미립자
Particulates| 시리즈의 일부(on) |
| 오염 |
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입자상 또는 대기 입자상 물질(다른 이름은 아래 참조)은 공기 중에 떠 있는 고체 또는 액체 물질의 미세한 입자입니다.에어로졸이라는 용어는 일반적으로 미립자/공기 혼합물을 지칭하지만,[1] 미립자 물질만은 아닙니다.입자성 물질의 공급원은 자연적일 수도 있고 인위적일 [2]수도 있습니다.그들은 직접 흡입 이외에도 인간의 건강에 악영향을 미치는 기후와 강수량에 영향을 미칩니다.
대기 입자의 종류로는 부유 입자상 물질; 흉부 및 호흡성 입자;[3] 흡입 가능한 거친 입자로서 직경 10 마이크로미터(μm) 이하의 거친 입자인 지정된10 PM; 직경 2.5 μm [4]이하의 미세 입자인 지정된2.5 PM; 초미세 입자,직경이 100 nm 이하인 것; 및 그을음.
IARC와 WHO는 공기 중 입자상 물질을 1군 [5]발암물질로 지정하고 있습니다.미세먼지는 혈류로부터 폐와 뇌 깊숙이 침투해 심장질환, 폐질환, 조기사망 [7]등의 건강문제를 일으키는 능력이 있어 대기오염[6] 중 가장 해로운 형태(초미세먼지 제외)입니다.2013년 유럽 9개국에서 312,944명을 대상으로 한 연구에서 입자의 안전한 수준이 없었으며 PM의10 10μg/m3 증가 시마다 폐암 발병률이 22% 증가했다고 밝혔습니다 (95% CI [1.03–1.45]).폐에 더 깊이 침투할 수 있는 작은 PM은2.5 5μg/m3 당 폐암이 18% 증가하는 것과 관련이 있었습니다. 그러나 이 연구는 이 연관성에 대한 통계적 유의성을 보여주지 못했습니다(95% CI [0.96–1.46]).[8]2016년 [9]전 세계적으로 PM 노출은2.5 심장병, 뇌졸중, 폐암, 만성 폐질환 및 호흡기 감염으로 410만 명이 사망했습니다.전체적으로, 주변 입자 물질은 전 [10]세계적으로 조기 사망의 6번째 주요 위험 요소입니다.
대기원
일부 입자성 물질은 화산, 먼지 폭풍, 삼림과 초원의 화재, 살아있는 식물과 바다 스프레이에서 비롯됩니다.인간의 활동은 또한 상당한 양의 입자를 발생시킵니다.예를들면,
- 유리 재처리.
- 농업 활동(예: 경작 및 토양 경작).[34]
- 발전소.
- 냉각 시스템의 습식 냉각 타워.
2010년에 인간이 만든 에어로졸이 대기 [48]중 에어로졸 총 질량의 약 10%를 차지하는 것으로 추정되었습니다.
가정용 연소 및 목연
영국에서 가정용 연소는 연간 PM2.5 및 PM10의 가장 큰 단일 공급원이며,[49][50][51] 폐쇄된 스토브 및 노천 화재 모두에서 가정용 목재 연소가 2019년 PM2.5의 38%를 차지합니다.이 문제를 해결하기 위해 2021년부터 몇몇 새로운 법들이 도입되었습니다.
뉴사우스웨일스 주의 몇몇 마을과 도시에서는 겨울철 [52]미세 입자 대기 오염의 60%가 삼림 연기 때문일 수도 있습니다.
나무 연기를 줄이는 몇 가지 방법이 있습니다. 예를 들어, 적절한 나무 히터를 구입하여 [53]잘 유지하고, 적절한[54] 땔감을 선택하여 올바른 방법으로 [55]태우는 것입니다.일부 국가에서는 사람들이 지역 의회에 연기 오염을 신고할 수 있는 규정도 있습니다.
구성.
