Journal of Korean Society for Atmospheric Environment Vol. 32, No. 1, February 216, pp. 21-31 DOI: http://dx.doi.org/1.5572/kosae.216.32.1.21 p-issn 1598-7132, e-issn 2383-5346 태화산 PM 2.5 OC 와 EC 의변화특성 21 태화산 PM 2.5 OC 와 EC 의변화특성 Variation of OC and EC in PM 2.5 at Mt. Taehwa 함지영 1),2) 이미혜 1), * 김현석 3),5),6),7) 박현주 4) 조강남 4) 박정민 4) 1) 고려대학교지구환경과학과, 2) 국립기상과학원환경기상연구과 3) 서울대학교농업생명대학교산림과학부산림환경학전공 4) 국립환경과학원대기환경연구과, 5) 국가농림기상센터 6) 서울대학교농업생명과학연구원, 7) 서울대학교협동과정농림기상학전공 (215년 9월 9일접수, 215년 11월 3일수정, 215년 12월 15일채택 ) Jeeyoung Ham 1),2), Meehye Lee 1), *, Hyun Seok Kim 3),5),6),7), Hyunju Park 4), Gangnam Cho 4) and Jungmin Park 4) 1) Department of Earth and Environmental Sciences, Korea University 2) National Institute of Meteorological Sciences, Environmental Meteorology Research Division 3) Department of Forest Sciences, Seoul National University 4) National Institute of Environmental Research, Air Quality Research Division 5) National Center for AgroMeteorology, Seoul National University 6) Research Institute for Agriculture and Life Sciences, Seoul National University 7) Interdisciplinary Program in Agricultural and Forest Meteorology, Seoul National University (Received 9 September 215, revised 3 November 215, accepted 15 December 215) Abstract Organic carbon (OC) and elemental carbon (EC) in PM 2.5 were measured with Sunset OC/EC Field Analyzer at Taehwa Research Forest (TRF) near Seoul metropolitan area from May 213 to April 214. During the study period, the mean concentrations of OC and EC were 5.±3.2 μgc/m 3 and 1.7±1. μgc/m 3, respectively. They showed clear seasonality reaching their maximum in winter (6.5 μgc/m 3 and 1.9 μgc/m 3 ) and minimum in wet summer (2.5 μgc/m 3 and 1.4 μgc/m 3 ). While OC showed greater seasonal variation, the diurnal variation was more noticeable for EC through all seasons with a clear maximum in the morning, which reveals the influence of vehicle emissions. In contrast, OC exhibited a broad second peak in the afternoon during May ~June, when biological activities were the highest. Using the morning peaks of EC and OC, primary OC/EC ratio was assessed, which was assumed to be anthropogenic origin. It was the greatest in winter followed by spring and the