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대기오염 물질에 대해서 알려드립니다.
 

미세먼지(PM10)란?

미세먼지는 공기 중의 고체상태의 입자와 액적상태의 입자의 혼합물을 말한다. 이러한 입자들은 자연배출원 뿐만 아니라 여러 종류의 고정배출원이나 이동배출원으로부터 배출되므로 여러 형태의 모양과 크기를 가지고 있다. 미세먼지는 배출원으로부터 직접 배출되거나 아황산가스나 질소산화물과 같은 가스상 물질에 의해 2차적으로 생성된다. 미세먼지는 천식과 같은 호흡기계 질병을 악화시키고, 폐 기능의 저하를 초래한다. 또한 미세먼지는 시정을 악화시키고, 식물의 잎 표면에 침적되어 신진대사를 방해하며, 건축물에 퇴적되어 조각된 유적물이나 동상 등에 부식을 일으킨다.

미세먼지(PM10)의 인체 및 환경영향

대기중에 부유하는 먼지를 호흡할 경우 일부는 기침, 재채기, 섬모운동 등에 의하여 제거되나, 일부는 폐포 등에 침착되어 인체에 유해한 영항을 나타낸다. 특히 사람이 호흡할 때 입자직경이 10㎛ 이하인 미세먼지들은 호흡기를 통해 폐까지 도달하여 침착될 수 있다고 한다. 폐의 각 부위에 도달하는 정도는 입자의 크기에 좌우되며, 미세입자일수록 폐 깊숙이 유입될 수 있다. 입자직경이 1㎛ 이상의 먼지는 대부분 코나 기도의 점막과 섬모에 걸려 객담으로서 배출되나, 입자직경이 0.1~1㎛인 먼지가 폐포내 침착율이 가장 높아 폐질환을 야기할 수 있다. 미세먼지는 천식과 같은 호흡기계 질병을 악화시키고,기침이나 호흡곤란과 같은 호흡기 증상을 증가시키며, 만성기관지염을 유발하고, 폐 기능의 저하를 초래한다. 미세먼지는 장거리 이동으로 비 또는 눈속의 중금속 농도를 증가시키기도 하며, 황산염과 질산염 등의 형태로 된 무기성 미세먼지는 토양 및 수중 생태계에도 영향을 준다. 미세먼지는 대기중에 부유하면서 식물의 잎 표면에 침적되어 잎의 기공을 막고 햇빛을 차단하여 광합성 동화작용, 호흡작용과 증산작용 등을 저해하여 식물 생육에 악영향을 미친다. 또한 미세먼지는 대기중에 부유하면서 빛을 흡수하거나 산란시키기 때문에 태양광선의 투과도를 감소시켜 시정을 악화시키기도 하고, 광산란을 할 경우 일출이나 일몰시 멋진 붉은 노을을 만들어 내기도 한다. 또한 건축물에 퇴적되어 유적물이나 동상 등에 부식을 일으킨다.

미세먼지(PM2.5)란?

미세먼지(PM2.5)란 미세먼지(PM10)보다 더 작은 먼지로 지름이 2.5㎛ 이하의 먼지를 말한다.

