산성비관련자료

산성비의피해

산성이 된 물은 여러 가지 경로를 통해 많은 생물에게 나쁜 영향을 미치는데 특히 산성에 약한 물고기 종류에서 그 영향이 제일 먼저 나타나 점차 다른 생물로 확산된다. 또한 땅에 산성물질이 쌓이면 토양이 오염되어 그 땅에서 자라는 식물도 피해를 보게 된다. 이러한 산성비의 영향으로 세계 곳곳의 삼림이사막화되고 하천이나 호수의 물고기 떼죽음 현상이 나타나고 있다.
미국과 유럽에서는공장이 몰려있는곳 주변에 있는 숲이이 말라죽었고,독일에서까지도 1986 년 현재 전체 삼림면적의 54%인 250ha가 피해를 보았다고 한다. 스웨덴은 2,500여 호수의 낚시터와 초지의 20%가, 미국은 전체 호수의 5분의 1 이상이 산성화되어 물고기가 살기 어렵게 되었으며 미국 북부 100여 개 호수에서는 연어가 멸종상태에까지 이르렀다고 한다.
또한 산성비는 금속 철재와 콘크리트 등 건축구조물 그리고 고고학적 유물까지도 부식시켜 커다란 경제적, 문화적 손실을 입히고 있다.

 

2.산성비의 원인

산성비의 원인 물질로는 자동차에서 배출되는매연이나 공장이나 발전소, 가정에서 사용하는 석탄, 석유 등의 연료가 연소되면서 나오는것들있다. 이들이 대기 중에 축적되어 대기의 수증기와 만나면 황산이나 질산으로 바뀐다. 이러한 물질들은강한산성띠고 있어 비의 pH를 낮추게 된다.

산성비가 내리는 원인과 과정
산성비의 원인 물질로는 자동차에서 배출되는 질소산화물과 공장이나 발전소, 가정에서 사용하는 석탄, 석유 등의 연료가 연소되면서 나오는 황산화물이 있다. 이들이 대기 중에 축적되어 대기의 수증기와 만나면 황산이나 질산으로 바뀐다. 이러한 물질들은 강산성을 띠고 있어 비의 pH를 낮추게 된다.


 

3. 산성비로 인한 피해 사진

산성비란 무엇일까??

 

 산성비란?  pH 5.6 미만인 경우에 산성비로 판단하지만, 일부 국가에서는 빗물이 일반적인 대기의 영향으로 산성화되는 것을 고려해 pH 5.0 이하인 비를 산성비로 정의하기도 한다.

 

2.산성비가 내리는 까닭은 무엇인가??

 

산성비의 원인 물질로는 자동차에서 배출되는 질소산화물과 공장이나 발전소, 가정에서 사용하는 석탄, 석유 등의 연료가 연소되면서 나오는 황산화물이 있다. 이들이 대기 중에 축적되어 대기의 수증기와 만나면 황산이나 질산으로 바뀐다. 이러한 물질들은 강산성이므로  비의 pH를 낮추게 된다.

 

3. 산성비에 의한 피해에는 무엇이 있을까?

산성이 된 물은 여러 가지 경로를 통해 많은 생물에게 나쁜 영향을 미치는데 특히 산성에 약한 물고기 종류에서 그 영향이 제일 먼저 나타나 점차 다른 생물로 확산된다. 또한 땅에 산성물질이 쌓이면 토양이 오염되어 그 땅에서 자라는 식물도 피해를 입는다. 이러한 산성비의 영향으로 세계 곳곳에서 삼림이 황폐화되고 하천이나 호수에서 물고기의 떼죽음 현상이 나타나고 있다.또한 산성비는 금속 철재와 콘크리트 등 건축구조물 그리고 고고학적 유물까지도 부식시켜 경제적·문화적으로도 큰 손실을 입히고 있다. 

4. 어떻게 하면 산성비에 의한 피해를 줄일 수 있을까??

 

산성비가 내리지 않게 하려면 주 원인물질인 황산화물과 질소산화물의 배출을 최소화해야 한다. 가장 큰 요인 중 하나인 자동차의 배기가스를 줄이기 위해서는 자동차 촉매변환기의 효율을 높이는 것이 중요하며, 장기적으로는 전기, 메탄올, 태양열 등을 이용한 저공해 자동차의 개발이 필요하다. 또한, 산업체에서 배출되는 오염물질을 줄여나가기 위해 화석연료를 청정연료로 대체하고 탈황시설을 의무화하며, 자체 공정의 개선 및 설비의 합리적인 재배치를 통해 효율을 높여야 한다

이미 토양의 산성화가 진행된 지역에서는 탄산칼슘을 뿌려 토양을 중화하는 것도 필요하다. 이러한 산성비 문제는 전 세계적인 문제로 우리나라의 경우에도 중국에서 배출된 오염물질이 날아와 산성비를 발생시키고 있다. 따라서 국제적인 규약을 통해 산성비를 유발하는 물질의 배출을 규제해야 한다.