lowest in wet summer. The seasonal difference in primary OC/EC ratio implies the influence of non-local sources of OC at the Mt. Taehwa. Key words : OC, EC, Taehwa Research Forest, Primary OC/EC *Corresponding author. Tel : +82-()2-329-3178, E-mail : meehye@korea.ac.kr J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 32, No. 1, 216
22 함지영 이미혜 김현석 박현주 조강남 박정민 1. 서론미세입자 (particulate matter, PM) 는기후변화, 가시거리감소, 식물생장장애등에크게기여한다 (Anderson et al., 212; Rattigan et al., 21; Hopke, 29). 특히직경 2.5 μm 미만인초미세입자 (PM 2.5 ) 는이러한영향뿐아니라인간의폐나호흡기에악영향을끼치는것으로알려져있다 (Bond et al., 213; Janssen et al., 211; Bates et al., 25; Li et al., 25). 이에따라국내에서도 215년부터초미세입자를규제하기위한 PM 2.5 의대기환경기준이도입되어 214년 5월에시범적예보를시행하였다 (KMOE, 213). PM 2.5 를구성하는황, 질소, 탄소화합물중탄소성분은크게원소탄소 (elemental carbon, EC) 와유기탄소 (organic carbon, OC) 로구분된다 (Chow et al., 29; Szidat et al., 29). EC는주로생체소각 (biomass burning) 과석탄및디젤연소에서검댕 (soot) 의형태로배출되며 (Chow et al., 21), 대부분대기중으로직접방출되는 1차오염물질이다 (Sandrini et al., 214). OC는형성과정에따라인위적또는자연적배출원에서불완전연소로직접발생되는 1차유기탄소 (primary organic carbon, POC) 와대기중광화학반응에의한 2차유기탄소 (secondary organic carbon, SOC) 로구분된다 (Gentner et al., 212). SOC는주로휘발성유기화합물 (volatile organic compounds, VOCs) 의광화학산화반응으로낮은증기압을갖는생성물로변환되는과정을통해기체가입자로전환 (gas-to-particle conversion) 되어생성된다 (Seinfeld and Pandis, 212; Kroll and Seinfeld, 28; Na et al., 27). 이러한 SOC의전구기체들은주로육상식물에서배출되는자연발생휘발성유기화합물 (biogenic volatile organic compounds, BVOCs) 인모노터르펜 (monoterpenes), 아이소프렌 (isoprene) 등과대도시에서배출되는인위적기원의방향족탄소화합물 (benzene, toluene) 등의기체들이중요한것으로알려져있다 (Jung et al., 29; Atkinson, 2; Andreae and Crutzen, 1997). 이외에 POC가산화와노화과정을거치면서 SOC로변환되기도한다 (Szidat et al., 29; Robinson et al., 27). 이렇듯 OC 는 EC에비해생성원과전구물질이다양하고생성과정또한복잡하므로특히 SOC에대한이해는매우부 족하다 (Turpin et al., 2). 따라서대부분 POC를추정하여이를기반으로 SOC의농도를간접적으로계산하는방법들이개발되었다 (Chou et al., 21). 또한최근들어서는도시지역녹지증가와주변산림의영향으로인위적오염물질과자연적배출물이섞여유기에어로졸생성이복잡해지면서인위적배출과더불어자연적배출의중요성이커지고있다. 관련연구에서는아이소프렌이 NO x 와혼합되는경우유기에어로졸생성량이증가하였고 (Shilling et al., 213), 주변에산림이분포하는도시에서유기에어로졸과황산염의증가로 PM 2.5 가증가하는것으로나타났다 (Ying et al., 214). 우리나라는전국토의 65% 가산림지역이고, 인구가밀집된대도시의경우지형적으로산에둘러싸여있는곳이많으며또최근도시숲등녹지의증가로인해산림지역은 72% 로더크다 (MOLIT, 214; KFRI, 21). 그러나기존의국내대기환경연구는대부분도시나중국의영향을파악하기위해배경지역을중심으로수행되어, 산림지역은물론더중요하게는도시와혼재하는산림이도시대기질에미치는영향에대한이해는매우부족하다. 