미세먼지(PM2.5)의 인체 및 환경영향

미세먼지(PM2.5)가 인체에 악영향을 주는 것은 크게 4가지로 분류할 수 있습니다. 1. 심각한 호흡 곤란을 일으킨다. 우리가 먼지를 들어마시면서도 잘 살 수 있는건, 공기를 마실 대 들어온 먼지가 코털이나 기도 점막 등에 걸려 기침과 가래로 배출되기 때문입니다. 그런데 지름이 10 ㎛ 보다 작은 미세먼지는 기도 점막에 잘 걸리지 않고 그대로 폐 속으로 들어가게 됩니다. 특히 지름이 2.5 ㎛ 보다 작은 미세먼지(PM2.5)들은 세기관지에 난 섬모들 사이를 요리조리 피해 폐포까지 도달하기도 하지요. 이렇게 폐 깊숙이 침투한 미세먼지들은 오랫동안 머물면서 염증을 일으켜 기관지염이나 천식, 만성폐쇄성폐질환과 같은 심각한 호흡기 장애를 유발합니다.
2. 심장 박동을 불규칙하게 만들 수 있다. 우리나라 세브란스병원과 캐나다 토론토병원 심장내과 연구팀이 각각 실험용 쥐 110마리와 성인 25명을 대상으로, 밀폐된 공간에 고농도 미세먼지를 주입한 후 심전도 변화를 측정해 보니 모두 심장 박동이 불규칙해졌습니다. 이런 끔직한 일이 일어난 이유는 폐포를 뚫고 현관 속까지 침투한 미세먼지(PM2.5)가 세포속의 칼슘 농도를 지나치게 높여 근육 수축이 강하게 일어나면서 부정맥(심장 박동이 불규칙한 현상)을 일으킨 것으로 보입니다. 하지만, 아직 미세먼지(PM2.5)의 어떤 물질이 칼슘 대사의 이상을 가져왔는지는 밝혀지지 않았습니다.
3. 뇌촐중과 치매를 일으킬 수 있다. 심지어 최근에는 미세먼지(PM2.5)가 인체에서 가장 중요한 기관인 뇌까지 공격할 수 있다는 충격적인 연구 결과도 나왔습니다. 기존 학계에서는 뇌 조직과 뇌 모세혈관에 안전 여과 장치인 '혈액뇌장벽'이 있어서 웬만한 유해 물질은 뇌 조직 안으로 침투할 수 없다고 생각했습니다. 그런데 최근 동물 실험을 통해 미세먼지(PM2.5)가 혈액뇌장벽을 뚫고 들어가 염증과 혈전(피떡)을 만들어서 뇌졸중을 일으킬 수 있다는 새로운 사실이 밝혀지게 되었니다. 또, 미국 러시대학병원 연구팀에서는 미세먼지(PM2.5)가 뇌 신경세포를 손상시켜 조기 치매를 일으킬 수 있다는 결과도 발표했 습니다.
4. 태아 영향 공급을 방해할 수 있다. 미세먼지(PM2.5)는 본인뿐만 아니라, 뱃속에 있는 태아에까지 악영향을 미친다는 연구 결과도 있습니다. 이와여대 예방의학교실 연구팀이 서울, 울사, 천안에 사는 산모 658명의 태아를 대상으로 신체 발달 상태를 조사했는데, 정말 신기하게도 태아의 머리뼈 지름과 허벅지 길이가 미세먼지(PM2.5) 농도가 가장 높은 서울에서 가장 작게, 미세먼지(PM2.5) 농도가 가장 낮은 천안에 태아에서 가장 크게 나타난 것입니다. 이를 두고 연구팀은 미세먼지(PM2.5)가 산모의 몸속에서 태반을 통한 영양 공급을 방해함으로써, ㅁ태아의 성장이 더뎌진 게 아닌가 추측하고 있습니다. 이것 역시 정확한 원인은 좀더 연구가 필요한 상황입니다.

오존(O3)이란?

오존은 세 개의 산소원자로 구성되어 있으며, 무색의 반응성이 강한 기체로서 강산화제이다. 대류권에 존재하는 오존은 다른 대기오염물질과 달리 배출원에서 대기중으로 직접 배출되는 것이 아니라, 대기중의 질소 산화물(NOx)과 휘발성유기화합물(VOCs)이 태양광선(자외선)에 의해 광화학반응을 일으켜 생성되는 2차 오염물질이다. 오존생성의 주요한 전구물질(precursor)인 질소산화물과 휘발성유기화합물은 주로 자동차 배기가스 및 산업공장 등으로 부터 배출된다. 성층권에서는 대기중의 산소분자가 파장이 240㎚ 이하의 자외선에 의해 광분해되어 산소원자를 만들고, 이 산소원자와 산소분자가 반응하여 오존이 만들어진다.

