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논문명/저자명: 수도권지역 대기 중 초미세먼지의 탄소성입자 및 PAHs의 특성 연구 = (The)characterization of ambient PM_2.5_-bound carbonaceous species and PAHs in Seoul metropolitan area / 김선화

발행사항: 서울 : 서울시립대학교 대학원, 2013.2

청구기호: TM 628 -13-40

형태사항: viii, 85 p. ; 26 cm

자료실: 전자자료

제어번호: KDMT1201316695

주기사항: 학위논문(석사) -- 서울시립대학교 대학원, 환경공학부, 2013.2. 지도교수: 동종인

원문

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표제지

요약문

제1장 서론 14

제1절 연구의 배경 14

제2절 연구의 목적 15

제2장 이론적 배경 16

제1절 PM2.5의 특성(이미지참조) 16

제2절 탄소성 입자의 특성 22

제3절 PAHs의 특성 26

제3장 실험내용 및 방법 32

제1절 실험방법 32

1. 시료채취 지점 및 방법 32

2. 시료채취 시 기상 상태 37

제2절 분석방법 40

1. 측정시료의 전처리 40

2. 탄소성 입자 분석 41

3. PAHs의 분석 42

제4장 실험결과 및 고찰 43

제1절 PM2.5 농도(이미지참조) 43

제2절 PM2.5 중 PAHs 농도(이미지참조) 49

제3절 PM2.5 중 탄소성입자의 농도(이미지참조) 65

제4절 탄소성입자 및 PAHs의 상관분석 85

제5장 결론 87

참고문헌 90

Abstract 96

Table 1. Ambient air quality standard of PM2.5 in various countries(이미지참조) 16

Table 2. Estimate of Black Carbon climate forcing effect 25

Table 3. The PAHs regulations for state ambient air standards in US 27

Table 4. Physicochemical Characteristics of PAHs 29

Table 5. Information of Songpa-gu for the sampling site 33

Table 6. Information of Jongno and Jung-gu for the sampling site 34

Table 7. Information of Siheung-si for the sampling site 35

Table 8. Analytical conditions of GC/MS 42

Table 9. PM2.5 measurement results of each site in the spring season of 2012(이미지참조) 43

Table 10. PM2.5 measurement results of each site in the summer season of 2012(이미지참조) 45

Table 11. PM2.5 measurement results of each site in the fall season of 2012(이미지참조) 46

Table 12. PM2.5 measurement results of each site in the winter season of 2012(이미지참조) 47

Table 13. Diagnostic PAHs ratios in atmospheric particle phase 49

Table 14. PAHs measurement results of each site in the spring season of 2012 50

Table 15. Diagnostic ratios PAHs in this study in the spring 52

Table 16. PAHs measurement results of each site in the summer season of 2012 53

Table 17. Diagnostic ratios PAHs in this study in the summer 55

Table 18. PAHs measurement results of each site in the fall season of 2012 56

Table 19. Diagnostic ratios PAHs in this study in the fall 58

Table 20. PAHs measurement results of each site in the winter season of 2012 59

Table 21. Diagnostic ratios PAHs in this study in the winter 61

Table 22. Comparison of PAHs concentrations in Seoul area 63

Table 23. Carbonaceous species measurement of Jamsil-dong in the spring season of 2012 66

Table 24. Carbonaceous species measurement of Euljiro-dong in the spring season of 2012 67

Table 25. Carbonaceous species measurement of Jeongwang-dong in the spring season of 2012 68

Table 26. Carbonaceous species measurement of Jamsil-dong in the summer season of 2012 69

Table 27. Carbonaceous species measurement of Euljiro-dong in the summer season of 2012 70

Table 28. Carbonaceous species measurement of Jeongwang-dong in the summer season of 2012 71

Table 29. Carbonaceous species measurement of Jamsil-dong in the fall season of 2012 72

Table 30. Carbonaceous species measurement of Euljiro-dong in the fall season of 2012 73

Table 31. Carbonaceous species measurement of Jeongwang-dong in the fall season of 2012 74

Table 32. Carbonaceous species measurement of Jamsil-dong in the winter season of 2012 75

Table 33. Carbonaceous species measurement of Hyoje-dong in the winter season of 2012 76

Table 34. Carbonaceous species measurement of Jeongwang-dong in the winter season of 2012 77

Table 36. OC, EC fractions to TC by season 81

Fig. 1. Regional concentration of PM2.5(이미지참조) 17

Fig. 2. Particle size distribution in ambient air 18

Fig. 3. Distribution of PM in the airways 19

Fig. 4. Average Exposure to PM2.5 in China(이미지참조) 20

Fig. 5. The mechanism/pathways and sources for EC, OC, POA, SOA, WSOC and WIOC in the atmosphere 23

Fig. 6. Sampling sites of PM2.5 in ambient air in Seoul metropolitan area(이미지참조) 32

Fig. 7. Comparison of wind direction at Jamsil-dong 37

Fig. 8. Comparison of wind direction at Euljiro-dong 38

Fig. 9. Comparison of wind direction at Jeongwang-dong 39

Fig. 10. Operating procedures of carbonaceous species analysis 41

Fig. 11. Comparison of PM2.5 concentrations at each site during the spring season of 2012(이미지참조) 44

Fig. 12. Comparison of PM2.5 concentrations at each site during the summer season of 2012(이미지참조) 45