최근산림지역오존에대한연구가시작되었고더불어탄소조성분석과함께에어로졸에대한연구가시작되었다 (e.g., Kim et al., 215a; Kim et al., 215b; Kim et al., 213a; Kim et al., 213b). 본연구는도시의 NO x 배출과산림의 BVOCs 배출의영향이혼재된대기중오존과에어로졸변환과정을이해하기위한목적으로설치된경기도광주시태화산대기관측소에서수행되었다. 태화산은서울및경기대도시에근접하며활엽수림과침엽수림이분포하는지역으로, PM 2.5 중 OC와 EC를연속측정하여농도분포와계절변화를파악하였다. 그리고측정자료를기반으로 POC 기여도추정을통해대도시근교산림지역의 PM 2.5 OC 특성을이해하고자하였다. 이결과는국내최초산림지역에서의탄소성에어로졸분석으로, 추후도시와녹지또는산림이혼재된지역의초미세먼지이해와정책수립에참고가될것이다. 2. 측정측정은경기도광주시서울대학교농업생명과학대 한국대기환경학회지제 32 권제 1 호
태화산 PM 2.5 OC 와 EC 의변화특성 23 Fig. 1. Site map of atmospheric observatory at Mt. Taehwa. 학태화산학술림내에국립환경과학원에서설치한대기관측소 (37 3ʹN, 127 32ʹE) 에서수행되었다. 태화산대기관측소는서울남동쪽으로약 45 km 거리에위치하며동쪽으로제2중부고속도로 ( 약 2.7 km) 가지나고광주시가북쪽에있다 ( 그림 1). 태화산의최고높이는약 644 m이며, 대기관측소의해발고도는약 17 m이다. 태화산식생은참나무류활엽수천연림 (476 ha, 59.8%) 과소나무, 잣나무등의침엽수인공림 (283 ha, 35.6%) 으로구성되며, 대기관측소는사방이침엽수인공림 (16 ha, 2%) 으로둘러싸여있다. PM 2.5 중 OC와 EC를 213년 5월 7일부터 214년 4 월 3일 ( 강우로인해 7월결측 ) 까지 1시간간격으로실시간탄소분석기 (Model-5 Semi-Continuous OC/EC Field Analyzer, Sunset Laboratory INC., USA) 를사용하여열광학적투과도법 (thermal-optical transmittance, TOT) 과 NIOSH 54 프로토콜 (protocol) 을기초로연속측정하였다 (NIOSH, 1996). 이기기는오븐안에위치한필터에 PM 2.5 를포집한후온도를올리며탄소가열분해되어발생하는 CO 2 의양으로탄소농도를결정한다. 외부표준용액인자당 ( 설탕, sucrose: C 12 H 22 O 11 ) 4.21 μg/μl의탄소양과기울기보정상수 (19.4) 를이용한기기의정확도분석결과 (4.61 μg/μl) 오차범위 ±5% 이내로분석과정의불확도는매우낮았다. 석영필터는시간이지남에따라흡광도가증가하여레이저보정계수 (laser correction factor) 가감소하므로약.88 이하가되기전에교체하는것을권장한다 (Yu et al., 29). 이에따라필터를교체하였고레이저보 정계수변화에따른 OC와 EC 사이의관계를살펴보았으나통계적으로유의한상관성을찾지못하였다. 하지만레이저보정계수의감소는누적 OC 농도의증가와변화양상이유사한형태를보였다. 따라서레이저보정계수감소에따른필터교체가 OC와 EC의개별분석오차감소에직접적으로기여하지는않은것으로판단되었다 (Ham, 215). 석영필터를교체할때마다 5회씩공시료 (filter blank) 의농도를측정하였다. Q-test 결과 5회측정중첫번째와두번째측정값은다음 3회의측정값들과다른것으로판단되어이를제외한모든측정값의평균농도를 OC와 EC의공시료농도로, 표준편차 (σ) 의 3 배값을검출한계 (detection limit) 로결정하였다. 이렇게산출된 OC와 EC의공시료농도는각각.2 μgc/m 3 와.4 μgc/m 3, 그리고검출한계는각각.2 μgc/m 3,.1 μgc/m 3 이었다. 태화산대기관측용 41 m 타워의여섯개높이에설치된인렛을통해공기가흡입되어매니폴드를거쳐기기로주입되어 O 3, NO, NO 2, CO, SO 2 가 1분간격으로측정되었고 (49i, 42i, 42i, 48i, 43C, Thermo Electron Corporation, MA, USA), 기상요소는 5분간격으로측정되었다 (LSI meteorological instrument). 이들가스상자료와기상자료는 OC, EC와의비교를위해 1시간간격으로평균하여이용하였다. 3. 결과및고찰 3. 1 OC와 EC의농도변화연구기간동안 OC와 EC의평균농도 (± 표준편차 ) 는각각 5.±3.2, 1.7±1. μgc/m 3 그리고 OC/EC 비는평균 (± 표준편차 ) 3.2±1.4이었다. 