미립자 오염

Particulate pollution

미세먼지 오염은 어떤 매체에 매달려 있는 입자로 구성된 환경의 오염이다. 대기 중 미세먼지, 해양쓰레기,[1][2] 우주쓰레기 등 크게 3가지 형태가 있다.[3] 어떤 입자들은 특정 근원에서 직접 방출되는 반면, 다른 입자들은 대기 중에 화학 반응으로 형성된다. 미세먼지 오염은 자연 발생원이나 인공적인 과정에서 발생할 수 있다.

대기 입자 물질

초미세먼지(PM2.5) 농도(2001-2006)의 평균 전지구 분포.

대기 중 입자 물질(PM)은 기체에 매달린 고형분 및/또는 액체 입자(가장 일반적으로 지구 대기)를 나타낸다.[1] 대기 중의 입자는 배출 방식에 따라 두 가지 유형으로 나눌 수 있다. 광물질 먼지와 같은 일차 입자들은 대기 중으로 방출된다.[4] 질산암모늄과 같은 이차 입자는 기체 대 입자 변환을 통해 대기 중에 형성된다.[4]

원천

일부 미립자는 화산, 먼지 폭풍, 산림과 초원 화재, 살아있는 식물과 바다 스프레이에서 자연적으로 발생한다. 차량 내 화석연료 연소,[5] 목재 연소,[6][7][8][9][10] 스터블 연소, 발전소, 도로 먼지, 냉각 시스템의 습식 냉각탑 및 다양한 산업 공정과 같은 인간의 활동도 상당한 양의 미립자를 생성한다. 개발도상국의 석탄 연소는 주택 난방과 에너지 공급을 위한 일차적인 방법이다. 바다 위에 뿌리는 염분이 대기 중에 압도적으로 흔한 형태의 미립자이기 때문에 인공 에어로졸(인간 활동에 의해 만들어진 에어로졸)은 현재 우리 대기 중 에어로졸 총 질량의 약 10%를 차지하고 있다.[11]

영국에서 국내 연소는 연간 PM2.5의 가장 큰 단일 공급원이다.[12][13] 뉴사우스웨일스의 일부 마을과 도시에서는 나무 연기가 겨울철 미세입자 대기오염의 60%를 유발할 수 있다.[14]

해양쓰레기

해양 파편과 해양 에어로졸은 지구 표면의 물로 액체에 매달린 미립자를 가리킨다. 물속의 미립자는 총 부유물질로 측정되는 수질오염의 일종으로, 미국 수질법(Clean Water Act)에 재래식 오염물질로 등재된 수질측정이다.[15] 특히 같은 종류의 입자는 공기와 물에 모두 매달릴 수 있으며, 오염물질은 특히 공기 중에 운반되어 물에 침전되거나 산성비로 지상에 떨어질 수 있다.[16] 해양 에어로졸의 대부분은 표면의 바람으로부터 받는 스트레스로 인해 바다 표면의 부서지는 파동의 거품이 터지고 모세관 작용이 일어나면서 생성된다.[2] 일반 해양 에어로졸 중 순수 해수염 에어로졸은 연간 전지구 배출량이 2,000~1만 테라그램인 해양 에어로졸의 주요 성분이다.[2] 많은 해양 에어로졸은 물과 상호작용을 통해 빛을 산란시키고 구름 응축과 얼음 핵(IN)에 도움을 주어 대기 중 방사선 예산에 영향을 준다.[2] 해양 에어로졸이 인공적인 오염과 상호작용할 때 질산, 할로겐과 같은 산의 고갈을 통해 생물 지질화학 주기에 영향을 줄 수 있다.[2]

우주 잔해

우주 파편들은 우주공간의 진공에 있는 미립자, 특히 지구 주위의 지구 궤도에 남아있는 인간의 활동에서 비롯된 입자들을 묘사한다. 국제우주비행협회(International Association of Specials)는 우주 파편을 "인간이 궤도를 선회하는 물체로서 의도된 기능을 가정하거나 재개할 수 있는 합리적 기대가 없는 비기능성 물체 또는 파편과 그 일부를 포함하여 인가되거나 허가될 것으로 예상할 수 있는 다른 모든 기능"으로 정의한다.[3]

공간 파편은 크기와 운영 목적에 따라 분류되며, 비활성 페이로드, 운영 파편, 단편화 파편 및 미세조립 물질의 네 가지 주요 하위 세트로 나뉜다.[3] 비활성 페이로드란 발사된 우주 물체가 해당 우주 사업자에 다시 연결할 수 있는 능력을 상실하여 지구로 되돌아오는 것을 방지하는 것을 말한다.[17] 이와는 대조적으로, 운영상의 잔해들은 상부 로켓 단계와 분출된 코뿔소들을 포함할 수 있는 더 큰 실체를 우주로 추진시키는 것과 관련된 문제를 설명한다.[17] 단편화 파편이란 우주에서 폭발, 충돌 또는 열화를 통해 더 큰 실체와 분리되는 모든 물체를 말한다.[18] 마이크로파티컬레이트 물질은 입자, 가스, 우주 저울을 포함하여 일반적으로 육안으로 볼 수 없는 우주 물질을 설명한다.[17]