산성비는 방심할 수 없는 자연 파괴의 대표적 형태이다. 산성비의 역사는 태초에 지구 상에 비가 내리면서부터 시작되었다. 화산은 단기간에 수십만톤의 아황산가스를 분출하기 때문에 원시 지구상에 내린 비도 산성비로 분류될 수 있다.
그러나 문헌상에 나타난 산성비의 기록은 1662년의 영국 고문서에 수록되어 있는 식물피해 관찰 기록을 들 수 있다.
물론 그 당시에는 이를 산성비의 피해로 평가하지는 못했지만, 오늘날 당시의 기록을 면밀하게 검토해 본 결과 ph 5.3의 확실한 산성 흔적을 발견할 수 있다.
그 후 2백여년이 지난 1872년에야 영국의 화학자 로버트스미스에 의하여 "acid rain" 즉, 산성비라는 용어가 사용되었으나, 그 이후 오랫 동안 산성비에 대한 관심은 없었다.
그러다가 1962년 미국의 해양학자 리첼 카슨이 저서 "침묵의 봄(Silent Spring)"에서 독성비(poison rain)라는 용어를 사용하면서 산성비에 대한 관심이 높아지고, 1962년에 스웨덴의 오덴이 산성비에 관한 연구를 본격적으로 시작함으로써 오늘날에 이르게 되었다.
산성비의 원인은 자연적인 발생과 인간 활동에 의한 생성으로 구분된다. 자연적인 경우로는 제일 먼저 아황산가스를 분출하는 화산 활동에 의한 경우를 들 수 있는데, 1980년 5월 18일에 폭발한 미국의 세인트 헬렌즈 화산은 약 40만 톤의 아황산가스를 분출시켜, 영향권 내에 강한 산성비를 뿌렸다.
두 번째로 해풍에 의한 바닷물의 비산을 들 수 있는데 바닷물 방울이 바람에 의하여 대기에 떠돌다가 빗물에 녹아서 빗물을 산성화시킨다.
세 번째로 생물학적 유기산의 형성에 의해 산성비가 되는 경우를 생각할 수 있다.
즉 식물이나 동물의 시체가 지층에서 박테리아나 곰팡이에 의하여 분해될 때 생성되는 각종 유기산도 지면을 흘러 내리는 빗물을 산성화시킬 수 있다.
인간에 의해 만들어진 산성비는 호수, 삼림, 야생 동물에게까지도 피해를 주며, 호수를 산성화시켜서 물고기와 다른 수중 생물을 죽게 한다.
먹이사슬의 생산자가 파괴되면서 새의 수도 감소하게 된다.
새의 식량인 곤충과 식물 그리고 수중 생물이 산성비로 죽기 때문이다. 독일어로 산성비는 발트스테르벤(waldsterben)으로서 즉, "삼림의 파괴"라는 뜻을 내포한다.
또한 산성비는 흙 속의 유독한 중금속을 용해시켜 호수와 하천, 공공수원지 등으로 스며들게 되고, 공공 빌딩과 조각상을 손상시켜서, 건강도 악화시킬 수 있다.
아황산가스와 산화질소는 대기오염 물질이다. 대기의 수증기와 결합하여 산성물질과 산성비가 형성된다. 산성물질은 바람에 의해 이동되고, 산성비가 되어 내린다. 산성비는 오염물질이 발생된 곳에서 약 4.023㎞ 먼 곳까지 내린다. 공업과 자동차 산업의 중심지인 미국의 중서부 지방에서 내린 산성비는 미국의 동부와 캐나다의 북동부에도 많은 피해를 주며, 스칸디나비아 반도에서 내리는 산성비는 유럽 특히, 영국에까지 피해를 입힌다. 산성비가 내린 지역 모두가 같은 결과가 일어나는 것은 아니다.
즉 산성물질을 중화할 수 있는 지역의 잠재능력이 피해의 양을 결정하게 된다. 알카리성 토양은 산을 중화시킨다.
따라서, 알카리성 토양이 많은 지역은 중성이나 산성의 토양이 있는 지역보다 피해가 적다. 산성비 문제를 해결하기 위한 여러 가지 임시적인 대책, 예를 들면 오염된 호수에 석회를 넣어 산을 중화하기 위한 시도 등이 마련되었으나 별다른 효과를 거두지 못했다.
산성비 문제를 해결할 방법은 산성비를 유발하는 오염물질을 제거하는 것이 실질적인 해결 방법이다. 석탄같은 화석연료, 특히 황이 많이 들어 있는 석탄의 사용을 줄여야 한다. 산림보호를 위해 자동차의 매연가스의 양을 줄이고, 대체에너지를 사용하며, 대중교통을 많이 이용해야 한다. 이런 과정이 실행되어야 산성비 문제를 해결할 수 있다.


☆-산성비의 정의



정상적인 비는 PH 5.6정도로 알려져 있다. 빗물이 약간 산성인 것은 공기 중의 이산화탄소가 물에 녹아서 약한 산성인 탄산을 형성하기 때문이다. 산성비란 PH 5.6 이하인 비를 말한다. 주로 공장이나 발전소, 자동차 등의 각종 오염원에서 대기 중으로 방출된 황산화물과 질산화물 같은 대기오염 물질이 대가 중에 있는 수증기와 작용하여 강산성의 황산이나 질산을 형성하고 이것이 빗물에 씻겨 떨어지는 현상을 말한다. 다시 말해 산성비는 대기에서 산성의 물질을 제거하는 과정에서 생기는 현상이다.
최근 황배출량은 줄어드는 반면 질소산회물의 강하량은 증가하고 있는데 이것은 황을 함유한 오염원의 사용이 줄어드는 반면 자동차가 급증한 것 때문으로 보인다.

산성비라는 용어는 1852년 화학자 Angus Smith가 Great Britain에서 대기오염 연구 중 처음 사용한 용어이다. 그러나 비 뿐 아니라 기체와 고체입자로 지구표면에 도달하기 때문에 산성강화물이라는 용어가 더 적합하다. 산성안개와 산성눈의 경우 액체로 만들었을 때 PH 5.6이하인 것은 말한다. 대기중의 산성물질이 빗물에 녹아 지표면으로 떨어지는 것을 습성강하물, 습성침착이라고 하고, 에어로졸과 같이 입자 상태로 내리는 것을 건성강화물이라고 한다. 산성물질에 의한 피해를 고려할때는 이 두가지 형태를 고려해야 한다.