타지역과비교시 OC 와 EC 평균농도는도심지역인서울 (e.g, Kim et al., 27), 상해 (e.g., Feng et al., 29), 광저우 (e.g., Duan et al., 27) 보다는낮고, 제주고산 (e.g., Han et al., 213) 과국외의교외지역 (e.g., Yin et al., 28; Duan et al., 27) 보다는높았다 ( 그림 2). 태화산 OC와 EC 의농도는각각.2 ~ 24.1 μgc/m 3,.2 ~ 8. μgc/m 3 범위에분포하며최고농도는각각 214년 1월 17일과 213년 5월 28일에관측되었다 ( 그림 3). OC와 EC의농도는 O 3 이높았던 6 ~ 8월에낮았으며 O 3 이낮았던 J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 32, No. 1, 216
24 함지영 이미혜 김현석 박현주 조강남 박정민 겨울에높았다. 213 년에관측된태화산식생의광합 성량은 5 ~ 6 월에가장높았다 (Kim et al., 215a). 식생 의활동이활발한여름특히장마이후에에어로졸의 OC (µgc/m 3 ) 25 2 15 1 5 Gosan Taehwa Shanghai Seoul Guangzhou Hong Kong Churchill 1 : 4 1 : 3 1 : 2 1 2 3 4 5 EC (µgc/m 3 ) Fig. 2. Comparison of OC and EC concentrations measured at Mt. Taehwa with those from previous studies. 농도가낮은것은우리나라전반에걸쳐나타나는특성으로산림지역에도종관기상의영향이큰것을나타낸다 (Shim et al., 214). 겨울철 OC와 EC 농도증가는낮은대기혼합층과기온역전층의형성그리고배출증가에의한것으로판단된다 (Samara et al., 214). 이와함께겨울과봄에는연무, 황사, 연무를동반한황사사례가자주발생했는데, 이때주로고농도 OC와 EC가관찰되었다 (Park et al., 213; Park et al., 25). 5~6월은대륙기단과해양기단이교체되어공기가정체되는몬순전의건조한시기이다. 우리나라 O 3 의농도가높은시기인이때 OC와 EC의농도도겨울과봄보다는낮았지만강수가많은늦여름에비해서는높았다. 여름은아시아몬순의영향으로대부분대기화학종들의농도가낮았고 OC도가장낮았다. 계절에따른 OC와 EC의농도변화가뚜렷하게나타났으므로 OC와 EC를계절별로나누어특성을분석하였다. 3 ~ 4월은봄, 5 ~ 6월은몬순전이른여름, 7월은잦은강수로인해측정이실시되지않았고, 8~9월은늦여름, 1 ~ 11월은가을, 12 ~ 2월은겨울로구분하였다. 다섯계절별 OC와 EC 그리고 O 3 을비롯한기체상물질의농도와기상요소의 25 2 15 1 5 8 6 4 2 8 6 4 2 15 1 5 12 1 8 6 4 2 3 2 1 2 15 1 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 OC EC O 3 CO NO NO 2 SO 2 Fig. 3. Variations of OC and EC (μgc/m 3 ) and gaseous species (ppbv) for the entire measurement period. 한국대기환경학회지제 32 권제 1 호
태화산 PM 2.5 OC 와 EC 의변화특성 25 Table 1. Seasonal mean and standard deviation of OC and EC concentrations with gases and meteorological parameters. Season OC (μgc/m 3 ) EC (μgc/m 3 ) OC/EC O 3 (ppbv) CO (ppbv) NO (ppbv) NO 2 (ppbv) SO 2 (ppbv) Dry a) summer 4.8±2.7 1.8±.8 2.7±1.3 29±18 377±88 1.±.9 7.±4.6 2.1±1.4 82±19 18.7±4.5 Wet b) summer 2.5±1.4 1.4±.6 1.8±.9 16±13 217±97 1.4±2.2 4.8±3.7 1.2±.8 95±8.7 21.2±3.9 Fall c) 3.3±2.2 1.4±.9 2.3±.8 13±8.5 355±176 4.9±1 9.7±7.3 2.3±1.9 84±19 4.8±5.3 Winter d) 6.5±3.6 1.9±1.1 3.4±1.3 9.5±6.9 498±23 5.9±13 9.±5.4 2.7±2.7 83±19-2.3±3.8 Spring e) 6.1±2.7 1.8±1. 3.3±1.5 22±11 411±136.7±2.1 5.±3.9 2.1±2.3 76±24 9.2±5.8 Entire period RH (%) Temp. ( ) 5.