지구 궤도 잔해로부터의 충격이 자연 유성체 환경보다 우주선에 더 큰 위험을 초래할 수 있다는 연구 결과에 대해, NASA는 1979년에 존슨 우주 센터의 우주 과학 지부에 의해 시작된 궤도 잔해 프로그램을 시작했다.[19] 초기 7만 달러의 예산으로 시작한 NASA 궤도 잔해 프로그램은 우주 잔해로 인해 유발되는 위험을 특성화하고 궤도 잔해 환경의 성장을 최소화할 수 있는 완화 표준을 만들려는 초기 목표에서 시작되었다.[20] 1990년까지, NASA 궤도 잔해 프로그램은 잔해 모니터링 프로그램을 만들었는데, 이 프로그램에는 Haystack X-밴드 지상 레이더를 이용하여 6mm 정도의 작은 잔해에 대한 지구 저궤도(LEO) 환경을 샘플링하는 메커니즘이 포함되어 있었다.[19]

역학

미세먼지 오염은 다양한 크기와 구성으로 전 세계에서 관찰되며 많은 역학 연구의 초점이 되고 있다. 입자 물질(PM)은 일반적으로 PM과10 PM의2.5 두 가지 주요 크기 범주로 분류된다. PM은10 거친 입자로 알려져 있으며, PM은 10마이크로미터(μm) 이하의 입자로 구성되며, 미세 입자라고도 불리는 PM은2.5 2.5μm 이하의 입자로 구성된다.[21] 특히 2.5μm 이하의 입자는 하부 호흡기로 흡입할 수 있고, 충분한 노출과 함께 혈류로 흡수될 수 있어 더욱 주목할 만하다. 미세먼지 오염은 농업, 자동차, 건설, 산불, 화학 오염물질, 발전소를 포함한 많은 발생원에서 직간접적으로 발생할 수 있다.[22]

어떤 크기와 구성의 미립자에 대한 노출은 짧은 기간 동안 급격히 발생하거나 장기간에 걸쳐 만성적으로 발생할 수 있다.[23] 미립자 노출은 기도의 자극, 가중 천식, 기침, 급성 노출로 인한 호흡곤란에서부터 불규칙한 심장박동, 폐암, 신장질환, 만성 기관지염, 조기 사망 등의 증상에 이르기까지 호흡기 이상 증상과 관련이 있다.만성 노출로 인한 혈관 또는 폐 [21]질환 건강 영향의 심각도는 일반적으로 노출되는 개인의 건강 상태뿐만 아니라 입자의 크기에 따라 결정된다. 노인, 어린이, 임산부 및 면역억제 모집단은 건강 악화에 가장 큰 위험이 있다.[24] 미세먼지 오염에 대한 단기 노출은 건강에 나쁜 영향과 연관되어 있다.[25][26]

이에 따라 미국 환경보호청(EPA)과 전 세계 다양한 보건기관이 수용가능하다고 판단되는2.5 PM과 PM10 농도에 대한 임계값을 설정했다. 그러나 알려진 안전한 노출 수준은 없으므로, 미세먼지 오염에 노출되면 개개인의 건강 악영향 위험이 증가할 가능성이 있다.[27] 유럽 국가의 경우 PM의2.5 경우 대기 ㎥당 10마이크로그램(μg/m3) 이상에서 공기질을 유지하면 하루 전체 원인 사망률이 0.2~0.6%, 심폐사망률이 6~13%[27] 증가한다.

전 세계적으로 PM농도10 70㎍/m3, PM농도2.5 35㎍/m로3 장기사망률이 15%[21] 증가하는 것으로 나타났다. 더욱이 2016년 관측된 전체 조기 사망자 중 약 420만 명이 대기 중 미세먼지 오염으로 발생했으며, 이 중 91%는 사회경제적 지위가 낮은 국가에서 발생했다. 이러한 조기 사망 중 58%는 뇌졸중과 풍토성 심장질환으로, 8%는 COPD(만성폐쇄성폐질환)[28]

2006년에 EPA는 50개 주 모두에서 대기질 지정을 실시했으며, 대기질 모니터링 데이터, 주에서 제출한 권고사항 및 기타 기술 정보와 같은 기준에 따라 오염도가 높은 지역을 나타내고, 2.5 마이크로미터 및 sm의 미립자에 대한 일일 노출에 대한 국가 주변 대기질 표준을 감소시켰다.앨러 카테고리는 2012년 15μg/m3 ~ 12μg/m이다3.[29] 이에 따라 2000~2017년 미국의 연간 PM2.5 평균은 13.5µg/m에서3 8.02µg/m으로3 줄었다.[30]

