대기오염개론 - 대기의 특성과 대기권

1. 대기의 성분

- 지표에서 80km 이내의 건조공기일 경우 부피기준으로 질소(N2): 78.08%, 산소(O2): 29.04%, 아르곤(Ar): 0.93%, 이산화탄소(CO2): 0.04%, 그 외 네온(Ne), 헬륨(He), 메탄(CH4) 등으로 구성되어 있다.

 

- 대기의 구성성분을 질소와 산소만으로 구성되어 있다고 가정하면 체적비(부피비)는 질소:산소 = 0.79 : 0.21,  중량비(무게비)는 질소 : 산소 = 0.768 : 0.232

 

-공기는 혼합물로서 분자량은 29를 기준으로 한다.

( 공기의 평균분자량(kg)= 28kg*0.79 + 32kg*0.21 = 28.84kg )

 

- 공기의 비중은 1.0 이다

 

 

 

 

2. 대기의 구조

(1) 균질층

- 지상 0~88km까지를 말하며 수분을 제외하고는 질소 및 산소 등의 분자 조성비가 일정하다.

- 균질층내 공기는 건조가스로써, 지상 0~5.6km까지 공기의 50%, 지상 0~30km 까지 공기의 98%가 존재한다.

 

(2) 이질층

- 보통 4개층으로 분류되며 지상 3600~9600km는 수소층이라 한다.

- 질소층(0~120km), 산소층(120~1000km), 헬륨층(1000~2000km), 수소층(2000km 이상)

- 이질층의 공기는 태양에너지 중에서 유해한 것을 흡수시켜 생물세포의 이온화와 화상을 방지한다.

- 강한 산화력으로 지상에서 발생되어 상승한 이물질을 산화, 소멸시킨다.

 

 

 

 

3. 대기권의 분류 (대류권, 성층권, 중간권, 열권)

 

대기권의 분류

 

 

(1) 대류권(Troposphere) : 지표에서12km 까지

: 대류권의 하부 1~2km 까지를 대기경계층이라고 하며 지표면의 영향을 직접 받아서 기상요소의 일변화가 일어나는 층

대기경계층의 상층은 지표면의 영향을 직접 받지 않으므로 자유대기라고도 부른다.

 

① 특징

- 지표로부터 약 12km 까지의 높이로, 구름이 끼고 비가 오는 등 기상현상이 발생한다.

 

- 고도가 증가할수록 온도가 낮아진다.

 

- 대류권의 고도는 겨울에 낮고 여름에 높으며, 저위도 지방이 고위도 지방에 비해 높다

( 여름 > 겨울, 저위도 지방 > 고위도 지방 )

 

- 고도가 높아짐에 따라 단열팽창에 의해 6.5℃/km 씩 낮아지는 기온감률 때문에 공기의 수직혼합이 일어난다

 

- 광화학 대기오염에 영향을 미치는 대기오염상 중요한 물질은 280~700nm 범위에서 빛을 흡수하는 물질이다.

 

 

 

 

(2) 성층권(Stratosphere) : 12km ~ 50km 까지

- 고도가 증가할수록 온도가 높아진다. (오존이 자외선을 흡수하기 때문)

 

- 하층부의 밀도가 커서 안정상태를 유지하므로 공기의 연직운동이 억제됨

 

- 성층권에서 20~30km 구간에 오존이 밀집해 분포한 층을 오존층이라하며 오존의 최대농도는 10ppm 이다.

 

- 오존의 생성과 분해가 가장 활발한 층

 

- 오존층의 두께를 표시하는 단위: 돕슨(Dobson), 1mm = 100돕슨

 

- 극지방은 400돕슨, 적도지방은 200돕슨

 

- 성층권에서는 산소분자가 자외선에 의해 광분해되는 과정을 통해 오존의 생성과 소멸과정이 반복된다.

 

- 오존층은 자외선 파장의 200~290nm 파장의 태양빛을 흡수

 

- 성층권을 비행하는 초음속 여객기에서 NO가 배출되면 NO는 촉매역할을 해 오존을 파괴한다.

 

cf. 성층권의 오존 감소에 따른 영향

1. 식물: 농작물의 잎이 파괴되어 생산량 감소

2. 해양: 광합성 플랑크톤에 피해를 입혀 먹이사슬에 악영향 미침

3. 사람: 백내장 등의 질환 발생가능성

 

 

 

 

(3) 중간권(Mesosphere) : 50km ~ 80km

- 고도가 증가하면서 온도가 낮아진다.

 

- 지상 80km 부근 온도가 -90℃ (대기층에서 가장 기온이 낮은 구역 존재)

 

 

 

(4) 열권(Thermosphere) : 80km 이상

- 온도권이라고도 하며 고도가 증가할수록 온도가 상승한다.