±3.2 1.7±1. 3.2±1.4 17±14 41±181 3.3±9. 7.5±5.6 2.2±2.2 84±2 7.9±1.2 a) Dry summer : May ~ June b) Wet summer : August~September c) Fall : October~November d) Winter : December~February e) Spring : March~April OC, EC (µgc/m 3 ) OC/EC ratio 1 8 6 4 2 4 3 2 1 OC EC OC/EC 평균값이표 1 에정리되었다. Season Dry Wet Fall Winter Spring summer summer Season Dry Wet Fall Winter Spring summer summer Fig. 4. Seasonal variations of OC, EC, and OC/EC ratio. OC 의농도는겨울, 봄, 이른여름, 가을, 늦여름의순 서로높았으며 EC 에비해계절별평균농도차이가컸 다 ( 그림 4). 계절별 OC/EC 비역시 OC와같이겨울 (3.4±1.3), 봄 (3.3±1.5), 이른여름 (2.7±1.3), 가을 (2.3±.8), 늦여름 (1.8±.9) 의순으로높았다. 기존의연구결과는 OC/EC 비가주로여름에높은데 (e.g., Park et al., 22, 21), 본연구는산림에서수행되었음에도불구하고겨울과봄에 OC/EC 비가높았다. 계절별 OC 평균농도는 CO와상관성이 EC와의상관성정도로좋았다. 특히겨울에는 OC와 EC 모두 CO와의상관성이 R 2 =.68와 R 2 =.67로가장커서인위적영향을크게받음을지시한다. 따라서우리나라에어로졸의고농도사례의주원인인연무와황사사례를계절별로구분하였다 ( 표 2). 연구기간중발생한총 12회의연무와황사사례중겨울과봄에 9회가발생했는데 (KMA, 213 ~ 214), 이때평균농도는비사례시에비해 OC는 1.7배, EC는 1.8배높았다. 연무가황사와함께발생한경우도있어황사도사례에포함하였다. OC와 EC 농도의일변화도계절별로살펴보면 OC 는계절별로일변화양상과농도차이가컸다 ( 그림 5). 반면 EC는오전에증가해최고농도에이른후감소하여오후에는낮은농도를유지하는양상이전계절에걸쳐유사하게나타났다. 이러한 OC와 EC의일변화는일차적으로측정소의풍계변화를반영한다 ( 그림 6). 오전에는남풍과동풍이우세하여동쪽에위치한고속도로와남쪽으로이어진산업시설및마을도로의영향이컸다. 반면오후에는산림이분포하는서쪽과북 J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 32, No. 1, 216
26 함지영 이미혜 김현석 박현주 조강남 박정민 Table 2. Average concentrations of OC and EC during event and non-event in five seasons. Dry summer Wet summer Fall Winter Spring Entire period OC (μgc/m 3 ) EC (μgc/m 3 ) Event (frequency) event 5.5 3.2 4.6 8. 6.9 6.6 non-event 3.3 2.4 2.7 4.6 4. 3.4 event 1.9 1.3 2. 2.3 2.1 2.1 non-event 1.5 1.4 1.1 1.4 1. 1.3 haze 2 1 3 3 9 dust 1 1 haze & dust 1 1 2 쪽에서바람이불어와도로의직접적영향은주로오전에국한되는것으로나타났다. 12 ~ 17시 OC의 CPF (Conditional Probability Function) 는풍향에관계없이풍속이낮을때확률값이증가하여 OC의산림영향을고려할수있다. 하지만간헐적으로북서쪽에위치한수도권의영향을받는경우도있었다. 이러한특성은 NO와 CO의일변화분포에서도분명하게나타난다 ( 그림 5). OC도오전에최고농도에이르는양상은 EC와유사하나계절에따라달랐다. 겨울에오전시간피크가가장분명했고 EC 분포와가장유사했다. 하지만 5~6 월에는오후에도 OC의농도가증가하여저녁시간까지높게유지되었고, O 3 의피크농도도계절중가장높았다. 또한이기간에는 BVOCs의농도가가장높았으므로 (Kim et al., 215a) 식생에서배출된 BVOCs에의한이차생성에어로졸이오후시간의 OC 농도증가에기여했을것으로추정된다. 3. 2 Primary OC/EC 비의추정 PM 2.5 의총 OC 중 SOC가차지하는비를추정할때가장널리사용되는방법은 OC/EC 비를이용하여 POC를결정하는 EC 추적자법이다 (Turpin et al., 1995). POC는직접배출되는 EC와기원을같이한다는가정하에 OC/EC 비를찾아측정된 EC로부터산출된다. 