적색/주황색:사막(광물)먼지
블루: 천일염
녹색: 연기
흰색: 황산염[57][58] 입자
입자를 포함한 에어로졸의 조성과 독성은 그들의 공급원과 대기 화학에 따라 다르며 매우 다양합니다.바람에 날린 광물[59] 먼지는 지구의 지각에서 날아온 광물 산화물과 다른 물질로 만들어지는 경향이 있습니다. 이 입자는 빛을 [60]흡수합니다.천일염은[61] 세계 에어로졸 예산에서 두 번째로 큰 기여를 하는 것으로 여겨지며, 주로 해수 분무에서 유래된 염화 나트륨으로 구성됩니다. 대기 중 천일염의 다른 구성 성분은 바닷물의 구성 성분을 반영하므로 마그네슘, 황산염, 칼슘, 칼륨 등을 포함합니다.게다가, 바다 스프레이 에어로졸은 그들의 [62]화학에 영향을 미치는 지방산과 당과 같은 유기 화합물을 포함할 수 있습니다.
일부 2차 입자는 황 및 질소 산화물과 같은 1차 가스가 황산(액체) 및 질산(기체)으로 산화되거나 생체 발생 배출로 인해 생성됩니다.이러한 에어로졸의 전구체(즉, 에어로졸이 생성되는 가스)는 자연적인 생물학적 기원뿐만 아니라 (바이오매스 및 화석 연료 연소에서) 인위적 기원을 가질 수 있습니다.암모니아가 존재하는 경우, 2차 에어로졸은 종종 암모늄염의 형태를 취하는데, 즉 황산암모늄 및 질산암모늄(둘 다 건조하거나 수용액에 있을 수 있음)은 건조할 수 있고; 암모니아가 없는 경우, 2차 화합물은 황산(액체 에어로졸 액적) 및 질산(대기 가스)으로서 산성 형태를 취하며,이 모든 것들은 아마도 [63]미립자의 건강 영향에 기여할 것입니다.
2차 황산염과 질산염 에어로졸은 강력한 광산란 [64]물질입니다.이것은 주로 황산염과 질산염의 존재가 에어로졸을 빛을 효과적으로 산란시키는 크기로 증가시키기 때문입니다.
에어로졸에서 발견되는 유기물(OM)은 1차 또는 2차 중 하나일 수 있으며, 후자는 휘발성 유기 화합물(VOCs)의 산화로부터 유도되는 것입니다; 대기 중의 유기물은 생물 발생성 또는 인위적일 수 있습니다.유기물은 산란과 흡수에 의해 대기 복사장에 영향을 미칩니다.일부 에어로졸은 강력한 광흡수 물질을 포함할 것으로 예측되며 큰 양의 복사 강제력을 생성할 것으로 생각됩니다.내연 기관의 연소 생성물에서 기인하는 일부 2차 유기 에어로졸(SOA)은 [65]건강에 위험한 것으로 확인되었습니다.입자 독성은 입자의 화학적 조성에 영향을 미치는 지역과 공급원 기여도에 따라 다른 것으로 밝혀졌습니다.
에어로졸의 화학적 조성은 태양 복사와 상호작용하는 방식에 직접적인 영향을 미칩니다.에어로졸 내의 화학 성분은 전체 굴절률을 변화시킵니다.굴절률은 얼마나 많은 빛이 산란되고 흡수되는지를 결정합니다.
일반적으로 시각적 효과를 일으키는 입자상 물질의 구성, 연무는 이산화황, 질소산화물, 일산화탄소, 광물성 분진, 유기물로 구성됩니다.입자는 황이 존재하기 때문에 흡습성을 가지며2, SO는 높은 습도와 낮은 온도가 존재할 때 황산염으로 변환됩니다.이로 인해 가시성이 저하되고 노란색이 [66]발생합니다.
