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2019년 서울시 초미세먼지 : 성분 분석 보고서

Contents
Ⅰ 서론 5
 1. 서론 5
Ⅱ PM2.5 Sampling 6
 1. 시료채취 지점 6
 2. 시기 및 주기 6
Ⅲ 시료채취 6
 1. 시료채취 필터 6
 2. 시료채취 7
Ⅳ 전처리 및 분석법 8
 1. PM2.5 질량 농도 8
 2. 수용성 무기 이온(Water Soluble Inorganic Ions) 8
 3. 탄소 물질(Carbon Matters) 10
 4. 중금속류(Inorganic Elements) 11
 5. 레보글루코산(Levoglucosan) 11
Ⅴ PM2.5 질량 농도 14
Ⅵ 성분 구성 비율 14
Ⅶ 수용성 무기 이온 분석 결과 15
 1. 이온 구성 15
 2. 질산염(Nitrate, NO 3 16
 3. 황산염(Sulfate, SO 4 17
 4. 질산염-황산염 관계 18
 5. 암모늄(Ammonium, NH 4 18
 6. Ammonium-sulfate-nitrate(NH 4 19
 7. 염소 이온(Cl - ) 20
 8. 디누더(Denuder) 사용 효과 평가 20
Ⅷ 탄소 성분 분석 결과 21
 1. 개요 21
 2. 탄소 성분 농도 22
 3. PM2.5 농도와 탄소 성분 관계 23
Ⅸ 중금속 성분 분석 결과 23
 1. 개요 23
 2. 중금속 농도 분포 23
 3. 바나듐(V) 및 비소(As) 분포 특성 25
 4. 불꽃축제(폭죽) 관련 Sr, Ba 등 분포 특성 27
Ⅹ 레보글루코산(Levoglucosan) 분석 결과 28
? 중국, 일본 비교 분석 결과 31
 1. 개요 31
 2. 중국 미세먼지 분석 비교 31
 3. 일본 미세먼지 분석 비교 34
? 고농도 초미세먼지 성분 분석 사례 36
 1. 2019년 1월 12일~15일 주의보 및 경보 발령 사례 36
 2. 2019년 2월 20일~23일 고농도 발생 사례 38
 3. 2019년 2월 27일~3월 6일 고농도 사례 40
 4. 2019년 12월 10일~12월 11일 비상저감조치 사례 42
ⅩⅢ 참고문헌 44
그림 목차 3
 그림1. 초미세먼지에 대한 Google 검색 추이 5
 그림2. 초미세먼지 농도에 따른 가시도 변화 5
 그림3. 시료채취 위치 및 전경 6
 그림4. 샘플러 Inlet 부분 Denuder 장착 모습 7
 그림5. Honey comb Denuder 7
 그림6. 유량, 온도, 기압 교정기 7
 그림7. 유량 교정 모습 7
 그림8. 항온항습 시스템 8
 그림9. 회전교반기 8
 그림10. Ion Chromatograph 8
 그림11. 디누더(Honeycomb denuder) 9
 그림12. 디누더 장착 위치 9
 그림13. TOT Carbon analyzer 10
 그림14. 분석 그래프 10
 그림15. ICP-MS 11
 그림16. ICP-OES 11
 그림17. GC-MS 12
 그림18. 전처리 과정 12
 그림19. 시료채취기간 PM2.5 질량 농도 13
 그림20. PM2.5의 구성성분 비율 14
 그림21. 월별 구성성분별 비율 및 농도 14
 그림22. 이온 구성 비율 15
 그림23. 이온 구성성분별 비율 및 농도 15
 그림24. 주요 이온 성분 월별 변화 16
 그림25. 온도에 따른 질산암모늄(NH 4 NO 3 ) 분해 16
 그림26. PM2.5와 질산염 상관 관계 17
 그림27. PM2.5 20 ㎍/㎥ 미만의 질산염 관계 17
 그림28. PM2.5와 황산염 상관 관계 18
 그림29. PM2.5 농도에 따른 황산염 패턴 18
 그림30. PM2.5 농도 증가에 따른 질산염 비중 18