앞에서살펴본 EC의계절별일별농도분포는태화산측정소에미치는인위적인영향을잘나타냈으므로이를이용하여 OC에미치는인위적인영향을 primary OC/EC 비로파악하고자하였다. 이를위해가장널리사용되는 deming regression과 linear regression (OC/EC 비의최솟값과하위 5%, 1%) 방법을태화산 1년자료에적용해본결과방법에따른차이가 매우컸다 (Ham, 215). 이는계절에따른공기궤와고농도사례특성이다른우리나라환경에서는 1년을대표하는 primary OC/EC 비를결정하는것이적절하지않을수있음을시사한다. 따라서위에기술된 OC와 EC의분포특성을기반으로태화산측정소에서계절별로인위적기원의 primary OC/EC 비를결정하였다. 이비는 EC를기반으로산출되었고또식생에서기원하는 1차에어로졸은주로조대입자에분포하는것으로알려져 (Agarwal et al., 21; Elbert et al., 27) 이에의한영향은무시할만하다고가정하였다. EC의일변화분포는직접배출의영향이오전시간에지배적임을시사하는데계절별로시간별 OC와 EC 의상관성을분석한결과상관성은오전시간대에가장좋았다. 그리고 OC/EC 비의빈도를시간별로분석한결과대부분의시간대에서정규분포로나타났는데이른여름, 늦여름, 가을의오전 6~1시에는쌍봉분포가분명했다. 이중작은값을직접배출에의한 primary OC/EC 비로선택했다 (Ham, 215). 이 primary OC/ EC 비는이른여름 1.5, 늦여름 1.2, 가을 1.4이었다. 겨울과봄에는정규분포로나타나선형회귀방법으로 primary OC/EC 비를결정하였고그값은각각 1.9와 1.7이었다. 국지적배출만이 POC와 EC 농도에영향을미친다면 OC/EC 비가계절에따라크게다르지않아야한다 ( 강수의영향이가장큰 7월에는측정이되지않음 ). 게다가산림지역에서측정된결과임에도겨울의 primary OC/EC 비가가장높은것은종관기상장의차이에따른계절적배경대기의특성으로보인다. 이방법을사용하여계절별로평균한 POC와 OC에대한 POC의비 (%) 는겨울 3.6 μgc/m 3 (55%), 봄 3.1 μgc/ m 3 (51%), 이른여름 2.7 μgc/m 3 (56%), 가을 2. μgc/ m 3 (6%), 늦여름 1.6 μgc/m 3 (64%) 로 OC에대한 한국대기환경학회지제 32 권제 1 호
태화산 PM 2.5 OC 와 EC 의변화특성 27 1 OC 18 16 NO 8 14 12 OC (µgc/m 3 ) 6 4 NO (ppbv) 1 8 6 4 2 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 Hour Hour 3. 2.5 EC 6 5 CO EC (µgc/m 3 ) 2. 1.5 1. CO (ppbv) 4 3 2.5 1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1112 1314 15 16 171819 2 212223 Hour 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1111213 141516171819 2212223 Hour Dry summer Wet summer Fall Winter Spring 6 5 4 O 3 O 3 (ppbv) 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 Hour Fig. 5. Diurnal variations of OC, EC, NO, CO, and O 3 in five seasons. POC 의비는 51~64% 범위였다. 이비는농도가낮은 늦여름에가장높고반대로겨울에는낮았는데이는주변의인위적인영향이늦여름에상대적으로가장크 다는것을의미한다. 이결과는 OC와 EC의분석결과를이용해 SOC를추정할때어디서나적용가능한보편적인방법을찾 J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 32, No. 1, 216