참조

  1. ^ a b Perrino, Cinzia (2010). "Atmospheric particulate matter". Biophysics and Bioengineering Letters. 3 (1). ISSN 2037-0199.
  2. ^ a b c d e Fuzzi, S.; Baltensperger, U.; Carslaw, K.; Decesari, S.; Denier van der Gon, H.; Facchini, M. C.; Fowler, D.; Koren, I.; Langford, B. (2015). "Particulate matter, air quality and climate: lessons learned and future needs". Atmospheric Chemistry and Physics. 15 (14): 8217–8299. doi:10.5194/acp-15-8217-2015. ISSN 1680-7316.
  3. ^ a b c Chaddha, Shane (2010). "Space Debris Mitigation". SSRN Working Paper Series. doi:10.2139/ssrn.1586539. ISSN 1556-5068. S2CID 130205124. SSRN 1586539.
  4. ^ a b Giere, R.; Querol, X. (2010). "Solid Particulate Matter in the Atmosphere". Elements. 6 (4): 215–222. doi:10.2113/gselements.6.4.215. ISSN 1811-5209.
  5. ^ Omidvarborna; et al. (2015). "Recent studies on soot modeling for diesel combustion". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 48: 635–647. doi:10.1016/j.rser.2015.04.019.
  6. ^ https://www.epa.nsw.gov.au/your-environment/air/reducing-wood-smoke-emissions
  7. ^ https://www.environment.gov.au/protection/air-quality/woodheaters-and-woodsmoke
  8. ^ https://ec.europa.eu/environment/integration/research/newsalert/pdf/92na1_en.pdf
  9. ^ https://healthywa.wa.gov.au/Articles/A_E/Air-pollution-and-health
  10. ^ https://www.epa.gov/burnwise/wood-smoke-and-your-health
  11. ^ Hardin, Mary; Kahn, Ralph. "Aerosols and Climate Change".
  12. ^ https://www.gov.uk/government/publications/emissions-of-air-pollutants/emissions-of-air-pollutants-in-the-uk-1970-to-2018-particulate-matter-pm10-and-pm25
  13. ^ https://www.bmj.com/content/350/bmj.h2757/rr-1
  14. ^ https://www.health.nsw.gov.au/environment/factsheets/Pages/wood-smoke.aspx
  15. ^ 미국 클린 워터법, 제304조 (a)(4), 제33조 미국 § 1314 (a)(4)항
  16. ^ EPA,OAR, US. "Health and Environmental Effects of Particulate Matter (PM) US EPA". US EPA. Retrieved 2018-09-26.
  17. ^ a b c Baker, H.A. (1989). Space Debris: Legal and Policy Implications. Dordrecht, The Netherlands: Martinus Nijhoff Publishers. p. 4. ISBN 0-7923-0166-8.
  18. ^ Committee on Space Debris, National Research Council (1995). Orbital Debris: A Technical Assessment. National Academies Press. p. 25. ISBN 0309051258.
  19. ^ a b Limiting Future Collision Risk to Spacecraft: An Assessment of NASA's Meteoroid and Orbital Debris Programs. Washington: National Academies Press. 2011. pp. 7. ISBN 978-0309219778.
  20. ^ D.S.F. Portree, J.P. Loftus (1999). Orbital Debris: A Chronology. Washington: NASA. p. 29.
  21. ^ a b c "WHO Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide, and sulfur dioxide".
  22. ^ "Particulate Matter (PM) Basics".
  23. ^ "Health and Environmental Effects of Particulate Matter".
  24. ^ "Particulate Pollution and Your Health".
  25. ^ Deryugina, Tatyana; Heutel, Garth; Miller, Nolan H.; Molitor, David; Reif, Julian (2019). "The Mortality and Medical Costs of Air Pollution: Evidence from Changes in Wind Direction". American Economic Review. 109 (12): 4178–4219. doi:10.1257/aer.20180279. ISSN 0002-8282. PMC 7080189. PMID 32189719.
  26. ^ Di, Qian; Dai, Lingzhen; Wang, Yun; Zanobetti, Antonella; Choirat, Christine; Schwartz, Joel D.; Dominici, Francesca (2017-12-26). "Association of Short-term Exposure to Air Pollution With Mortality in Older Adults". JAMA. 318 (24): 2446–2456. doi:10.1001/jama.2017.17923. ISSN 0098-7484. PMC 5783186. PMID 29279932.
  27. ^ a b "Health Effects of Particulate Matter" (PDF).
  28. ^ "Ambient air quality and health".
  29. ^ "Air Quality Standards for PM 2.5".
  30. ^ "Particulate Matter Trends".

외부 링크