☆-영양과 피해



생태계에 미치는 영향들은 육상 생태계의 경우 PH5.1이하, 수생 생태계의 경우 5.5이하로 떨어지는 경우이다. 생물에 대한 직접 피해는 생체 유기화합물을 분해하여 생체조직을 파괴하는 것이다. 강산은 식물 상피조직의 옥스 조직 내 지방산 에스테르류를 산화 또는 가수분해 시켜 잎이 쉽게 젖게 되고 더욱 피해를 받게 된다. 한편 동물의 점막조직에 영향을 미친다. 이뿐 아니라 간접적으로도 피해를 미친다.

칼슘이나 마그네슘이 고갈된 알카리 토양이나 산성 토양에 산성이 침하되면 토양입자에 결합되어 있는 알루미늄을 방출한다. 알루미늄의 용탈은 생태계에 심각한 영향을 미친다.



☆-산성비의 국가별 대응책



(1) 각국의 대응책

○ 1984년 3월 캐나다 오타와에서 「산성비에 관한 환경장관회의」를 개최하여 1993년까지

황산화물 배출량을 1980년 배출량 보다 30%삭감을 목표로 정함(10개국 참가).

○ 1985년 30% 삭감을 결정한 장거리월경대기오염조약에 기초한 헬싱키협정서를 체결.

(가) 영국

○ 석탄의존도가 높아 이산화황 배출량을 조기에 대폭 삭감은 곤란하나 점진적으로 추진.

○ 1987년 발표된 산성우대책은 금후 10년간 14% 삭감을 목표로 정함.

(나) 독일

○ 1974년 부터 82년 까지 이산화황 배출량을 17% 삭감토록 함.

○ 1983년 고정발생원 대책(탈황장치 설치)을 강화하여 향후 10년간 이산화황 배출량을 50%

삭감토록 함.

(다) 프랑스

○ 1986년 종합적 대기오염대책을 발표하여 신설보일러에 탈황장치를 설치토록 하며,

1988-1989년에 4개 석탄화력발전소에 탈황장치를 설치.

(라) 미국

○ 1970년 미국과 캐나다간 동북부지역을 중심으로 산성비 문제 제기

○ 1991년 3월 양국은 이산화황 등 산성비 원인물질의 대폭삭감을 요구하는 Air Quality

Agreement에 서명.

(마) 카나다

○ 1983년 환경성과 온타리오주 등 8개주는 이산화황 배출량 50% 삭감을 표명, 미국에도 대

폭삭감을 요구.

○ 1994년에는 1980년의 배출량보다 40% 삭감하고, 습성황산염강하량 목표치를 20kg/ha·년

으로 정함.

(바) 중국

○ 최근까지 중국 외부로 이동되는 오염물질은 없다는 입장을 유지하였으나, 1994년 이동하

는 것을 인정.

○ 중국내의 대기오염물질 배출량조사 및 산성비와 장거리이동에 관한 연구 진행.

(사) 일본

○ 엄격한 대기오염방지대책으로 최근 이산화황 농도가 많이 감소되었으나 질소산화물농도

는 상승하여 탈질장치를 설치.

○ 환경청은 1988년 부터 5년간 제2차 산성우대책으로서 만성적피해의 실태해명과 오염물질

의 중거리·장거리수송모델에 대한 조사를 수행.

(아) 한국

○ 전국적으로 45개 산성우측정망에서 산성우 실태를 파악

○ 청정연료 및 저유황유 사용 확대

○ 엄격한 대기환경기준 적용

○ 1980년 후반이후 산성비에 관한 연구를 지속적으로 수행중에 있음.



☆-우리나라 산성비의 향후 전망 및 대책



첫째, 동북아의 대기오염물질 배출량 변화에 대한 영향이다. 산성비의 원인물질중 이산화황의 배출량은 한국, 일본의 경우 거의 안정화 되었으나 중국의 경우 매년 5% 정도 증가할 것으로 예상되고 있다. 동북아시아 지역은 전세계적으로 인구가 조밀하고 경제발전속도가 빠른 지역으로 이에 따라 동북아시 아 국가의 대기오염물질 배출량은 표 4에서 보듯이 막대한 양이다. 특히 중국은 이 지역의 SOx와 NOx 배출량의 많은 부분을 차지하고 있으며, 이 지역의 주풍이 서풍이기 때문에 이 지역에서 산성물질의 강하( Acid Deposrtion) 량이 증가할 가능성이 높다( 강동근 등, 1993, 김용표 등 1996a, b). 따라서 풍하 측에 위치한 우리나라와 일본은 다른 나라에서 발원 한 오염물질이 자국으로 유입되는 것에 큰 관심을 쏟고 있다. 중국의 이산화황 배출량은 이미 동북아 지역의 80 %이상을 차지하고 있으며 10년 정도가 지나면 현재 의 2배가 될 것으로 예상된다. 우리나라의 경우 발전소 등 대형 시설에 탈황 설비가 가동되더라도 산 업 및 수송 부문의 성장으로 말미암아 이산화황의 배출량은 줄어들지 않을 전망이다.

따라서 중국의 대기오염물질이 우리나라에 유입되는 경우에는 현재보다 많은 양의 이산화황과 SO42- 이온이 유입될 것으로 예상된다. 질소산화물의 경우 한.중.일 3개국 모두 배출량이 증가할 것이고 그 영향으로 더욱 많은 대기오염 물질이 영향을 줄 것으로 생각된다. 특히 중국으로부터의 질소산화물 배출 증가는 산성비의 영향권을 확대시킬 것으로 예상된다. 이러한 배출량 증가의 영향은 빗물의 pH를 현재보다 낮게 할 것으로 예상된다.

