산성비의 정의, 원인 및 영향

• 홍앤강 ENVIRONMENT K 작성

 

안녕하세요 K입니다.

 

산성비는 저희 나라보다는 호수와 석회/목재 재질의 건축물을 보유한 유럽에서 공론화 되고 있지만,

 

국내에서도 대기관리권역법 개정(적용범위의 확대)이라던지 대기오염물질의 배출허용기준 강화를 통해서 관리를 강화하고 있는 만큼 알아두어야 할 사항인 것 같습니다.

 

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미국 동부지역과 스칸디나비아 지역에서는 1950년 중반부터 1970년대 중반가지 빗물의 pH가 뚜렷하게 감소되었고, pH는 2 미만에서 5.5의 범위로 측정되었습니다. 자연적 *완충능력(Buffering Capacity)이 부족한 대부분의 호수에서는 호수물의 pH가 급속히 떨어졌습니다. 대략 pH4.5 이하에서는 물고기가 죽는데, 이는 산성도 그 자체에 대한 영향과 토양 중 독성 금속이 용출되기 때문입니다. pH 5에서는 대부분의 물고기 알이 부화할 수 없고, 산성비가 미치는 그 밖의 영향으로는 지구생태계의 교란, 산림과 토양의 파괴, 철 구조물 부식, 페인트와 석재의 약화, 인간과 건강에 대한 간접적인 영향 등이 있어 환경에서는 산성비를 중요한 문제로 다루고 있는 것 같습니다.

 

*완충능력(buffer capacity) : 완충능이라고도 하는 것으로 외부로부터 어떤 물질이 토양이나 pH, 물 등의 자연생태계에 가해졌을 때 이의 영향을 최소화할 수 있는 능력이다(생물화학적으로). 즉, 어떠한 충격이나 변화에 대해 급격한 변화를 방지하는 능력이다. 이런 현상 때문에 안정감이 있게 생명체가 유지된다.

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산성비

1. 정의

빗물의 pH가 5.6보다 낮은 경우. 이는 자연상태에 존재하는 CO2가 빗방울에 흡수되었을 때의 pH를 기준으로 한 것

 

2. 주요 오염물질

1) H2SO4(SO42-에 의한), HNO3(NO3-에 의한), HCl(Cl-에 의한)

2) 광역규모(Reginoal Scale)의 대기 오염물질 중 하나인 산성비 더 정확하게 산성 침적물(acid deopsition)이라 함

3) 황산화물이나 질소산화물과 같은 산성비의 원인물질은 공기 중 산소와 물과 반응하여 산성물질을 생성하며 비, 눈, 진눈깨비 또는 건조 분진형태로 떨어짐

4) 산성 침적물의 중요한 두가지 성분은 HNO3와 H2SO4로서 산성비에서 발견되는 자유산도(Free Acidity)의 약 98%를 차지함

 

3. 특성

1) 산성비는 인위적으로 배출된 SOx 및 NOx 화합물질이 대기 중에서 황산 및 질산으로 변환되어 발생

2) 산성비는 인체에 피부염을 유발하고 하천 및 호수를 산성화한다. 또한 하천 및 호수 바닥에 포함하고 있는 알루미늄이나 망간 등을 용출시켜 오염을 유발함

3) 건축물(석고/대리석 류)의 풍화 및 금속물체의 부식을 일으킴

4) 식물잎에 포함하고 있는 칼슘, 마그네슘 등을 녹여 유실시킴으로써 열매 및 씨의 성장을 방해

5) 산성비가 토양에 내리면 토양은 산적 성격이 약한 교환기로부터 순차적으로 Ca2+, Mg2+, Na+, K+ 등의 교환성 염기를 방출하고, 그 교환자리에 H+가 흡착되어 치환됨

6) 교환성 Al은 산성의 토양에만 존재하는 물질이고, 교환성 H와 함께 토양 산성화의 주요한 요인이 됨

7) Al3+은 뿌리의 세포분열이나 Ca 또는 P의 흡수 및 흐름을 저해함

8) 토양의 양이온 교환기는 강산적 성격을 갖는 부분과 약산적 성격을 갖는 부분으로 나누는데, 결정성의 점토광물은 강산적이고 결정도가 낮은 점토광물은 약산적임

9) 토양과 흡착되어 있는 양이온을 교환성 양이온이라 하는데, 이중 양적으로 많은 것은 Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Al3+, H+ 등 6종임

10) A3+와 H+ 이외의 양이온을 교환성 염기라 하며, 토양 pH는 흡착되어 있는 교환성 양이온에 의해 결정됨

11) 토양입자는 일반적으로 –하전으로 대전되어 각종 양이온을 정전기적으로 흡착하고 있음

 

4. 산성비와 관련된 국제협약

1) 제네바 협약

- 1979년 제네바 협약은 유럽에서의 산성비 문제가 심각하고, 국경이동 대기오염을 통제하기 위한 국제적 협약이 필요하다는 요청에 따라 주로 유럽지역의 국가를 중심으로 체결된 조약

- 이 협약은 대기오염원이 될 수 있는 물질이 먼 거리까지 이동할 수 있다는 점을 고려하여, 환경보호 분야, 특히 대기오염 분야에서의 상호협력 강화에 중점을 두고 있음

 

2) 헬싱키 의정서

- 1987년에 발효된 협약으로 스웨덴 호수의 산성도 증가의 주요 요인이 인접국가로부터 이동되는 장거리 이동 오염물질에 상당부분 기인한다는 결론에 따라 유황배출 또는 월경(越境) 이동을 최소 30% 삭감하도록 한 협약

 

3) 소피아 의정서

- 1988년 불가리아 소피아에서 산성비의 원인물질인 질소산화물 삭감에 관한 의정서 체결

- 소피아 의정서의 주요내용은 질소산화물 배출량 또는 국가 간 이동량의 최저 30%를 삭감하는 것에 관한 것

 

* 산성강하물평가계획서(NAPAP : National Acid Precipitation Assessment Program) Report를 참조할 수 있고, 질소산화물 및 황산화물이 환경과 인간의 건강이 미치는 영향에 대해서 평가하는 프로그램으로써 6개 미국 연방기관이 협업을 하고 있습니다.

 

- Summary를 보면 질산/황산염과 같은 미립자들을 포함하는 산성 화합물질들이 대기질의 파괴, 대기 가시성 방해, 건강피해, 호수와 하류의 산성화, 해양생태계의 피해 그리고 건물자재/페인트/문화재의 부패를 가속화 할 수 있습니다. 또한, 이 보고서는 주로 발전플랜트의 산성비 유발물질의 방출에 대해서 집중했으며, 친환경 플랜트/제도 등등 여러 노력으로 1990년 대비 2000년대 그 배출량이 감소하였음을 나타내고 있습니다. (모두 USA에 관한 내용이네요)

 

[National Acid Precipitation Program Report to Congress]

 

[참고자료]

1) 대기환경기사. 2015. 예문사

2) Air pollution control 4th edition, 2011, C.David Cooper

 

 

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