좋은 오존과 나쁜 오존

오존은 대기중에 존재하는 위치(고도)에 따라 생명을 지켜주는 좋은 오존과 인간 및 동식물에 피해를 주는 나쁜 오존의 2가지 역할을 하고 있다. 지구에 존재하는 전체 오존의 약 90%는 지상으로부터 약 10~50㎞ 사이에 있는 성층권(Stratosphere)에 밀집되어 있으며, 오존층(Ozone layer)이란 성층권 상부에 오존이 밀집해 있는 구역을 말하며, 오존은 지상으로부터 10~15㎞와 20~25㎞ 등 두 개의 층에 집중되어 있다. 성층권에 존재하는 오존은 태양광선중 생명체에 해로운 유해 자외선을 95~99% 정도 흡수하여 지구상의 인간과 동식물의 생명을 보호하는 보호막 역할을 하고 있다. 만약 이 오존층이 없다면 태양으로부터 강력한 자외선이 직접 지표에 도달하여 피부암, 백내장 등을 일으키고, 인간의 면역기능을 저하시켜 건강에 해로운 영향을 미치며, 자연생태계에 중대한 영향을 미칠 것이다. 1970년 이후부터 오존층의 오존함량이 계속 감소하고 있으며, 그 원인은 냉장고나 에어콘의 냉매제, 헤어스프레이용 분무제 등으로 사용되는 프레온가스(CFCs)류에 의해 파괴되고 있기 때문이다. 이에 따라 국제사회는 오존층 파괴 물질에 관한 몬트리올 의정서를 채택하여 프레온 가스 등 오존층 파괴물질 저감을 위한 공동 대응을 추진하고 있다. 그러나 지표면으로부터 10㎞ 이내의 대류권(Troposphere)에 존재하는 오존은 대기중의 질소산화물과 휘발성유기화합물 (VOCs)이 태양광선에 의해 복잡한 광화학반응에 의해 생성된 오존으로서 인간과 동식물에 유해한 영향을 준다. 오존은 강력한 산화력이 있어 적당량이 존재할 때는 살균, 탈취 등의 작용으로 인간에게 이롭게 사용되기도 한다. 그러나 오존농도가 일정기준 이상 높아질 경우 호흡기나 눈이 자극을 받아 기침이 나고, 따끔거리거나 심할 경우 폐기능 저하를 가져오는 등 인체에 피해를 주기도 하고, 농작물의 수확량 감소를 가져오기도 한다.

오존의 인체 및 환경영향

오존 농도가 높아지면 눈과 목이 따가움을 느낄 수 있고, 기도가 수축되어 숨쉬기가 힘들어지고, 두통, 기침 등의 증세가 나타날 수 있다. 농작물과 식물에 직접적으로 영향을 미쳐 수확량이 감소되기도 하며 잎이 말라 죽기도 한다.

오존농도(ppm)노출시간영향
0.1 ~ 0.31시간호흡기 자극증상 증가, 기침, 눈자극
0.3 ~ 0.52시간운동중 폐기능 감소
0.5 이상6시간마른기침, 흉부불안

성인은 하루에 약 10,000 리터의 공기를 호흡한다. 그러나 활동기의 어린이는 성인보다 더 많은 공기를 필요로 하고 또한, 호흡기가 성장단계에 있기 때문에 성인에 비해 공기 중의 고농도 오존의 위험에 더 민감하다.
그리고, 노약자나 호흡기질환자 등도 폐기능이 노화되었거나 손상된 상태이기 때문에 그만큼 고농도 오존에 영향을 쉽게 받을 수 있다.

오존농도의 수준 및 노출시간별 인체 및 동물에 미치는 영향
농도(ppm)노출시간인체 및 동물에 미치는 영향
0.025분냄새 감지
0.03 ~ 0.31시간달리기 선수의 기록저하
0.05 ~ 0.130분불안감을 느낌
0.05 ~ 0.2-코 및 인후의 자극
0.05 ~ 0.61시간천식 환자의 발작빈도 증가
0.083시간동물(쥐)의 세균감염, 감수성 증가
1시간시각장애, 폐포 내의 산소 확산력 저하
30분두통, 눈에 자극
1시간시각장애, 폐포 내의 산소 확산력 저하
2시간폐동맥 산소 분압 증가
24시간눈자극 증상 증가
0.1 ~ 0.2530분호흡수의 증가
0.21시간동물 (쥐) 의 적혈구 변형
6시간동물 (쥐) 의 자율운동 감소
0.2~0.86시간눈에 자극
0.35분호흡량의 증가
6시간호흡기에 자극, 가슴 압박
0.342시간동물의 호흡량 증가
0.353 ~ 6시간시력감소
0.37 ~ 0.752시간호흡량 현저히 감소
0.42 ~ 4시간기도저항 증가, 호흡량 감소
2시간폐기능 저하
0.56시간기도저항의 증가와 폐기능 현저히 감소
2 ~ 6시간동물(쥐)의 폐세포 팽창
0.6 ~ 0.82시간기관지 자극, 폐기능 저하, 폐확산력 감소
0.8 ~ 1.52시간폐충혈
0.95분기도저항의 심각한 감소
1.06시간동물(쥐)의 사망률 증가
1.5 ~ 2.02시간심한 피로, 가슴통증, 기침
9.02시간급성 폐부종
오존이 식물에 미치는 영향