둘째, 부유분진 저감에 대한 영향이다. 우리나라 부유분진의 수준은 매우 높은 수준이나 고체 연료의 사용억제, 비포장의 도로포장 등의 영향으로 대기중 농도가 줄어드는 추세에 있다. 현재 우리나라에는 아직도 대형 공사가 여러 곳에서 진행중이고 사회 간접시설의 확충에 따른 공사가 진행중이기 때문에 부유분진 농도가 낮아지려면 앞으로도 몇 해가 지나야 될 것이다. 대기중 먼지 또는 분진의 저감은 산성비를 저감해 주는 양이온의 공급이 줄어드는 것을 뜻하며 빗물의 pH를 낮게 할 것으로 예상된다.독일의 경우 구동독 지역에서 비효율적인 소각시설이 폐쇄되었음에도 불구하고 집진설비의 설치로 말미암아 빗물의 pH가 낮아지는 것이 관찰된 바가 있다.

셋째. 농업 및 축산분야 변화의 영향이다. WTO 체제의 영향과 농촌 인구의
고령화로 인하여 농업의 축소가 우려되며 축산폐수의 환경친화적 처리로 인 하여 대기중 암모니아의 농도가 줄어들 것으로 예상 되고 이에 따라 빗물중 NH4+. 이온 농도는 감소될 것으로 예상된다. 이 또한 빗물의 pH를 낮게 할 수 있는 요인으로 작용할 것으로 예상된다.

넷째, 지구환경 변화의 영향이다. 오존층 파괴와 온도 상승은 대류권 오존의
농도와 다른 대기중 산 화제의 농도를 중가시킬 것으로 예상되고 산성비의 영향 지역을 확대시킬 것으로 예상된다. 지역 기후변화는 기후패턴, 강수량, 구름의 양, 일 사량 둥 산성비에 영향을 줄 수 있는 기상 요소에 지대한 영향을 줄 수 있으나 그 크기 및 빈도에 대해서는 아직 과학적 불확실성이 많아서 신뢰도 있는 예상이 어려운 상태이다. 이상의 요소를 종합해 보 면 기후변화를 제외하고는 대부분 요소가 빗물의 pH를 낮게 해주는 방향으로 작용할 것이므로 빗물 의 pH는 낮아질 것으로 예상할 수 있다.

국럽환경연구원이 1991년부터 3년동안 연구한 바에 의하면 우리나라에서는 현재까지 산성비가 산림 생태계에 가시적인 피해를 주지 않은 것으로 밝혀졌다. 일반적으로 나무는 산성비보다는 가뭄, 온도 등 자연적인 요소와 병충해의 영향이 더 큰 것으로 알려져 있다.그러나 향후 빗물의 pH가 낮아진다면 산림, 생태계 등에 영향을 줄 수 있는 수준으로 빗물이 산성화될 가능성을 배제할 수 없다. 따라서 우리나라의 산성비 대책과 감시는 이러한 점도 같이 고려하여야할 것이다.

결론적으로 우리나라의 산성비 대책은 인접국가의 영향을 고려하여야만 수립이 가능하며 산성비를 포 함하는 한.중.일간의 광역 대기오염은 관계국간의 긴밀한 협조없이는 해결될 수 없다. 한.중.일간의 산성비 문제의 해결은 관계국간, 연구자간의 협조 체제를 더욱 활성화시켜서 산성비 원인물질 유 .출입에 대한 실태 파악을 하고 이러한 연구 결과를 토대로 산성비 원인물질의 배출 저감을 목표로 하는 당사국간의 환경협정을 체결하는 것이 순서일 것이다. 산성비에 대한 대책은 우선적으로 스모그, 오존농도 상승 등 국소오염 저감방안과 맥락을 같이하여 추진되는 것이 타당하며 대기오염물질 장거리 이동의 영향을 정확하게 평가하는 것이 중요하다.

중국의 경우 경제발전 단계와 가용한 에너지원을 고려해 볼 때 앞으로도 석탄연소에 의한 산성비 원인물질의 배출이 크게 증가할 전망이다. 동북아지역의 대기오염 피해를 줄이기 위해서는 관련 국가간 환경협정의 체결이 바람직하다. 만약에 중국으로부터 대기오염물질이 유입되어 우리나라에 피해를 주는 것이 증명되더라도 피해 보상을 받는 것은 불가능하며 실제적인 중국의 배출저감을 위한 기술 및 재원의 제공 또는 확보를 위한 메카니즘이 제시되지 않으면 대기오염물질의 배출저감은 어려울 전망이다. 중국의 배출저감은 중국의 국소오염을 즐이는데 도움을 줄 것이며 궁극적으로 한국의 대기오염을 줄 이는데 도움이 되므로 정부 차원에서 적절한 정책 결정이 필요하다고 본다. 배출 저감의 완급은 우리나라에의 영향과 국내 환 경산업의 능력을 고려하여 결정되는 것이 타당하며 환경보호와 국가간 친선을 도모하는 계기로 활용하여야 할 것이다.



☆-산성비의 형성



. 산성비의 원인물질 및 변환(Sources＆chemical transformation)

오염물인 SO2/SO3, NO2/HNO3가 구름이나 물방울에 용해되어 황산및 질산 을 형성하는 습성 강우의 원인물질은 SOx가 84%, NOx가8%, Cl이 8%를 차지하는 것으로 알려져 있다. 그 중 가장 비율이 높은 SOx는 주로 무연탄등 화석연료를 연소하여 발생하며 NOx는 주로 자동차의 매연이나 천연가스가 그 주된 발생원인이 되고 있다. Cl은 자연 발생원이며 그 비율도 강우의 산도에 크게 기여치 않은 것으로 알려져 있다. 문제는 인간 활동의 영향에 의한 유황 산화물(SOx)과 질소산화물(NOx)이다. 이 산화물들이 산성우에 미치는 영향은 심각하여 강우의 산도가 생물들이 존재하기 힘든 3.0이하의 경우도 자주 출현하는 것으로 보고되고 있다.

