들이 햇빛을 받고 광화학반응을 일으킨다든지, 비나 안개와 결합하여 산성비 혹은 산성안개를 만들어 2차오염 현상을 일으키기도 한다. 이러한 원인에 의하여 도시나 공업지역에서 나타나는 대표적인 오염물질들을 소개하면 다음과 같다.
 1. 아황산가스
 아황산 가스(SO4)는 석탄이나 석유 같은 화석연료에 함유되어있는 유황성분이 연소하면서 발생한다. 우리 나라에서는 가정용 무연탄과 공업용 연료용 및 대형건물 난방용의 석유에서 많이 발생하고 자동차 배기가스에서도 일부 배출된다.
  아황산 가스는 생물체내에 흡수되면 물에 녹아 황산(H2SO4)이 되므로 피해를 입히게 된다. 아황산 가스는 호흡기 기관에 흡입되면 호흡기 세포를 파괴하든지 기능을 저해함으로 저항력을 약화시킨다.
 2. 부유(浮遊)분진
 부유 분진은 연료 중에 타지 않은 회분이 있어서 연소 후에 배기가스를 통하여 배출되기도 하고, 연료의 불완전 연소로 인하여   발생하기도 하며, 자동차의 배기가스나 산업공정으로 부터 발생하기도 한다. 그러나 우리 나라에서는 어디서 발생하는지 그 오염원을 추적하기 어려운 비산 분진이 대기중 부유분진의 대부분을 접한다.
 분진은 아황산 가스와 더불어 상승작용을 하여 호흡기 질환에 영향을 미친다. 특히 자동차 배기가스나 연소과정에서 배출되는 미세 입자들이 주범이다. 이외에도 가시거리를 감소시킨다든지, 옷이나 건물에 때를 입힌다든지, 공기 중의 수증기를 흡수함으로 도시의 습도를 낮추는 등의 영향을 미친다. 건조물에 앉은 분진은 공기 중의 아황산 가스나 질소 산화물 같은 산성오염물질을 잘 흡수함으로 건조물을 빨리 상하게 한다.
 3. 질소 산화물
 질소 산화물은 연료 중의 질소성분이 타서 생기기도 하지만 대부분은 고온에서 연소할 때 공기 중의  질소가 산화하여 발생한다. 따라서 질소 산화물은 고온의 연소 공정을 가지고 있는 자동차, 발전소나 대규모 공장의 연소 시설 등에서 많이 발생한다.
 배기가스에서 나오는 질소 산화물에는 산호질소(NO)와 이산화질소(NO2)가 있다. 질소 산화물은 물에 녹으면 질산(HNO3)이 된다. 따라서 그 피해는 아황산가스와 비슷하다. 단 특이한 점은 질소 산화물은 혈액 중의 헤모글로빈과 결합하여 메테모글로빈(methemoglobin)을 형성하기에 산소결핍증을 일으킬 수 있다는 점이다.
4. 일산화탄소
 일산화탄소(CO)는 연료의 불완전연소로 인하여 발생한다. 따라서 효율이 낮은 소규모의 연소장치, 즉 가정에서 때는 무연탄과 자동차에서 많이 발생한다. 일산화탄소는 식물에는 피해가 없다. 그러나 인체나 동물에는 일산화탄소가 혈액 중의 헤모글로빈과 결합하여 카복시헤모그로빈을 형성하기 때문에 산소 결핍증을 일으킨다.
5. 탄화(炭化)수소
 탄화수소(HC: hydro-carbons)는 연료의 불완전연소로 인하여 발생하는 주로 탄소와 수소로 된 화합물의 총칭이다. 주로 자동차 배기가스와 무연탄에서 많이 발생한다. 대기 중에 자연적으로 존재하는 메탄가스도 포함되는 데 무해하다. 그 피해 영향을 일률적으로 말할 수 없고 물질별로 그 피해 특성이 다르다. 에틸렌은 동물에는 피해가 없으나, 식물에 있어서는 꽃을 시들게 하고 잎과 열매에도 영향을 미친다. 자동차 배기가스에서 나오는 화합물들은 동식물에 피해를 입히는데 이들 중에는 벤조피렌을 비롯하여 발암물질도 많은 것으로 알려져 있다.
탄화수소가 대기오염에서 가지는 문제점은 이들이 햇빛을 받아서 광화학 반응을 일으켜 광화학 스모그를 만든다는 데 있다.