식물은 광합성과 관계가 되는 낮이나 밤, 또는 수분량과 기공의 열림 정도에 따라서 피해에 차이를 보인다. 일반적으로 기공이 열리는 아침과 낮에 피해가 크고, 수분이 많은 시간대에 피해가 커질 수 있다. 오존에 의해 피해를 받는 경우에는 잎의 해면조직이 손상되어 회백색 또는 갈색의 반점이 생기게 된다. 오존에 약한 식물에는 무우, 담배, 시금치, 파 등이 있다. 무우의 경우는 0.05 ppm에 1일 8시간씩 20일간 노출되면 수확량이 50%나 감소하는 것으로 알려져 있다. 한편, 오존에 강한 식물에는 사과, 해바라기, 양배추, 국화 등이 있다.
잎 손상으로 농작물의 상품성 및 가치가 하락하고, 해충·질병에 약해지게 되어 미국의 경우 농작물 수확 피해액이 연간 5억$에 이르는 것으로 추정되고 있다.

오존 수준 및 노출시간별 작물에 미치는 영향
식물명오존농도(ppm)노출시간영향
무우0.0520일(8시간/일)수확량 50% 감소
카네이션0.0760일개화율 60% 감소
담배0.15.5시간꽃가루생산 50%감소
이산화질소(NO2)이란?

이산화질소는 적갈색의 반응성이 큰 기체로서, 대기 중에서 일산화질소의 산화에 의해서 발생하며, 대기 중에서 휘발성유기화합물과 반응하여 오존을 생성하는 전구물질(precursor)의 역할을 한다. 주요 배출원은 자동차와 파워 플랜트와 같은 고온 연소공정과 화학물질 제조공정 등이 있으며, 토양중의 세균에 의해 생성되는 자연적 현상 등이 있다. 질소산화물의 인체영향을 살펴보면, 일산화질소(NO) 보다는 이산화질소가 인체에 더욱 큰 피해를 주는 것으로 알려져 있다. 고농도의 에 노출되면 눈, 코 등의 점막에서 만성 기관지염, 폐렴, 폐출혈, 폐수종의 발병으로까지 발전할 수 있는 것으로 보고되고 있으며, 식물에 대한 피해로는 식물세포를 파괴하여 꽃식물의 잎에 갈색이나 흑갈색의 반점이 생기게 한다.

이산화질소(NO2)의 인체 및 환경영향

질소산화물(NOx)은 식물보다 사람이 피해를 받기 쉽고, 일산화질소(NO) 보다는 이산화질소(NO2)가 인체에 더욱 큰 피해를 준다. 그러나 도시 대기중에 존재하는 정도의 저농도에서는 폐기능과 생리반응에 거의 영향을 주지 않으나, 고농도에서는 점막을 심하게 자극하고, 메타헤모글로빈을 형성, 기도와 폐에 영향을 준다.
일반적으로 NO와 NO2는 두 물질이 함께 존재하는 경우가 대부분으로, 두 물질이 고농도일 경우는 눈과 호흡기 등에 자극을 주어 기침, 인두통, 현기증, 두통, 구토 등이 나타난다. 노출량이 많을 경우 호흡촉진, 부정맥, 불안감이 나타나고 , 심하면 폐수종, 혈압상승 등이 나타나 의식을 잃게 된다. 저농도에 장기간 노출되는 경우에도 만성중독으로 기관지염, 폐기종, 위장병, 불면증 등을 일으키며 혈당의 감소 또는 헤모글로빈의 증가 등을 가져온다.