(1) 유황 산화물

대기중에 존재하는 유황 화합물 SO2, H2S, SO3 등은 독성을 가지는 물질로 인체에 무척 해로운 것이지만 다행히 그 이동이 신속히 진행되며 제거 경로가 다양하여 대기 중에서의 빠른 감소를 보인다. 유황은 산화된 다음 H2SO4또는 유황산화물 XSOx의 형태로 침강한다.

황화 수소 H2S는 산소원자와 분자, 오존 등에 의해 산화된다.

O2
H2S + O -> HS + HO --> SO2 + H2O

H2S + O3 -> SO2 + H2O

형성된 이산화황은 산소원자와 분자 및 오존과 결합하고 자외선또는 분진입자가 그촉매 작용을 하여 산화될수 있다.

SO2 + O + M -> SO3 + M

hv또는
SO2 + O3 --------> SO3 + O2
분진입자

분진입자가 촉매 작용을 하는 반응은 SO2가 참여하는 기체상 반응에서 가장 중요한 과정이며 형성된 SO3는 물과 반응하여 곧 황산 물방울을 형성한다.

SO3 + H2O -> H2SO4

또 SO2가 물과 반응하면 아황산을 만들며 아황산도 급격히 산화하여 황산을 만든다.

SO2 + H20 -> H2SO3

2H2SO3 + O2 -> 2H2SO4

형성된 황산은 암모니아 또는 금속염(해염핵의 NaCl)과 반응하여 황산화물 (XSO4)를 형성한다.

H2SO4 + NH2 -> NH4HSO4

H2SO4 + NaCl -> NaHSO4 + HCl

또 이산화황은 암모니아와 수분이 공급되면 급속히 반응하여 황산화물을 형성한다.

2SO2 + 2NH3 + 2H2O + O2 -> 2NH4HSO4

반면에 황산은 암모니아 또는 금속염인 NaCl등과 결합하여 중성염을 생성하기도 하며 이산화황 역시 암모니아와 수분과의 반응에서 중성염을 생성하기도 한다.

H2SO4 + 2NH3 -> (NH4)2SO4

H2SO4 + 2NaCl -> Na2SO4 + 2HCl

2SO2 + 4NH3 + 2H2O + O2 -> 2(NH4)2SO4

이와 같이 형성된 황산염은 빗물에 섞여서 강하하게 된다.

(2) 질소 산화물

유황산화물과 더불어 산성비의 PH를 저하시키는 주요 물질인 질소산화물 (NO/NO2)은 대류권에서 매우 안정된 상태로 존재하며 대부분은 생물지화학적 순환으로 자연 싱크에 의해 제거된다. NO는 4∼6일 사이에 O또는 O3에 의해 산화되어 NO2/NO의 비를 약 2.5정도로 유지시킨다.

NO + O + M -> NO2 + M

NO + O3 -> NO2 + O2

이산화질소의 대기중 수 명은 3일정도이며 NO2가 제거되는 과정은 가스 상태로 직접 침강하는 경우와 질산을 생성하는 경우로 나뉘어지며 그 양도 반반 정도이다.

2NO2 + H2O <---> HNO3 + HNO2

3HNO2 -> HNO3 + 2NO + H2O

3NO2 + H2O -> 2HNO3 + NO

질산도 농도는 희박하지만 암모니아 또는 금속염인 NaCl등과 결합하여 중성염을 생성하기도 한다.

HNO2 + NH3 <---> NH4NO3

HNO3 + NaCl --> NaNO3 + HCl

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2. 오염물의 확산이동(Dynamic transport)

(1) 대기중의 유황의 순환과정

인위 기원의 오염물질중 에어로졸 입자에 포함되는 황산, 황산염은 주요한 구성물질의 하나로 지금 까지 많은 연구가 있었다. 특히 1970년대가 되면서 자연기원(생물기원)의 DMS(CH3SCH3), CS2, COS가 대기중에 방출되고 있다는 것이 밝혀지면서 종래 생물 기원의 유황이 H2S에서만 생성된다는 관점에서 탈피하 게 되었다. 전체유황화합물의 42%는 인간활동에 의한 것이고, 자연 기원으로 방출되는 해염입자의 S또는 화산에서 방출되는 S의 양은 전체의 30%이다. 생 물기원중 DMS와 H2S는 그 방출량이 많기 때문에 대류권, 특히 인위원에서 먼 해양 대기에서의 입자상 S에 기여하는 정도가 크다는 것에서 그 중요성이 지적되고 있다.

SO2의 발생원으로는 화석연료의 연소에 의한 것이 64%로 가장 많으며 SO2의 반 정도는 침적하고 나머지는 가스-입자 변환과정에 의해서 황산, 황산염을 형성한다.

DMS로부터의 입자 형성에서는 SO2로부터 형성되는 입자상 S가 해염 입자로서 방출되는 양과 거의 같다. 이것은 인위기원의 SO2 에 의해서 형성되는 입자상 S가 전체 입자상 S의 60%정도가 된다는 것을 의미한다.

해염입자로서 방출되는 S는 MgSO4, Na2SO4, CaSO4 등의 염으로 존재하는 것이다. 따라서 산성 입자로서 존재하는 황산, 황산염(ex. H2SO4, NH4HSO4)는 SO2의 산화에 의한 것의 기여가 큰 것으로 생각된다. 또 해염 입자, 토양 입자중의 S는 주로 1um미만의 반경 영역에 존재한다.

