비메탄 휘발성 유기 화합물

Non-methane volatile organic compound

비메탄 휘발성 유기 화합물(NMVOCs)은 일반적으로 대기 중 광화학적으로 반응하는 유기 화합물 집합체로서 메탄의 배제에 의해 표시된다.[1] NVMOCs는 벤젠, 에탄올, 포름알데히드, 사이클로헥산, 1,1,1-트리클로로에탄, 아세톤과 같은 화학적으로 다른 다양한 화합물을 포함한다.[2] 기본적으로 NMVOCs는 휘발성 유기화합물(VOCs)과 동일하지만 메탄은 제외된다.[3] 메탄은 독성이 없기 때문에 공기 오염 맥락에서 제외된다. 그러나 그것은 반응성이 낮고 따라서 대기 중 수명이 긴 매우 강력한 온실 가스다.[1] NMVOC의 중요한 부분 집합은 비메탄 탄화수소(NMHC)이다.

때때로 NMVOC는 또한 방출에 대한 총계 변수로 사용되기도 하는데, 여기서 모든 NMVOC 배출물은 무게당 하나의 그림으로 합산된다. 보다 자세한 데이터가 없는 경우 이는 오염에 대한 매우 거친 매개변수가 될 수 있다(예: 여름 스모그 또는 실내 공기 오염).

NMMOC의 주요 공급원은 식생, 바이오매스 연소, 지질 발생원 및 인간 활동을 포함한다.[4][5]

A molecular diagram of trimethylbenzene
트리메틸벤젠은 대기 중에 오존을 형성하는 광화학반응도가 높아 NMVOC가 중요하다.[4]

대기 화학의 중요성

NMVOCs에 대한 연구는 반응성 대기 VOCs의 집합적 특성을 연구하기 위한 대용물로 사용될 수 있는 대기 화학에서 중요하다. 메탄의 배제는 다른 대기 종에 비해 상대적으로 높은 주변 농도와 상대적인 불활성성으로 인해 필요하다.[1] NMVOCs는 메탄의 기여도를 뺀 대기 중 존재하는 모든 특정 및 산소가 함유된 생물, 인공 및 발열성 유기 분자를 포괄하는 우산 용어다. 이 용어의 필요성은 또한 현재 추정치에 따라 결정되는데, 대기 중 약 1만에서 10만 NMVOCs가 존재하며, 대부분은 10억분의 1 또는 1조분의 영역에 집중되어 있다.[6] 이러한 화합물의 집합과 집합적 특성은 개별 성분보다 연구하기 쉽다.

많은 NMVOC는 대기 오존에 미치는 영향 때문에 중요성을 지니고 있다.[4] 지상 오존은 직접 배출되지 않고 대신 NMHC(NMVOC의 일종), 메탄, 일산화탄소, 질소산화물 등 다양한 배출 화합물과의 일조 반응에 의해 형성된다.[7]

생물발생배출

일부 비도시 지역에서는 NMCOC의 생물 유발 배출이 NMVOC의 인공 배출량을 충족하거나 초과한다.[8]

식생배출량

많은 NMMOCs가 약하게 휘발성이 없거나 대기로 대량으로 방출될 가능성이 낮기 때문에 대기 조성에 적극적으로 영향을 미치는 식물에서 방출되는 NMVOC 분류 화합물은 40개 이하인 것으로 추정된다.[8] 이러한 대기학적으로 중요한 NMVOCs는 테르페노이드, 육각류, 알케인, 알데히드, 유기산, 알코올, 케톤, 알칸 등과 같은 화합물을 포함한다. 식물이 방출하는 이러한 NMVOC는 다음 7가지 프로세스 중 하나에서 비롯된 것으로 원천별로 나눌 수 있다.[8]

  • 엽록체 활동으로 인한 배출
  • 특수 방어 조직에서 배출되는 물질
  • 방어 전문 조직과 관련이 없는 방어 프로세스에서 배출되는 배출물
  • 식물성장호르몬 배출
  • 식물의 절단 및 건조로 인한 배출량
  • 꽃향기 배출
  • 기타 식물 관련 배출물

이러한 과정 중 엽록소와 관련된 배출과 전문 방어 조직으로부터의 배출은 수치적 설명으로 이해할 수 있다. 이는 전문 방어 조직에서 배출되는 배출 모델을 이용한 다른 모든 배출 과정(엽록소 관련 배출 제외)의 특성화로 이어졌다.[8]

토양 미생물 배출량

많은 NMVOC는 토양 미생물(메탄, 에탄, 이솝렌 등)에 의해 생성된다. 그러나, 다른 많은 토양 미생물이 이러한 화합물을 대사시키는 능력 때문에, 토양은 때때로 NVMOCs의 싱크대 역할을 하며, 토양의 NVMOC 플럭스는 무시할 수 있다고 믿게 된다.[8]

바이오매스 연소

연료로 사용하는 것을 제외한 바이오매스 연소는 생물 발생원으로 간주된다. 이러한 배출물은 연소 면적, 총 바이오매스 대비 지상 바이오매스의 비율, 연소된 유기물질의 밀도, 연소 효율을 바탕으로 모델링된다.[5]

바이오매스 연소로 인한 배출물의 화학적 구성은 연소 단계에 따라 다르지만, 연소 시 배출되는 총 NMVOC는 킬로그램당 4.5그램의 탄소로 추정된다.[8] 연소 시 배출되는 주요 NMVOC는 에탄, 프로판, 프로펜, 아세틸렌이다.[8]

지오제닉 소스

NMVOCs의 주요 지질학적 원천은 화산활동과 천연가스로 인한 배출을 포함한다.