아황산가스(SO2)이란?

황산화물의 일종으로 물에 잘 녹는 무색의 자극적인 냄새가 나는 불연성 가스이다. 천연으로는 화산, 온천 등에 존재하며, 황화수소와 반응하여 황을 생성한다. 황을 함유하는 석탄, 석유 등의 화석연료가 연소될 때 인위적으로 배출되며, 주요 배출원은 발전소, 난방장치, 금속 제련공장, 정유공장 및 기타 산업공정 등에서 발생한다. 질소산화물과 함께 산성비의 주요원인 물질로 토양 등의 산성화에 영향을 미치며, 바람에 의해 장거리 수송되어 다른 지역에 영향을 주며, 식물의 잎맥손상 등을 일으키고, 시정장애 및 각종 구조물의 부식을 촉진시킨다.

아황산가스(SO2)의 인체 및 환경영향

고농도의 아황산가스는 옥외 활동이 많고, 천식에 걸린 어른과 어린이에게 일시적으로 호흡장애를 일으킬 수 있으며, 고농도의 아황산가스와 함께 고농도의 미세먼지에 폭로될 경우 호홉기계 질환을 일으키고 심장혈관 질환을 악화시키 는 것으로 알려져 있다. 아황산가스는 질소산화물과 함께 산성비의 주요 원인물질로 토양, 호수, 하천의 산성화에 영향을 미치고, 바람에 의해 수백 마일 장거리 수송되어 다른 지역에 영향을 주며, 식물의 잎맥 손상, 성장저해 등을 일으킨다.
황산염 입자는 대기중의 시정(가시거리)을 감소시키는 주요 원인물질로서 시정장애를 일으키며, 기념물, 동상 및 각종 구조물의 부식을 촉진시킨다.

일산화탄소(CO)이란?

일산화탄소는 무색, 무취의 유독성 가스로서 연료속의 탄소성분이 불완전 연소되었을 때 발생한다. 배출원은 주로 수송부문이 차지하며, 산업공정과 비수송부문의 연료연소, 산불과 같은 자연발생원 및 주방, 담배연기, 지역난방과 같은 실내 발생원이 있다. 일산화탄소의 인체 영향을 살펴보면, 혈액순환 중에서 산소운반 역할을 하는 헤모그로빈을 카르복실헤모글로빈(COHb)으로 변성시켜 산소의 운반기능을 저하시키며, 고농도의 일산화탄소는 유독성이 있어 건강한 사람에게도 치명적인 해를 입힌다.

일산화탄소(CO)의 인체및 환경영향

일산화탄소의 인체영향을 보면, 체내에 산소를 공급하는 혈액 중의 헤모그로빈(Hb)과 결합하여 헤모그로빈을 카복실-헤모그로빈(COHb)으로 변성시켜 심장과 뇌와 같은 인체 기관 및 조직으로 혈액의 산소 운반기능을 저하시켜 건강에 유해한 영향을 미친다. 일산화탄소 저농도에서의 건강영향은 심장질환자에게 가장 심각하며, 가슴통증을 야기할 수 있고, 운동능력을 감소시킬 수 있다. 고농도의 일산화탄소는 유독성이 있어 건강한 사람에게도 치명적인 해를 입힌다.
또한 광화학스모그를 야기하는 대류권 오존의 생성에 기여하여 심각한 호흡기 문제를 촉발할 수 있다. 도시 대기중의 일산화탄소 농도는 자동차통행량, 도로조건, 도로로부터의 거리, 기후조건 등에 의해서 다르지만, 자동차의 정체가 심한 도로변에서는 일산화탄소농도는 높게 되며, 이 때 COHb의 혈중농도는 13~18%까지 상승하는 것으로 알려져 있다. 도심에서 자동차 운전시 30ppm의 일산화탄소를 함유한 공기를 2시간 흡입할 때 혈중 COHb는 5% 상승하며, 60ppm에서는 10% 상승한다고 한다.