크기분포
입자 오염과 같은 인간이 생산한 에어로졸은 바람에 날린 먼지와 같은 자연적 기원의 에어로졸 입자보다 반경이 작은 경향이 있습니다.오른쪽 에어로졸 입자 분포도에 있는 위-색 지도들은 매달 자연적인 에어로졸, 인체 오염, 또는 둘의 혼합물이 어디에 있는지를 보여줍니다.크기 분포 시계열이 보여주는 가장 명확한 패턴 중 하나는 지구 최남단 위도에서는 거의 모든 에어로졸이 크지만, 북위 고지대에서는 더 작은 에어로졸이 매우 풍부하다는 것입니다.남반구의 대부분은 바다로 덮여 있는데, 에어로졸의 가장 큰 공급원은 건조된 바다 스프레이에서 나오는 천연 천일염입니다.국토가 북반구에 집중되어 있기 때문에 화재와 인간 활동에 의한 작은 에어로졸의 양이 남반구보다 더 많습니다.육지에서는 사막과 건조한 지역, 가장 눈에 띄는 것은 북아프리카의 사하라 사막과 먼지 폭풍이 흔한 아라비아 반도에 걸쳐 거대한 반경의 에어로졸 조각이 나타납니다.사람이 유발하거나 자연적인 화재 활동이 흔한 장소(예를 들어 8월부터 10월까지 아마존에서 발생한 토지 정화 화재 또는 북반구 여름에 캐나다 북부의 숲에서 발생한 번개 유발 화재)는 더 작은 에어로졸에 의해 지배됩니다.인간이 생산한 (화석 연료) 오염은 특히 여름에 [67][better source needed]미국 동부와 유럽과 같은 개발된 지역의 작은 에어로졸 지역에 주로 책임이 있습니다.
에어로졸 광학두께라고 불리는 에어로졸의 위성 측정은 대기가 가시광선과 적외선을 반사하고 흡수하는 방식을 입자가 바꾼다는 사실에 근거합니다.이 페이지에서 볼 수 있듯이, 광학 두께가 0.1(가장 옅은 노란색) 미만이면 가시성이 최대인 수정처럼 맑은 하늘을 나타내며, 1(적갈색) 값은 매우 흐릿한 [better source needed]상태를 나타냅니다.
증착공정
일반적으로 입자가 작고 가벼울수록 공기 중에 오래 머무릅니다.더 큰 입자(직경 10 마이크로미터 이상)는 몇 시간 만에 중력에 의해 땅에 안착하는 경향이 있는 반면, 가장 작은 입자(1 마이크로미터 미만)는 몇 주 동안 대기에 머물 수 있고 대부분 강수에 의해 제거됩니다.에어로졸이 "바다를 가로질러" 이동하는 것은 드문 일이 아니라는 증거도 있습니다.예를 들어 2017년 9월 미국 서부와 캐나다 전역에서 산불이 발생했는데, 위성사진에서 [68]볼 수 있듯이 연기가 사흘 만에 영국과 프랑스 북부 상공에 도착한 것으로 드러났습니다.배출원 근처에서 디젤 미립자 물질이 가장 높습니다.[69]DPM과 대기, 식물상, 높이 및 주요 공급원과의 거리에 대한 모든 정보는 건강에 미치는 영향을 파악하는 데 유용합니다.
기술 및 조치의 관리
입자상 물질 배출은 대부분의 선진국에서 엄격하게 규제되고 있습니다.환경 문제로 인해 대부분의 산업은 일종의 집진 시스템을 [70]가동해야 합니다.이러한 시스템에는 관성 수집기(사이클론 분리기), 직물 필터 수집기(백하우스), 안면 [71]마스크에 사용되는 정전기 필터, 습식 스크러버 및 정전기 침전기가 포함됩니다.
사이클론 분리기는 크고 거친 입자를 제거하는 데 유용하며, 종종 다른 보다 효율적인 수집기의 첫 번째 단계 또는 "사전 세척기"로 사용됩니다.잘 설계된 사이클론식 분리기는 미세한 [72]입자도 제거하는 데 매우 효율적이며, [citation needed]유지보수를 위해 빈번한 셧다운이 필요하지 않고 지속적으로 작동할 수 있습니다.