6.광화학 산화제(오존 등)
 광분해의 결과로 생성된 물질들은 서로 혹은 다른 탄화수소들과 활발한 화학반응을 일으켜 산화력이 강한 화합물들을 만들어낸다. 이 결과로 생겨난 물질들을 산화제라고 부른다. 산화제의 대표적인 물질로는 오존(O3), 알데히드, PAN(peroxyacylnitrate)과 PBN(peroxybenzoyl nitrate)을 비롯한 각종 화합물들 이다. 산화제는 햇빛이 강한 낮에 형성되었다가 밤이면 차차 없어진다.--산화제의 특징은 눈과 목을 따갑게 한다는데 있다. 0.1ppm이면 눈이 따가워 지고 0.3ppm에서는 코와 목이 따가움을 느낀다. 또 이런 오염수준이면 운동선수들이 실력을 제대로 발휘하기도 어렵다고도 알려져 있다. 산화제는 또 돌연변이를 일으키고 세포를 늙게 할뿐만 아니라 산화제는 다른 산과 마찬가지로 호흡기 질환을 일으키고 식물에 피해를 입히기도 한다.-
7. 기타 대기오염물질
 이 밖의 오염물질들은 지역의 특성에 따라 중요성이 달라지는데 몇 가지 자주 거론이 되는 오염물질은 다음과 같다.
 -불소- 알루미늄 제련, 화학비료공장 등에서 기체 혹은 입자 형태로 배출된다. 기체는 대단히 자극성이 강하여, 피부, 눈, 호흡기에 손상을 입히고 식물에도 예민하게 피해(잎 가장자리)를 입힌다. 입자 형태가 풀잎에 떨어졌을 때 이를 과다하게 먹은 가축들에게 불소병이 발견된다. 즉 이와 뼈에 반점이 생기며 우유생산이 줄고, 체중감소, 성장부진 등의 증상이 나타난다.
 -납- 주로 자동차와 휘발유에 옥탄가를 높이기 위해 납 화합물을 첨가하는 데서 발생한다. 적혈구의 형성을 방해하며 체내에 과다하게 축적되어 납중독에 걸리면 복통,빈혈,신경염,뇌손상 등을 일으킨다.
 -석면- 이를 취급하는 산업장에서 문제가 되는데 그 성분에 독성이 잇는 것이 아니라 바늘 같은 형태가 호흡기 내부의 세포를 자극, 극미량으로도 예민한 피해를 나타낼 수 있으며, 석면폐증에 걸리면 천식과 같은 호흡기 질환, 산소결핍증, 심장질환, 폐암 등이 나타난다.
 산업시설에서는 이 밖에도 업종에 따라서 산과 알칼리, 중금속, 휘발성 탄화수소와 각종 유독성 물질이 발생할 수 있다. 소각장에서는 보통 연소과정에서 발생하는 오염 물질 외에도 특히 플라스틱류가 탈 때에는 염산과 각종 유독성 유기염소 화합물이 발생한다.(소각장 다이옥신 파동)
 우리 나라는 이 중 가장 큰 피해를 입히는 물질을 환경기준물질로 정해 관리에 힘쓰고 있다. 대기환경기준은 대개 인체에의 피해영향을 고려하여 만들어진 기준이다. 그러므로 사람보다 대기오염에 더 예민한 농작물이나 산림을 보호한다든지, 혹은 보다 쾌적한 환경이 요구되는 관광 휴양지나 자연보호를 위한 지역에서는 이보다 더 나은 대기기준이 유지되어야 한다. 더욱이 우리 나라의 기준치는 워낙 오염도가 높아서 당분간 정해놓은 임시 목표치이지 건강보호와는 아무런 상관이 없는 수치이다.

대기오염의 변화양상
대기오염도는 매일 매일의 기상조건에 따라 변화가 심하다. 그러나 통계적으로 보면 대개 계절 그리고 하루 중의 시간대에 따라 일정한 양상을 보인다. 계절적으로 보면 우리 나라 대도시의 경우 겨울에 연료 많이 사용이 많고 기상조건에 오염물질이 잘 흩어지지도 않아 오염도가 가장 높다. 반면 여름에는 오염물질이 잘 흩어져 오염도가 가장 낮다. 그러나 요즈음 서울의 경우(인근도시를 포함해서) 는 자동차 배기가스의 증가로 인하여 여름에 오존 주의보가 발생하는 빈도가 높아지고 있다.