Fig. 13. Comparison of PM2.5 concentrations at each site during the fall season of 2012 47

Fig. 14. Comparison of PM2.5 concentrations at each site during the winter season of 2012(이미지참조) 48

Fig. 15. Comparison of PAHs concentrations at each site during the spring season of 2012 51

Fig. 16. Comparison of PAHs concentrations at each site during the summer season of 2012 54

Fig. 17. Comparison of PAHs concentrations at each site during the fall season of 2012 57

Fig. 18. Comparison of PAHs concentrations at each site during the winter season of 2012 60

Fig. 19. Distribution of grouped PAHs by ring size 62

Fig. 20. The correlations of PM2.5 and PAHs measurement results(이미지참조) 64

Fig. 21. The proportion of carbon fractions in PM2.5(이미지참조) 65

Fig. 22. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the spring at Jamsil-dong 66

Fig. 23. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the spring at Euljiro-dong 67

Fig. 24. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the spring at Jeongwang-dong 68

Fig. 25. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the summer at Jamsil-dong 69

Fig. 26. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the summer at Euljiro-dong 70

Fig. 27. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the summer at Jeongwang-dong 71

Fig. 28. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the fall at Jamsil-dong 72

Fig. 29. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the fall at Euljiro-dong 73

Fig. 30. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the fall at Jeongwang-dong 74

Fig. 31. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the winter at Jamsil-dong 75

Fig. 32. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the winter at Hyoje-dong 76

Fig. 33. Variations of OC, EC, OC/EC ratio in the winter at Jeongwang-dong 77

Fig. 34. Seasonal correlations of EC and OC in PM2.5 by season(이미지참조) 79

Fig. 35. The proportion of each OC fraction to total OC at Jamsil-dong 83

Fig. 36. The proportion of each OC fraction to total OC at Euljiro-dong 84

Fig. 37. The proportion of each OC fraction to total OC at Jeongwang-dong 84

Fig. 38. Correlations of the total PAHs concentration with OC, EC 85

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미세먼지 PM2.5 중 시정감소 및 광화학적 영향을 끼칠 수 있는 탄소성입자와 발암성 및 돌연변이를 일으킬 수 있는 PAHs의 특성을 수도권 지역 내 주거지역, 상업지역, 공업지역으로 구분하여 분석하였다. 측정기간 동안 PM2.5의 평균농도는 봄철과 겨울철에 24시간 기준 50㎍/㎥을 초과하였으며 특히 봄철은 중국대륙의 기후 및 생활환경에 영향을 받은 것으로 판단하며, 겨울철은 급격한 기온 저감으로 인한 에너지 사용량 증가의 원인으로 분석된다. PM2.5 농도 중 탄소성 입자의 농도분포는 20~30%, OC(Organic Carbon)는 13~19%, EC(Elemental Carbon)는 4~6%의 농도비율을 차지하였으며 TC(Total Carbon) 중 OC는 60~70%로 검출되었다. 채취된 시료의 농도는 전반적으로 이동오염원의 발생원으로 추정되는 OC3의 농도가 높게 나타났으며, 특히 SOC(Secondary Organic Carbon)의 특징을 가지는 OC2는 여름철에 상대적으로 높은 농도로 검출된 것으로 볼 때 질소산화물, 오존 등과 결합하여 광화학 스모그를 생성하고 시정장애 및 인체에 위해하게 작용할 가능성이 있다고 판단하였다.

PM2.5 농도 중 PAHs의 농도분포를 살펴보면, 봄철 4.06ng/㎥, 여름철 3.63ng/㎥, 가을철 3.76ng/㎥, 겨울철 10.33ng/㎥으로 겨울철 PAHs의 농도가 가장 높게 검출되었으며, 벤젠고리별 분포특성을 살펴본 결과 3~4 ring으로 연결된 중·고비점 화합물의 농도가 높은 비율을 나타내는 것으로 확인되었고, PAHs 16종 물질 중 Phenanthrene(PHE), Naphthalene(NP), Benzo(b)Fluoranthene(BbF)이 가장 높은 농도를 나타내었으며 PAHs의 특정농도비로 산출된 값과 종합하여보면 선행 연구된 자료들과 유사한 배출원인 디젤 및 가솔린을 연료로 사용하는 이동오염원과 산업용 연료의 연소 시 발생되는 물질의 영향을 받은 것으로 판단하였다. 탄소성입자와 PAHs 농도의 상관분석은 유기물질로 분리되는 PAHs가 EC와 상관관계가 존재하는 것으로 산출된 값을 통해 확인할 수 있었으며, 이는 PAHs와 EC의 발생원이 유사하고 PAHs의 16종 중 분자량이 높은 물질이 EC의 특성과 비슷한 점을 고려하였을 때 도출된 결과라고 할 수 있다.

논문명/저자명: 수도권지역 대기 중 초미세먼지의 탄소성입자 및 PAHs의 특성 연구 = (The)characterization of ambient PM_2.5_-bound carbonaceous species and PAHs in Seoul metropolitan area / 김선화

발행사항: 서울 : 서울시립대학교 대학원, 2013.2

청구기호: TM 628 -13-40

형태사항: viii, 85 p. ; 26 cm

자료실: 전자자료

제어번호: KDMT1201316695

주기사항: 학위논문(석사) -- 서울시립대학교 대학원, 환경공학부, 2013.2. 지도교수: 동종인

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