일반 산업에서 [73]가장 일반적으로 사용되는 것은 직물 필터 또는 백하우스입니다.이들은 먼지가 가득한 공기를 백 모양의 직물 필터를 통해 강제로 배출시켜 백의 외부 표면에 입자가 모이도록 하고 현재 깨끗한 공기를 통과시켜 대기 중으로 배출되거나 경우에 따라 시설 내로 재순환시키는 방식으로 작동합니다.일반적인 직물은 폴리에스테르와 섬유 유리를 포함하며 일반적인 직물 코팅은 PTFE(일반적으로 테프론으로 알려져 있음)를 포함합니다.그런 다음 여분의 먼지 축적물을 봉투에서 청소하고 수집기에서 제거합니다.
습식 스크러버는 입자가 액체 [82]분자에 부착되도록 하는 스크러빙 용액(일반적으로 물과 다른 화합물의 혼합물)을 통해 더러운 공기를 통과시킵니다.정전기 침전기는 공기가 통과할 때 더러운 공기를 전기적으로 충전합니다.그러면 이제 대전된 공기가 큰 정전기 플레이트를 통과하여 공기 흐름에 대전된 입자를 끌어당겨 이 입자들을 모으고 이제 깨끗한 공기가 배기되거나 [83]재순환되도록 합니다.
일반적인 건축공사의 경우, 수십 년간 건설먼지의 건강상 위험이 있을 수 있음을 인정한 일부 장소에서는 최근 몇 년간 검사, 벌금, 금고 등이 드물지만, 법적으로 해당 시공자에게 효과적인 먼지관리 조치를 취할 것을 요구하고 있습니다(예를 들어,2021년 [84][85]홍콩에서 총 6천 홍콩달러의 벌금이 부과된 두 건의 기소.
일부 의무적인 먼지 통제 조치는[86][81][87][88] 시멘트 또는 건식 미분말재를 완전히 밀폐된 시스템 또는 시설에 적재, 하역, 취급, 이송, 저장 또는 폐기하는 것을 포함하며, 효과적인 직물 필터 또는 이에 준하는 대기 오염 통제 시스템 또는 장비로 환기구 또는 배기구를 설치하고 건물의 비계를 먼지로 둘러싸는 것을 포함합니다.스크린, 불침투성 시트를 사용하여 자재 호이스트와 파편 슈트를 둘 다 감싸며, 파편 슈트에 버리기 전에 물을 적신 잔해, 연마 작업 전 및 작업 중에 정면 표면에 물을 분사하고, 정면 연마 작업을 위해 진공 청소기가 장착된 그라인더를 사용하고, 공압 또는 동력을 위해 표면에 물을 연속적으로 분사합니다.효과적인 먼지 추출 및 여과 장치의 작동이 없는 한, 먼지 배출을 유발하는 기계적 파괴 작동은 현장 경계의 전체 길이를 따라 높이 2.4 m 이상의 사재기를 제공합니다.공터에 단단한 포장을 하고 공사장을 떠나는 모든 차량을 세척합니다.자동 살수 장비, 자동 세차 장비 및 오염 관리 시설에 대한 영상 감시 시스템을 설치하고 향후 점검을 위해 영상을 1개월간 보관합니다.
오염원에서 미립자를 제거하는 것 외에도, 다른 제어 방법은 [91]차단막을 사용하는 반면, 노천(예: 스모그 타워, 이끼 벽 및 안티 스모그[90] 건)에서 청소할 수도 있습니다.
측정.
대기오염이 20세기 초에 처음으로 체계적으로 연구된 이래로 미세먼지는 점점 더 정교한 방법으로 측정되어 왔습니다.초기의 방법에는 비교적 조잡한 Ringelmann 차트가 포함되었는데, Ringelmann 차트는 연기 더미의 배출물을 시각적으로 비교할 수 있는 회색 음영 카드였으며, 특정 위치에 축적된 그을음을 모아 무게를 측정할 수 있었습니다.입자를 측정하는 자동화된 현대적인 방법에는 광학