28 함지영 이미혜 김현석 박현주 조강남 박정민 (a) -5 h (b) 6-11 h to 2 (c) 12-17 h 2 to 4 4 to 6 (d) 18-23 h 6 to 6.624 (ms-1) Frequency of counts by wid direction (%) (a) (b) (c) (d) CPF probability.7.6.5.4.3.2.1 OC CPF at the 5th percentile ( = 3.8) (a) (b) (c) (d) CPF probability.8.7.6.5.4.3.2.1 EC CPF at the 5th percentile ( = 1.5) Fig. 6. Windrose and CPF plots of OC and EC for every 6 hours at Mt. Taehwa: (a) -5 h, (b) 6-12 h, (c) 13-18 h, and (d) 13-23 h. 기는 어려우며 특히 기간이 긴 경우 지역과 시기의 특 성을 고려해야 함을 시사한다. 각각 5.±3.2 μgc/m3, 1.7±1. μgc/m3 그리고 OC/EC 비는 평균 (±표준편차) 3.2±1.4이었다. OC의 농도는 겨울, 봄, 이른 여름, 가을, 늦여름의 순서로 계절 차이 가 큰 반면 EC는 일변화가 더 분명했다. EC 농도는 오 3. 결 론 경기도 광주 태화산 서울대 학술림 내 대기관측소 전에 증가해 최고에 이른 후 감소하는 양상이 모든 계 절에서 유사하게 나타났다. OC도 오전에 최고 농도에 이르는 양상은 EC와 유사하나 계절에 따라 변화를 보 (37 3ʹN, 127 32ʹE)에서 213년 5월부터 214년 4월 였다. 5 ~ 6월에는 오후에도 OC의 농도가 증가하여 저 연속 측정하였다. 도 증가는 BVOCs의 기여로 추정된다. (7월 결측)까지 PM2.5 중 OC와 EC를 1시간 간격으로 약 1년 동안 OC와 EC의 평균농도 (±표준편차)는 한국대기환경학회지 제 32 권 제 1 호 녁 시간까지 높게 유지되었는데 이 기간 오후의 OC 농 EC의 일변화는 전 계절에 걸쳐 오전에 분명한 최대
태화산 PM 2.5 OC 와 EC 의변화특성 29 값을보이는데이는직접배출의영향이지배적임을시사한다. 이러한 OC와 EC의분포특성을기반으로태화산의 OC에미치는인위적인영향을추정하고자 primary OC/EC 비를결정하였다. 동북아시아의큰계절적차이와산림지역의자연적배출원의영향이주변의인위적배출원과혼재하므로 1년을대표하는 primary OC/EC 비를결정하는것은적절하지않은것으로판단되어, 계절별로나누어시간별 OC/EC 비의빈도분석을통해직접배출에의한 primary OC/EC 비를결정하였다. 이비는겨울에가장컸고늦여름에가장낮았다. 이는태화산측정소가산림지역임에도불구하고인위적인영향을받고있으며계절별로지배적인공기궤가다른동북아시아의지역적인특성에기인한것으로판단된다. 감사의글본연구는국립환경과학원의지원으로수행되었습니다. References Agarwal, S., S.G. Aggarwal, K. Okuzawa, and K. Kawamura (21) Size distributions of dicarboxylic acids, ketoacids, α-dicarbonyls, sugars, WSOC, OC, EC and inorganic ions in atmospheric particles over Northern Japan: implication for long-range transport of Siberian biomass burning and East Asian polluted aerosols, Atmos. Chem. Phys., 1(13), 5839-5858. Anderson, J.O., J.G. Thundiyil, and A. Stolbach (212) Clearing the air: a review of the effects of particulate matter air pollution on human health, Journal of Medical Toxicology, 8(2), 166-175. Andreae, M.O. and P.J. Crutzen (1997) Atmospheric aerosols: Biogeochemical sources and role in atmospheric chemistry, Science, 276(5315), 152-158. Atkinson, R. (2) Atmospheric chemistry of VOCs and NOx, Atmos. Environ., 34(12-14), 263-211. Bates, T.S., P.K. Quinn, D.J. Coffman, J.E. Johnson, and A.M. Middlebrook (25) Dominance of organic aerosols in the marine boundary layer over the Gulf of Maine during NEAQS 22 and their role in aerosol light scattering, J. Geophys. Res., 11 (D18), doi:1.129/25jd5797. Bond, T.C., S.J. Doherty, D.W. Fahey, P.M. Forster, T. Berntsen, B.J. DeAngelo, M.G. Flanner, S. Ghan, B. Kaercher, D. Koch, S. Kinne, Y. Kondo, P.K. Quinn, M.C. Sarofim, M.G. Schultz, M. Schulz, C. Venkataraman, H. Zhang, S. Zhang, N. Bellouin, S.K. Guttikunda, P.K. Hopke, M.Z. Jacobson, J.W. Kaiser, Z. Klimont, U. Lohmann, J.P. Schwarz, D. Shindell, T. Storelvmo, S.G. Warren, and C.S. Zender (213) Bounding the role of black carbon in the climate system: a scientific assessment, J. Geophys. Res., 118(11), 538-5552. Chou, C.C.-K., C.T. Lee, M.T. Cheng, C.S. Yuan, S.J. Chen, Y.L. Wu, W.C. Hsu, S.C. Lung, S.C. Hsu, C.Y. Lin, and S.C. Liu (21) Seasonal variation and spatial distribution of carbonaceous aerosols in Taiwan, Atmos. Chem. Phys., 1(19), 9563-9578. Chow, J.C., J.G. Watson, D.H. Lowenthal, L.-W.A. Chen, and N. Motallebi (21) Black and organic carbon emission inventories: review an application to California, J. Air Waste Manage. Assoc., 6(4), 497-57. Chow, J.C., J.G. Watson, P. Doraiswamy, L.-W.A. Chen, D.A. Sodeman, D.H. Lowenthal, K. Park, W.P. Arnott, and N. Motallebi (29) Aerosol light absorption, black carbon, and elemental carbon at the Fresno Supersite, California, Atmos. Res., 93(4), 874-887. Duan, J., J. Tan, D. Cheng, and X. Bi (27) Sources and characteristics of carbonaceous aerosol in two largest cities in Pearl River Delta Region, China, Atmos. Environ., 41(14), 2895-293. Elbert, W., P.E. Taylor, M.O. Andreae, and U. Pöschl (27) Contribution of fungi to primary biogenic aerosols in the atmosphere: wet and dry discharged spores, carbohydrates, and inorganic ions, Atmos. Chem. Phys., 7(17), 4569-4588. Feng, Y., Y. Chen, H. Guo, G. Zhi, S. Xiong, J. Li, G. Sheng, and J. Fu (29) Characteristics of organic and elemental carbon in PM 2.5 samples in Shanghai, China, Atmos. Res., 92(4), 434-442. Gentner, D.R., G. Isaacman, D.R. Worton, A.W.H. Chan, T.R. Dallmann, L. Davis, S. Liu, D.A. Day, L.M. Russell, K.R. Wilson, R. Weber, A. Guha, R.A. Harley, and A.H. Goldstein (212) Elucidating secondary organic aerosol from diesel and gasoline vehicles through detailed characterization of organic carbon J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 32, No. 1, 216
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