반응가스
반응가스
기후변화에 영향을 주는 반응가스
일산화탄소(CO), 지표오존(O3), 이산화황(SO2), 질소산화물(NOX) 휘발성유기화합물(VOCs)은 인체와 식물 성장에 유해한 영향을 미치기 때문에 대기오염물질로만 생각해왔다. 그러나 일산화탄소와 질소산화물의 영향으로 생성되는 지표오존은 다른 온실가스와 같이 강력한 온실효과를 나타낸다.
또한 이산화황이나 질소산화물은 황산 및 질산 에어로졸을 생성하는 전구체.[1]이다. 이렇듯 반응가스는 대기질 뿐 아니라 온실효과에 직간접적인 영향을 미친다.
반응가스
- 다른 가스 상 물질들과의 결합력이 좋아 대기 중에 체류시간이 짧기 때문에 반응가스라 부른다. 이 가스는 1차 오염물질과 2차 오염물질로 나뉘는데 배출원에서 바로 배출된 물질이 1차 오염물질이고 배출된 이후 대기 중에서 다른 화학반응으로 새롭게 생성된 물질을 2차 오염물질이라고 한다.
일산화탄소
- 복사강제력은 0.23W/m2으로 수산화이온(OH라디칼).[2]과의 반응으로 이산화탄소 등 온실가스 농도를 변화시켜 지구온난화에 영향을 미친다(IPCC, 2013).
- 주로 화석연료나 탄소화합물의 불완전연소, 메탄 등 탄화수소 계열 물질의 산화과정, 화산폭발, 산불, 해수 중의 미생물 작용 등에 의해 생성된다.
지표오존
- 강력한 온실효과를 일으키는 기체 중의 하나이며, 대류권 오존의 복사강제력은 0.4W/m2로 지구온난화에 직접적으로 영향을 미친다(IPCC, 2013).
- 화학반응에 의해서 생성되어 광화학스모그의 원인물질 뿐 아니라 장파복사에너지를 흡수하는 온실가스로 작용하며, 시각장애와 폐수종, 폐충혈 등을 일으킨다.
- 경제 성장과 산업 구조의 고도화에 따른 인구 증가와 오염물질 배출량 증가로 인해 대기 중 지표오존농도가 지속적으로 증가 추세이다.
[출처 : 국립환경과학원, 2018]
※ 오존주의보
- 지표 오존은 일상생활에서 배출되는 자동차의 배기가스, 스프레이, 공장 매연, 질소산화물 등이 태양빛을 받아 광화학 반응을 일으키면 오존 농도가 높아지게 됨.
- 특히, 인위적인 배출로 인한 질소산화물(NOx)와 휘발성 유기물질(VOC)의 농도가 높고, 기온이 높고, 일사량이 클수록 많이 생성됨.
- 오존이 적당량 존재할 경우 강력한 산화력으로 살균, 탈취작용을 함. 그러나 오존 농도가 일정 기준이상 높아지면 호흡기나 눈이 자극을 받아 기침이 나고 눈이 따끔거릴 수 있으며 심할 경우 폐기능 저하 등 - 인체에 피해를 줄 수 있음.
- 대기 중 오존 농도가 1시간 평균 0.12ppm 이상일 때 오존주의보가 발표됨.
이산화황
- 황산에어로졸의 전구체로 복사강제력이 -0.41W/m2로 나타나며 태양빛을 산란시켜 지구 냉각화에 기여한다(IPCC, 2013).
- 석탄, 기름 연소, 난방 등에서 주로 배출되며 무색의 자극성이 강한 기체로 액화되기 쉬우며, 기관지염, 천식, 폐기종, 폐쇄성 질환을 일으킨다.
<국내 연도별 반응가스 배출량>
질소산화물
- 지구온난화를 일으키는 오존의 주요 전구물질임과 동시에 지구 냉각화를 일으키는 질산에어로졸의 전구물질이다(IPCC, 2013).
- 질산에어로졸의 냉각화 영향으로 복사강제력은 –0.15W/m2 이다.
휘발성유기화합물
- 대기 중에서 쉽게 증발하는 액체 또는 기체상 유기화합물로 메탄올, 프로판, 아세틸렌, 휘발류 등이 있으며 대기오염 뿐만 아니라 발암성 물질이다.
- 다른 물질과의 반응성이 매우 높아 대기 중의 질소산화물과 반응하여 광화학 스모그의 주 원인인 오존 발생을 촉진시키는 전구물질 역할을 한다.
탄화수소화합물
- 유기화합물은 탄소가 수소와 산소, 질소 등과 결합하여 만드는 화합물을 말하는데 그 중 탄소와 수소로 이루어진 유기물을 탄화수소화합물이라 한다.
- 탄소와 탄소가 결합한 모양과 탄소의 개수에 따라 이름이 다르고 각각의 반응도 다르게 나타난다.
- 메탄은 가장 간단한 유기화합물로 화학식은 CH4이며 천연가스의 주성분임. 대칭구조이며 무극성을 띠고 물에 용해되기 어렵다.
- 메탄 분자를 구성하는 탄소 원자와 수소 원자의 결합이 비교적 안정하기 때문에 쉽게 반응하지는 않지만 자외선을 받아 광화학 반응을 거치면 탄소와 수소의 결합이 끊어지고 탄소와 염소의 결합이 형성된다.
광화학반응
- 광합성과 같이 새로운 물질을 합성하거나 특징에 변화를 주는 화학반응임. 복사 에너지의 흡수 혹은 방출에 관여하는 화학반응을 말한다.
- 자외선의 흡수는 대기에서 분자들의 화학 결합을 끊어 연쇄반응을 일으킬 수 있도록 만들며 광화학반응의 예로 이산화질소나 오존의 광분해를 들 수 있다.
- 이후 화학반응은 대류권에 존재하는 탄화수소와 그 외의 오염물질들을 제거하는 연쇄반응을 촉발한다.
2차 오염물질
- 오염 발생원에서 직접적으로 배출된 오염물질을 1차 오염물질이라고 한다. 이러한 오염물질이 자외선을 받아 새로운 물질로 변화되어 오염현상을 일으킬 때 새롭게 생성된 물질을 2차 오염물질이라 한다.
- 오염물의 화학적인 변환이 일어날 때 어떤 오염물질은 방출된 직후 인체에 피해를 주지 않지만 화학작용에 의해 고농도의 해로운 오염물질로 변환되기도 한다.
※ 예: 오존은 질소산화물(NOx)과 휘발성 유기화합물(VOCs)이 광화학반응을 일으켜 생성된 2차 오염물질임
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