(2) 유황의 대기 이동 기간중의 화학및 물리 과정

유황분은 대기중에 방출된뒤 이류,확산되면서 물리적, 화학적 변질을하여 제 거 (지표면에 건성 및 습성 침적)되는 과정을 거치면서 운반된다.

(3) 대기중의 질소의 순환과정

석탄, 중유의 연소 그리고 자동차에 의한 가솔린 연소가 주된 발생원인 질 소산화물(NOx)은 유황산화물과 함께 산성비의 PH를 저하시키는 주된성분으 로 대기중의 황산이온(SO42-)과 질산이온(NO3-)의 비율이 2:1정도로 알려져 있다. 그러나 최근에는 자동차 등에 의한 가솔린 사용의 급증으로 질소 산화물( NOx)의 발생이 늘어나고 있는 추세이며 특히 자동차의 가솔린 연소 효율을 높일수록 NOx의 발생률이 증가하는 특성 때문에 문제시 되고 있다.

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3. 오염물의 침적(Acid rain)

(1) 물질의 습성침적(Wet desposition mechanism)

Wet removal이라 불리는 습성침적은 rain out과 wash out으로 분리되며 그 미세 물리과정을 논할 때 구름내에서 우선 물질이 운립이나 빙정의 핵이 되 어 설결정이나 설편또는 우적의 성장과정을 거쳐서 강수 입자로 포착되는 것을 rain out이라 하며 강수입자가 낙하 중에 직접 물질을 포착하는 과정을 wash out이라 한다. 그러나 실제 관측에서는 구름 내에사 일어나는 제거 과정을 모두 합해서 rain out이라 하고 운저 밑에서 강수에 의해 일어나는 제거과정을 wash out이라고 구별해 사용하고 있다. 보통 비나 눈이 내리는 경우 지상의 공기가 청정화 되는 것은 이미 오래 전부터 감각적으로 알고 있다. 이것은 강수 입자의 낙하에 따라서 하층 대기 중의 오염 물질이 wash out되기 때문이다.

한편 지상에서 채집되는 강수에는 rain out과 wash out에 의한 것이 혼합되어 있다. 일련의 강수에 포함된 물질의 농도는 대개 처음에는 높고 갈수록 낮아져 일정한 값을 유지하게 되는데 나중의 낮은 농도는rain out에 의한 것이며 처음의 고농도는 주로 wash out의 작용에 의한 것으로 나눌수 있다. 강수 중의 SO42-농도가 어떻게 결정되는가를 rain out과정 모델을 이용하여 강한 대 류성 강우, 따뜻한 비 그리고 찬 비에 관해서 조사하였을 때 이 세 경우에 강수 강도가 셀수록 wash out의 비율이 작아짐을 알수 있었다.

(2) 강수의 물질흡착

물질의 습성 침적과정에서 구름 내에서의 세정을 rain out, 운저밑의 세정을 wash out이라하며 한편 구름의 증발도 고려해야한다. 이 경우 구름은 경계층 내의 물질을 위의 자유 대기층으로 끌어 올리는 작용을하여 그 안에서의 변질 작용(ex. SO2 SO42-)만으로 끝나는경우가 있다. 따라서 강수 효율도 중요한 인자이다.

강수 생성기구는 커다란 운적이 작은 운적을 병합하는 따뜻한 비와 상공에 서 생성된 설편이 녹아서 생성된 Bergeron기구로 나누는데 운적이나 설편은 관성 충돌, interception, 확산 침적등으로 에어로졸을 포착한다. 대기 중에서 상승하는 공기가 단열 냉각되어 과포화 되면 SO42-, NO3-, Cl- 등을 포함한 용액핵을 중심으로한 적운이 생긴다. 적운 생성과 동시에 HNO3, NH3 등의 수용성 가스도 운적중에 흡착된다.

SO2와 H2O2, SO2와 O3와 같은 종류의 가스는 운적중에 융해된후 반응하여 황산을 생성한다. 미소 입자는 운적과 빙정 둘 다에 대해 확산 침적될 것이다. 또 SO2의 빙정에의 흡착은 보통 그다지 크지 않다고 생각되지만 HNO3의 빙정에의 흡착은 상당히 크며 여름과 겨울의 SO42-, NO3-의 거동의 차이에 기여하는 것으로 생각된다.


기체상태에서의 SO2 와 NO2 의 산화율은 OH의 농도에 의존한다. 기체상태에서의 반응은 다음과 같다.

SO2 + OH + M -> HOSO2 + M

HOSO2 + O2 -> HO2 + SO3

SO3 + H2O -> H2SO4

NO2 + OH ----> HNO3

수용액상태에서의 반응은 물방울에 의한 기체상태의 SO2 의 흡수에 의해서 시작된다. 흡수되는 SO2 의 양은 SO2 의 농도와 용액의 pH에 의존한다. 그리고 용액에서의 산화율은 H2O2 와 O3 와 같은 반응물의 농도에 의존한다. pH가 높은 경우에는 주로 O3 에 의한 산화가 일어나고 pH가 낮은 곳(pH<4)에서는 H2O2 에 의한 산화가 일어난다. 수용액상태에서의 반응은 다음과 같다.