화산활동은 많은 NMVOCs의 배출량을 초래하지만, 아주 적은 비율로 발생한다. 천연가스 누출은 약 0.06 o 2.6 μg m h의−2−1 배출을 초래할 것으로 추정된다.[9]

인공 배출

유럽 대기 연구 데이터베이스(EDGAR)에서 NMVOCs의 인공적 출처는 다음과 같은 범주로 나뉜다.[4]

  1. 발전
  2. 제조용 연소
  3. 건물 에너지
  4. 도로교통
  5. 변혁산업
  6. 연료 착취로 인한 배출가스 발생
  7. 생산 공정에서 배출되는 배출물
  8. 정유소
  9. 농업 폐기물 연소
  10. 배송
  11. 철도, 파이프라인 및 오프로드 교통
  12. 화석 연료 화재
  13. 고형폐기물 및 폐수
  14. 항공

EDGAR는 2015년 가장 기여도가 높은 6개 분야(농업, 전력, 폐기물, 건물, 운송, 기타 산업연소)의 NVMOCS 양이 1.2*10t이라고8 측정했다.[10] 보고된 배출물은 부문별로 다음과 같이 제공된다.

섹터별[10] NMVOC 배출량
섹터 NVMOC 배출량(톤)
농업 9,450,016.04
파워 인더스트리 856,907.07
낭비하다 3,066,094.19
건물들 24,948,773.51
운송 32,729,144.19
기타 산업 연소 48,505,685.26

1970년부터 2010년까지 배출량이 119,000kt에서 169,000kt으로 증가하면서 인공 발생원에서의 글로벌 NMVOC 배출량이 시간이 지남에 따라 증가하고 있다.[4] 지역적으로 추세는 다양하며, 미국과 유럽은 같은 기간에 배출량을 줄이는 반면, 아프리카와 아시아는 이 기간에 NMVOC 배출량을 증가시켰다.[4] 미국과 유럽에서 배출되는 배출량의 감소는 운송을 위해 더 친환경적인 연료를 사용하고 배출 기준을 바꾼 데 크게 기인한다.[4]

참조

  1. ^ a b c Koppmann, Ralf, ed. (2007). Volatile Organic Compounds in the Atmosphere. Oxford, UK: Blackwell Publishing Ltd. doi:10.1002/9780470988657. ISBN 978-0-470-98865-7.
  2. ^ Nesaratnam, Suresh T.; Taherzadeh, Shahram; Barratt, Rod (2014), "Section 2: Meteorology and Air Pollutants", Air Quality Management, Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd, pp. 15–98
  3. ^ "System of Registries". sor.epa.gov. US EPA.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  4. ^ a b c d e f g Huang, Ganlin; Brook, Rosie; Crippa, Monica; Janssens-Maenhout, Greet; Schieberle, Christian; Dore, Chris; Guizzardi, Diego; Muntean, Marilena; Schaaf, Edwin; Friedrich, Rainer (2017). "Speciation of anthropogenic emissions of non-methane volatile organic compounds: a global gridded data set for 1970–2012". Atmospheric Chemistry and Physics. 17 (12): 7683–7701. doi:10.5194/acp-17-7683-2017. ISSN 1680-7324.
  5. ^ a b Guenther, Alex; Hewitt, C. Nicholas; Erickson, David; Fall, Ray; Geron, Chris; Graedel, Tom; Harley, Peter; Klinger, Lee; Lerdau, Manuel; Mckay, W. A.; Pierce, Tom (1995). "A global model of natural volatile organic compound emissions". Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 100 (D5): 8873–8892. doi:10.1029/94JD02950. ISSN 2156-2202.
  6. ^ Goldstein, Allen H.; Galbally, Ian E. (2007). "Known and Unexplored Organic Constituents in the Earth's Atmosphere". Environmental Science & Technology. 41 (5): 1514–1521. doi:10.1021/es072476p. ISSN 0013-936X.
  7. ^ "Tropospheric ozone". Climate & Clean Air Coalition. Retrieved 2021-11-20.
  8. ^ a b c d e f g Guenther, A (2000). "Natural emissions of non-methane volatile organic compounds, carbon monoxide, and oxides of nitrogen from North America". Atmospheric Environment. 34 (12–14): 2205–2230. doi:10.1016/s1352-2310(99)00465-3. ISSN 1352-2310.
  9. ^ Lamb, Brian; Guenther, Alex; Gay, David; Westberg, Hal (1987). "A national inventory of biogenic hydrocarbon emissions". Atmospheric Environment. 21 (8): 1695–1705. doi:10.1016/0004-6981(87)90108-9. ISSN 0004-6981.
  10. ^ a b Crippa, Monica; Janssens-Maenhout, Greet; Dentener, Frank; Guizzardi, Diego; Sindelarova, Katerina; Muntean, Marilena; Van Dingenen, Rita; Granier, Claire (2016). "Forty years of improvements in European air quality: regional policy-industry interactions with global impacts". Atmospheric Chemistry and Physics. 16 (6): 3825–3841. doi:10.5194/acp-16-3825-2016. ISSN 1680-7324.