대기오염물질이란?

본문 시작

오존(O₃)이란?

오존은 세 개의 산소원자로 구성되어 있으며, 무색의 반응성이 강한 기체로 강산화제입니다. 대류권에 존재하는 오존은 다른 대기오염물질과 달리 배출원에서 대기 중으로 직접 배출되는 것이 아니라, 대기 중의 질소산화물(NOx)과 휘발성유기화합물(VOCs)이 태양광선(자외선)에 의해 광화학반응을 일으켜 생성되는 2차 오염물질입니다. 오존생성의 주요한 전구물질(precursor)인 질소산화물과 휘발성유기화합물은 주로 자동차 배기가스 및 산업공장 등으로부터 배출됩니다. 성층권에서는 대기 중의 산소분자가 파장이 240㎚ 이하의 자외선에 의해 광분해되어 산소원자를 만들고, 이 산소원자와 산소분자가 반응하여 오존이 만들어집니다.
오존(O₃) 대기환경기준
오존(O₃) 대기환경기준 발령내역 테이블입니다.

항목

단위

구분

국가 대기환경기준(환경정책기본법)

오존(O₃)

ppm

8시간 평균치

0.06

1시간 평균치

0.1
좋은 오존과 나쁜 오존
오존은 대기 중에 존재하는 위치(고도)에 따라 생명을 지켜주는 좋은 오존과 인간 및 동식물에 피해를 주는 나쁜 오존의 2가지 역할을 하고 있습니다. 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 있습니다. 성층권에 존재하는 오존은 태양 광선 중 생명체에 해로운 유해 자외선을 95~99% 정도 흡수하여 지구상의 인간과 동식물의 생명을 보호하는 보호막 역할을 하고 있습니다. 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 것입니다.
1970년 이후부터 오존층의 오존 함량이 계속 감소하고 있으며, 그 원인은 냉장고나 에어컨의 냉매제, 헤어스프레이용 분무제 등으로 사용되는 프레온가스(CFCs)류에 의해 파괴되고 있기 때문입니다. 이에 따라 국제사회는 오존층 파괴 물질에 관한 몬트리올 의정서를 채택하여 프레온 가스 등 오존층 파괴물질 저감을 위한 공동 대응을 추진하고 있습니다. 그러나 지표면으로부터 10㎞ 이내의 대류권(Troposphere)에 존재하는 오존은 대기 중의 질소산화물과 휘발성유기화합물 (VOCs)이 태양 광선에 의해 복잡한 광화학반응에 의해 생성된 오존으로써 인간과 동식물에 유해한 영향을 줍니다.
오존은 강력한 산화력이 있어 적당량이 존재할 때는 살균, 탈취 등의 작용으로 인간에게 이롭게 사용되기도 합니다. 그러나 오존농도가 일정기준 이상 높아질 경우 호흡기나 눈이 자극을 받아 기침이 나고, 따끔거리거나 심할 경우 폐 기능 저하를 가져오는 등 인체에 피해를 주기도 하고, 농작물의 수확량 감소를 가져오기도 합니다.
오존의 인체 및 환경영향
오존 농도가 높아지면 눈과 목이 따가움을 느낄 수 있고, 기도가 수축되어 숨쉬기가 힘들어지고, 두통, 기침 등의 증세가 나타날 수 있습니다. 농작물과 식물에 직접적으로 영향을 미쳐 수확량이 감소되기도 하며 잎이 말라 죽기도 합니다.
오존의 인체 및 환경영향 테이블입니다.

오존농도(ppm)

노출시간

영향

0.1 ~ 0.3

1시간

호흡기 자극증상 증가, 기침, 눈자극

0.3 ~ 0.5

2시간

운동중 폐기능 감소

0.5 이상

6시간

마른기침, 흉부불안
성인은 하루에 약 10,000 리터의 공기를 호흡합니다. 그러나 활동기의 어린이는 성인보다 더 많은 공기를 필요로 하고 또한, 호흡기가 성장단계에 있기 때문에 성인에 비해 공기 중의 고농도 오존의 위험에 더 민감합니다.
그리고, 노약자나 호흡기질환자 등도 폐 기능이 노화되었거나 손상된 상태이기 때문에 그만큼 고농도 오존에 영향을 쉽게 받을 수 있습니다.
오존 농도의 수준 및 노출시간별 인체 및 동물에 미치는 영향
오존 농도의 수준 및 노출시간별 인체 및 동물에 미치는 영향 테이블입니다.

오존농도(ppm)

노출시간

인체 및 동물에 미치는 영향

0.02

5분

냄새 감지

0.03 ~ 0.3

1시간

달리기 선수의 기록저하

0.05 ~ 0.1

30분

불안감을 느낌

0.05 ~ 0.2

-

코 및 인후의 자극

0.05 ~ 0.6

1시간

천식 환자의 발작빈도 증가

0.08

3시간

동물(쥐)의 세균감염, 감수성 증가

1시간

시각장애, 폐포 내의 산소 확산력 저하

 

30분

두통, 눈에 자극

1시간

시각장애, 폐포 내의 산소 확산력 저하

2시간

폐동맥 산소 분압 증가

24시간

눈자극 증상 증가

0.1 ~ 0.25

30분

호흡수의 증가

0.2

1시간

동물 (쥐) 의 적혈구 변형

6시간

동물 (쥐) 의 자율운동 감소

0.2~0.8

6시간

눈에 자극

0.3

5분

호흡량의 증가

6시간

호흡기에 자극, 가슴 압박

0.34

2시간

동물의 호흡량 증가

0.35

3 ~ 6시간

시력감소

0.37 ~ 0.75

2시간

호흡량 현저히 감소

0.4

2 ~ 4시간

기도저항 증가, 호흡량 감소

2시간

폐기능 저하

 

0.5

6시간

기도저항의 증가와 폐기능 현저히 감소

2 ~ 6시간

동물(쥐)의 폐세포 팽창

0.6 ~ 0.8

2시간

기관지 자극, 폐기능 저하, 폐확산력 감소

0.8 ~ 1.5

2시간

폐충혈

0.9

5분

기도저항의 심각한 감소

1.0

6시간

동물(쥐)의 사망률 증가

1.5 ~ 2.0

2시간

심한 피로, 가슴통증, 기침

9.0

2시간

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

식물명

오존농도(ppm)

노출시간

영향

무

0.05

20일(8시간/일)

수확량 50% 감소

카네이션

0.07

60일

개화율 60% 감소

담배

0.1

5.5시간

꽃가루생산 50%감소
최종수정일 : 2023-09-18