SO2(g) + H2O <--> SO2 H2O

SO2 H2O <--> H+ + HSO3-

HSO3- + H2O2 --> SO2OOH- + H2O

SO2OOH- + H+ --> H2SO4



SO2(aq), HSO3-,SO3- + O3 -->O2 + H2SO4, HSO4-, SO4-



☆-산성비의 이점



산성비가 항상 나쁜 것은 아니다. 단지 이로울 뿐만 아니라 지구상의 생명체를 보호함에 있어 적극적인 역할을 하는 산성비들도 있다. 그리고 최근의 실험들에 의하면 어떤 산성비는 우리가 생 각했었던 것보다 훨씬 많은 생명의 활력소가 되는 것 같다.
여기 산성비가 어떻게 작용하는가가 있다.
살아있는 조직의 모든 주요 분자들에서 찾아볼 수 있는 중요한 요소중의 하나가 질소이다. 질 소 원자들은 '질산염'이라는 유기물의 성분으로 토양에 존재한다. 그것은 식물이 토양에서 물을 흡 수할 때, 그 물에 소량의 질산염이 들어있다는 의미이다. 식물은 생명에 중요한 질소 함유 화합물, 특히 단백질과 핵산들을 형성하는데 있어 이 질소들을 원료로 사용하고 있다.
초식동물 또는 초식동물을 먹는 육식동물들은 식물의 단백질과 핵산들을 더 작은 단위로 분해 해서 흡수한 뒤 그것을 다시 자신들에게 맞는 단백질과 핵산으로 변형시킨다.
지구상의 모든 생명체는 토양의 이러한 질산염에 의존하도 있다. 그러나 질산염이 수용성이기 때문에 비가 질산염들을 개울에서 강으로 그리고 마침내 바다로 씻어 내려보내기 쉽다. 시간이 흘러 질산염이 모두 씻겨 내려가고 생명체는 질산염이 다시 보충되지 않는다면 완전히 사막으로 변해버릴 것이다.
지구 대기의 5분의 4가 순수한 질소다. 이 중 소랴량의 질소가 '고정'될 수 있다면, 즉 다른 요소들과 결합될 수 있다면 식물이 그것을 이용할 수 있겠지만 그러나 질소는 붙임성이 없는 원자로 서 다른 원소들과 결합하기란 굉장이 어려운 일이다.
그러나 여전히 질산염은 토양에 존재하고 그리고 계속 보충되고 있다. 어떻게? 하나는 인간이 대량으로 질소를 고정시키는 것을 터득함으로써 그 결과로 생겨난 질산염이 비료로 이용될 수 있게 되었다는 사실인데, 그러나 그것은 단지 75년 전에 시작된 일로 극히 최근의 일이다. 그러면 그 전 에 생명체들은 어떻게 해나갔을까?
공교롭게도 공기 중의 질소를 다른 원소들과 결합시키는 특별한 능력을 가진 박테리아들이 있 다. '질소 고정 박테리아'라고 불리는 이 박테리아들은 특히 완두와 콩 등의 콩과식물 뿌리에 붙어 있는 뿌리혹에서 찾아볼 수 있다. 이들 박테리아는 일반적으로 우리 인간을 포함한 생명체에 절대 적으로 중요하다.
그리고 번개가 있다. 대기에서 번개불이 한번 번쩍일 때마다 순간적으로 그 주위의 대기 온도 는 현저하게 높아진다. 곧 대기가 식지만 그러나 그 전에 높아진 온도가 공기 중의 질소와 산소의 분자들을 결합시켜 '이산화탄소'를 형성한다. 이산화탄소는 물에 용해되고 일종의 산성비를 만드는 질산을 만든다(대개 이때 비가 내린다). 질산이 대지에 도달하면 질산염으로 변함으로써 대지를 비 옥하게 하고 대지의 생명현상을 가능케한다.
최근까지 토양의 질산염의 약 10퍼센트는 번개불로 인한 것이라고 여겨졌다. 이러한 수치는 실 험실에서 만든 모의 번개불을 연구하여 도달한 결과였다.
뉴 멕시코 광산 기술 연구소의 두 미국인 과학자 E.프란즈블로와 C.포프는 근래 자연 자체를 조 사해 왔다. 최근 그들은 뇌우중 실제 번개불이 번쩍이면서 형성되는 이산화질소의 양을 측정하는 방 법을 내놓았다.
약 60개의 번개를 조사한뒤 그들은 섬광 하나에 약 10에 27승개의 이산화질소 분자가 생성돤고 계산했다. 이것은 약 1백 10파운드에 달하는 것이다. 그리고 평균적으로 약 100개의 번개불이 매초 마다 지구를 치고 있다.이것은 매초마다 번개의 섬광이 5.5톤의 이산화질소를 생성한다는 말이다.
프란즈블로와 포프는 이런 점으로 봐서 번개의 섬광이 생물이 소모하는 이산화질소의 10퍼센트 가 아니라 50퍼센트를 지상에 공급한다고 측정했다.
(항상 그들의 관찰과 측정이 실증되고 맞다고 한다면) 그것은 나쁜일이 아니고 확실이 우리에게 번대불에 대한 새로운 시각을 주고 있다. 번개가 사람을 죽이고 숲을 불지르지만, 그것이 주는 해악 보다 분명이 비중이 훨씬 큰 것일 것다.
그러나 번개로 인해 생겨나는 산성비가 생물에 그렇게 필수불가결한 것이라면, 왜 '산성비'라는 말이 그렇게 무서운 것이 되었을까? 산성비는 왜 그렇게 치명적인 것일까?
그것은 우리가 두려워하는 산성비는 황 원소와 질소 원소를 둘 다 갖고 있는 불순한 석탄과 기 름이 연소되면서 생겨난 것이기 때문이다. 이러한 인공 산성비에는 황산뿐만아니라 질산도 포함돼 있다. 황산은 특히 유해한 것이며 번개 산성비의 성분이 아니다.
게다가 인공 산성비는 번개 산성비보다 산성이 훨씬 강하다. 인공 산성비가 내리는 곳에는 산의 과잉공급이 있게 된다. 바로 이 과잉공급이 숲을 말라 죽이고 연못과 호수의 고기들을 죽이는 것이다.



