스모그

• 스모그(smog) :연기와 안개의 합성어 (smoke + fog)
• 대기 속의 오염 물질이 안개와 뒤섞인 것을 말한다.
• 대기가 안정할 때 도시나 공업 지대에서 잘 생기며, 시야를 흐리게 하고, 눈과 호흡기, 피부 등을 자극한다.

 

◇대기 안정도

대류권 내에서 기온은 고도가 증가할수록 감소하는데, 고도에 따라 기온이 감소하는 정도를 기온 감률이라고 한다. 기온 감률이 클수록 대기는 불안정하고, 작을수록 안정하며, 대기가 안정할수록 대기 오염 물질이 확산되기 어려워진다.

 

대기안정도

주변 공기의 기온 감률이 건조 단열 감률보다 작을 때 공기는 안정하며, 기온 감률이 건조 단열 감률보다 클 때 공기는 불안정하다. 건조 단열 감률 : 포화되지 않은 공기 덩어리가 열의 출입없이 상승할 때 단열 팽창에의해 기온이 감소하는 비율. 일반적으로 100 m 상승 시 1 ℃씩 감소한다.

 

◇ 대기 안정도와 오염 물질 확산

 

오염물질과 대기안정도

굴뚝에서 방출된 연기가 퍼지는 모양은 대기 안정도에 의해 직접 영향을 받는다. 대기가 불안정할수록 연기가 잘 확산되어 대기 오염 물질의농도가 낮아지며, 대기가 안정할수록 연기는 수평으로 확산된다.

 

런던형 스모그

 

• 석탄의 연소 시 발생하는 배기가스가 주요 원인으로, 주요 오염 물질은 황산화물(SOx) 과 일산화탄소(CO)이다.
• 겨울철 역전층이 발생할 때 피해가 심하다. 1952년 런던에서 발생했기 때문에 런던형 스모그라고 불린다.

 

◇ 기온 역전

대류권 내에서 기온은 높이 올라갈수록 하강한다. 반면에 높이 올라갈수록 기온이 상승하는 층이 있는데, 이것을 기온 역전층이라고 한다. 역전층은 기층이 매우 안정되어 공기의 수직 운동이 억제되며, 공기의 대류가 차단된다. 역전층이 형성되면 배출된 오염 물질이 역전층 내에 축적되어 오염 농도가 높아진다.

 

기온 역전

 

◇기온 역전의 원인

고기압의 중심에서 하강하는 공기가 단열 압축에 의해 온도가 상승하여 하층의 공기보다 온도가 높아질 때(침강 역전), 해가 진 후 지표면의 복사 냉각이 상층의 복사 냉각보다 심하여 지표면의 기온이 상층보다 낮아질 때(복사 역전), 비교적 높은 고도에서 따뜻한 공기가 찬 공기 위로 지나갈 때(전선 역전) 발생한다.

 

◇ 런던 스모그

1952년 12월 석탄을 난방용 연료로 사용하는 영국 런던의 가정과 공장에서대량으로 배출된 배기가스가 때마침 형성된 역전층 때문에 확산되지 못하고쌓여서 스모그가 발생했으며, 약 1주일 동안에 4000여 명이 사망했다.

 

로스앤젤레스(LA)형 스모그

 

• 주로 자동차의 배기가스에 포함된 탄화수소(VOCs 포함)와 질소산화물(NOx)이 태양 광선에 의해 광화학 반응을 일으켜 발생하므로 광화학 스모그라고 한다. →1943년부터 미국 로스앤젤레스에서는 황갈색 스모그가 자주 발생했는데, 몇 년 후 그 원인이 자동차의 배기가스라는 것이 밝혀졌다.

 

• 오늘날 도시의 스모그는 주로 광화학 스모그이다.

 

• 광화학 스모그의 조건 : 질소 산화물, 탄화수소, 자외선, 기온(18 ℃ 이상)