 하루 중 오염도는 오전6-10시에 가장 높고 오후2-4시에 가장 낮다. 기온 분포를 보면 낮에 지표면이 더워지는데 더워진 공기는 고공으로 상승할 수 있어 오후에는 오염물질의 상하 혼합이 잘 이루어진다. 그러나 밤에는 지표가 빨리 식으면서 찬 공기가 지표면에 깔리게 되어 공기의 상하 유동이 어렵게 된다. 따라서 대기에 배출된 오염물질은 배출된 높이에서 아래위로 혼합이 되지 않은 채 가만히 떠 있던 오염물질이 지표로 확산되어 가라앉게 된다. 이 때 오염도가 가장 높아진다. 그러나 오존과 같은 산하제의 오염도는 위와 같은 양상을 따르지 않는다. 바람이 없고 햇빛이 강한 때인 봄과 여름의 낮에 가장 오염도가 높다.

 대기오염의 지구적인 영향
 1. 산성비로 인한 생태계파괴
 산성비는 도시나 공장지대의 국지적 환경오염과는 달리 보다 광범위하게 생태계를 파괴시키고 있다. 빗물 자체가 수목과 농작물의 잎을 파괴할  뿐만 아니라 흙의 영향을 씻어가서 흙을 산성화시키고 척박하게 한다. 뿐만 아니라 산성화된 흙에서는 알루미늄 은 금속이 도성을 띠어 식물이 생존을 어렵게 만든다. 게다가 흙이 더 이상 알칼리성 광물질을 녹여 낼 것이 없게 되면 물 자체가 산성으로 변한다. 카나다와 스칸디나비아 제국에는 이미 수 천개의 호수들이 이 현상으로 물고기들이 살지 못한다. 깨끗한 담수가 없이는 육상 생태계가 받는 피해는 치명적이다.
 2. 오존층의 파괴
 상층권의 오존층은 지구의 생태계에 매우 중요한 역할을 한다. 그런데 성층권을 날아다니는 초음속 비행기에서 나오는 가스와 지상에서 내뿜는 각종 대기 오염물질들이 이를 파괴하고 있다. 예를 들면 일산화탄소, 할론, 염화 불화탄소(CFC) 등의 화학물질이다. 이 중에 CFC가 가장 심각한 파괴 물질이다.
 인공위성으로부터의 탐사결과에 의하면 현재 남극의 오존층은 반이 파괴되었으며 칠레와 아르헨티나 남부의 상공은 1/4이 엷어졌다. 이것은 단지 1970년대 후반부터 지금까지의 짧은 기간에 일어난 일이다. 앞으로 우리가 전혀 대기오염물질을 방출하지 않는다고 해도 이미 대기 중에 방출해 놓은 오염물질 만으로도 오존층은 상당량이 더 파괴될 것으로 보인다.
 3. 지구의 기후변화
 지난 200년동안 화석연료의 사용이 증가함에 따라대기 중 이산화탄소의 농도도 급격히 증가하였다. 지구상 탄산가스의 주 저장고는 바다인데 바다가 흡수하는 속도보다 더 빠른 속도로 이산화탄소가 배출이 되고 있기 때문이다. 산업혁명 이전에 이산화탄소의 농도는 부피로 따져서 200내지 250ppm이었다. 그러던 것이 1870년만 해도 탄산가스의 농도는 285ppm이었다. 그러던 것이 지금은 345ppm이 되었다. 이산화탄소는 적외선을 흡수하기 때문에 지구의 기온을 높인다. 햇빛을 받고 더워진 지표가 재 방사하는 적외선을 이산화탄소가 차단하여 받기 때문에 마치 유리나 비닐로 덮은 온실처럼 작용한다. 19세기말에 아레니우스는 만약 탄산가스의 농도가 곱절이 된다면 지구의 기온은 평균 섭씨 5도가 오를 것이라고 했다. 이산화탄소가 지금과 같은 추세로 증가한다면 농도가 곱절이 되는 것은 시간문제다.
 그리고 이산화탄소 이외에도 폐기물이 썩으면서 발생하는 메탄가스나 오존층의 파괴도 지구의 기온을 상승시키는 효과가 있는 것으로 보고 되고 있다. 기온이 상승하여 만약에 지구의 빙하가 다 녹는다면 지구의 해수면은60m나 올라가게 되어 세계 대부분의 농경지와 거주지는 바다에 잠기게되고, 그렇게 큰 기온의 변화가 생태계를 어떻게 파괴하게 될지는 참으로 예측하기 어렵다.