☆-산성비의 기준에 대해



산성비는 인간의 활동에 의한 대기오염물질이 빗물을 산성화시키는 현상이다. 그러나 대기중의 수분은 빗방울을 형성하는 이외에도 안개, 눈, 구름의 형태로도 존재하며 안개, 구름은 그 입자의 크기가 빗물보다도 작아 성장하는 과정에서 포함되는 수증기의 양에 따라 차이가 있으나 포함하고 있는 황산, 질산농도가 빗물보다 높을 수 있으며 pH 도 빗물보다도 약간 낮게 된다.

1980년에 들어서서는 산성 안개 및 구름에 대해서도 연구가 활발히 진행되고 있다. 보통 산성비의 기준으로는 pH 5.6을 말하고 있는데 그 이유는 대기중의 이산화탄소( 약 350ppm) 와 평형관계에 있는 빗물의 pH 가 5.6이기 때문이다. 따라서 pH 5.6을 빗물의 자연상태의 pH라고 하며 보통 빗물의 산성 여부를 판단하는 기준으로 사용한다.

그러나 대기중에는 이산화탄소 이외에도 빗물의 산성도에 영향을 미칠 수 있는 수많은 다른 성분들이 있으므로 빗물의 pH 는 곳에 따라 변하게 된다. 예를들어 암모니아가 많거나 토양입자가 많은 지역의 빗물의 pH는 5.6보다도 커지게 되며, 화산의 영향권에 있는 지역은 pH가 s.6보다 작아질 수도 있게 된다. 따라서 인간의 활동의 영향을 받지 않은 지역의 빗물의 pH는 5.6과 많은 차이를 보일 수 있다. 실제로 오염원으로부터 멀리 떨어진 지역에서 pH 5.0 부근인 비가 많이 관측되고 있다.

1980년대에 들어서 많은 연구자들은 실용적인 관점에서 산성비의 pH 기준을 5.0으로 하는 것이 타당 하다는 주장이 점차 많이 나오고 있다. 이러한 주장의 근거로는 첫째, 산성비의 피해가 나타나기 시작 하는빗물의 pH는 5.0이하이며 둘째, 빗물의 pH가 5.0보다 작으면 인간의 활동에 영향을 받았다고 볼 수 있기 때문이다.

1.산성비는 오염물질이나 매연같은것이 공기 중에 떠 다녀 비와 결합하면 산성을 띠어 내려오는 비입니다.

2.그리고 농작물에 피해를 입혀서 석회가루라는 염기성 가루를 뿌려요.

화학비료도 산성물질이 섞여 있어요.

        ← 이렇게 변색이 된답니다.

3.그리고 강이나 호수도 산성으로 변할수 있어 물고기(생선)한테도 많은 피해를 입힌답니다.

4.산성비는 대리석을 녹게 만드니까 문화재가 망가지지요.

5. 산성비가 내리면 산이 온통 나뭇잎 투성이 되고 잘 썩지도 않습니다.

그리고 저두 5학년 이랍니다.

답변확정 부탁드립니다.

 산성비

 

-산성비란

빗물이 산성을 띠는 비

 

-산성비가 내리는 까닭은 무엇인가요?

석탄,석유등의 화석연료를 태울때 발생하는 연기와 자동차의 배기가스에서 나오는 물질이 공기 중의 물방울과 결합하여 강한 산승을 띠게 된다. 이것이 비와 섞이면 상성을 띠는 산성비가 된다

 

-산성비에 의한 피해에는 무엇이 있을까요?
* 식물이 잘 자라지 못하고, 호수와 강의 물고기가 죽는다 .

* 대리석으로 만든 문화재 등이 부식된다.

* 사람이 맞으면 피부병이나 머리카락이 빠지는 증상을 일으키기도 한다.

 

-어떻게 하면 산성비의 의한 피해를 줄일 수 있을까요?

* 대중교통 수단을 이용하여 자동차 배기가스를 줄인다.

* 석탄 에너지를 대신할 청정 에너지를 개발한다.

* 공장에 공기 정화 장치를 설치한다.

* 자동차에 공기 정화 장치를 만든다.

* 에너지를 효울적으로 절약한다.

* 천연 비료를 쓴다.

1.산성비의피해

산성이 된 물은 여러 가지 경로를 통해 많은 생물에게 나쁜 영향을 미치는데 특히 산성에 약한 물고기 종류에서 그 영향이 제일 먼저 나타나 점차 다른 생물로 확산된다. 또한 땅에 산성물질이 쌓이면 토양이 오염되어 그 땅에서 자라는 식물도 피해를 보게 된다. 이러한 산성비의 영향으로 세계 곳곳의 삼림이사막화되고 하천이나 호수의 물고기 떼죽음 현상이 나타나고 있다.
미국과 유럽에서는공장이 몰려있는곳 주변에 있는 숲이이 말라죽었고,독일에서까지도 1986 년 현재 전체 삼림면적의 54%인 250ha가 피해를 보았다고 한다. 스웨덴은 2,500여 호수의 낚시터와 초지의 20%가, 미국은 전체 호수의 5분의 1 이상이 산성화되어 물고기가 살기 어렵게 되었으며 미국 북부 100여 개 호수에서는 연어가 멸종상태에까지 이르렀다고 한다.
또한 산성비는 금속 철재와 콘크리트 등 건축구조물 그리고 고고학적 유물까지도 부식시켜 커다란 경제적, 문화적 손실을 입히고 있다.