 그림31. PM2.5 50㎍/㎥ 이상에서 질산염 비중 변화 18
 그림32. PM2.5 농도 증가에 따른 황산염 비중 8
 그림33. PM2.5 50㎍/㎥ 이상에서 황산염 비중 변화 18
 그림34. PM2.5와 암모늄 이온의 상관성 19
 그림35. 월별 [NH 4+]/[SO4 2-] 비율 Box plot 19
 그림36. 월별 염소 이온(Cl - ) 농도 변화 20
 그림37. 월별 나트륨 이온(Na + ) 농도 변화 20
 그림38. OC, EC의 월별 변화 22
 그림39. PM2.5 농도에 따른 EC의 농도 변화 23
 그림40. 자연적 발생 중금속 농도 Box plot 24
 그림41. 초미세먼지 증가(X축)에 따른 성분 농도 변화(Y축(㎍/㎥)) 24
 그림42. 초미세먼지 중 인위적 발생 중금속 농도 Box plot 24
 그림43. 시료채취 지점 25
 그림44. 보령 오천초등학교 25
 그림45. 보령 은포2리 마을회관 25
 그림46. 풍향에 따른 역궤적 분석 26
 그림47. 바나듐, 비소 Clustering analysis 역궤적 27
 그림48. 중국 폭죽놀이 모습 27
 그림49. 중국 원소절 폭죽행사 영향에 의한 성분 증가 28
 그림50. 레보글루코산 생성 과정 28
 그림51. 레보글루코산 월별 농도 변화 28
 그림52. 레보글로코산 농도 분포 28
 그림53. 한·중·일 3개국 시료채취 현장 31
 그림54. 서울(KR)과 베이징(CN)의 PM2.5 농도 31
 그림55. 서울(KR)과 베이징(CN)의 초미세먼지 구성 성분 31
 그림56. 서울(KR)과 베이징(CN)의 이온 농도 분포 32
 그림57. 서울(KR)과 베이징(CN)의 이온 성분 구성 32
 그림58. 서울(KR)과 베이징(CN)의 중금속 성분 구성 32
 그림59. 서울의 중금속 농도 분포 33
 그림60. 베이징의 중금속 농도 분포 33
 그림61. 서울(KR)과 베이징(CN) 탄소 물질 농도 분포 34
 그림62. 서울(KR)과 도야마(JP) 초미세먼지 농도 분포 34
 그림63. 서울(KR)과 도야마(JP)의 초미세먼지 구성 성분 34
 그림64. 서울(KR)과 도야마(JP)의 이온 성분 구성 34
 그림65. 서울(KR)과 도야마(JP)의 중금속 성분 구성 35
 그림66. 서울(KR)과 도야마(JP) 탄소 물질 농도 분포 35
 그림67. 1월 고농도 외부유입시와 성분비교 39
표 목차 3
 표1. 월별 시료채취 횟수 6
 표2. 시료 채취 필터 및 분석방법 7
 표3. 이온크로마토그래피(IC) 조건 9
 표4. 이온 성분 정도관리 결과 9
 표5. 탄소(OC, EC) 분석장비 내부 정도관리 결과 10
 표6. 중금속 정도관리 결과 11
 표7. GC/MS 분석 조건 12
 표8. 레보글루코산 분석 질량 조건 12
 표9. 초미세먼지 질량 농도에 따른 구성성분 비율 변화 15
 표10. 월별 성분 농도 15
 표11. 월별 이온 성분 농도 16
 표12. 2020년 광진 대기질 측정소 월별 암모니아 농도(ppb) 19
 표13. 월별 [NH 4+]/[SO4 2-] ratio 19
 표14. 계절별 디누더 적용에 따른 이온 분석 결과 20
 표15. PM2.5 농도별 디누더 적용에 따른 이온 분석 결과 21
 표16. 월별 탄소 농도 22
 표17. 자연적 발생 중금속 통계 값 24
 표18. 인위적 발생 중금속 통계 값 25
 표19. 광진-보령 중금속 농도 비교 25
 표20. 광진-충남 당진 중금속 농도 비교 26
 표21. 서울과 베이징 중금속 상대 비율 32
 표22. 서울(KR)과 베이징(CN)의 탄소 통계값 34
 표23. 서울과 도야마 중금속 상대 비율 35
 표24. 서울(KR)과 도야마(JP)의 탄소 통계값 35