자동차, 화력발전소 등의 산업시설에서 화석연료를 연소시켜 발생하는 질소산화물의 대부분은 일산화질소이며 대기 중 일산화질소 농도에서는 건강상의 문제가 발생하지 않으며 일산화질소가 이산화질소로 산화되는 것으로 알려져 있습니다. 황갈색 유독 부식성 가스입니다. 이산화질소는 눈의 염증, 폐렴, 균주 등의 질병을 일으키는 것으로 알려져 있지만, 이산화질소 자체의 직접적인 영향은 아직 알 수 없습니다. 단, 심각한 오염지역에서 관찰되는 이산화질소의 농도는 위에서 언급한 직접 이산화질소 중독을 일으킬 정도로 높지 않습니다.
일산화질소와 이산화질소 등의 질소 산화물은 일차 오염이 아닌 이차 오염을 일으켜 인간과 자연 환경에 피해를 줍니다. 먼저 대기 중의 질소산화물이 수증기와 반응하여 질산을 형성하고 생성된 질산이 암모니아 또는 금속 입자와 반응하여 질산을 형성합니다. 이렇게 해서 형성된 질산과 질산염은 산성비나 부유 입자의 형태로 표면에 낙하하여 건물의 부식이나 호수, 강, 토양 등 표면 환경의 산성도 상승으로 인한 손상을 일으킵니다. 또, 탄화수소와의 2차 반응은 태양광에 의해서 일어나 광화학 스모그가 발생해, 도시 대기 환경의 미관을 해쳐, 인간, 동식물의 건강에 직접 영향을 줍니다.
휘발성 유기화합물
휘발성유기화합물 또는 탄화수소는 수소와 탄소의 화합물이며 혐기성 세균에 의해 물, 침전물, 토양 중의 유기물이 분해되어 생성되는 메탄은 대기 중의 거의 모든 유기화합물입니다. 인간의 활동을 통해 생성되는 탄화수소는 전체 탄화수소 발생량의 약 7분의 1을 차지하고 있습니다. 메탄은 이산화탄소와 함께 대기를 구성하는 중요한 온실가스로 대류권에서는 약 1.4ppm이며, 광화학 반응에 의해 일산화탄소나 오존을 발생시키고, 성층권에서는 태양광에 의한 메탄의 산화가 수증기의 주된 발생원입니다.
또한 탄화수소는 소나무, 유칼립투스 나무, 흰 모노톤 등의 나무에도 존재하며, 그 대부분이 테르펜이라고 불리는 탄화수소 혼합물입니다. 또한 에피넨, 리몬, 피넨도 식물에서 방출됩니다. 테르펜의 뛰어난 반응성은 알켄 결합이 분자구조를 형성하고, 수산기나 오존 등의 산화제와 아주 쉽게 반응해 푸른 연기를 형성하기 때문입니다. 삼림이 풍부한 지역에서는, 식물로부터 방출되는 탄화수소도 스모그의 주된 원인입니다.
탄화수소는 주유소나 자동차에 휘발유를 주입할 때 발생하는 화석연료의 연소나 휘발유 증기 등 인간의 활동에 의해 대기 중으로 방출됩니다. 벤젠과 포름알데히드 같은 유기화합물은 암 등 치명적인 질병을 인간에게 일으키지만 대기 중 농도는 매우 낮습니다. 따라서 휘발성 유기화합물에 의한 오염은 2차 광화학 스모그와 관련하여 일어난다고 할 수 있습니다.
자동차의 배기 가스 및 촉매 컨버터
자동차의 배기가스는 일산화탄소, 질소산화물, 휘발성 유기화합물 등의 주요한 인공적인 공급원이며, 미국의 경우 1975년 이후에 생산된 모든 자동차에는 대기오염 물질을 저감하기 위한 촉매 컨버터의 설치가 의무화되어 있습니다. 이러한 대처에 의해, 미국의 차량 총수는 1970년 이전과 비교해서 2배가 되었지만, 대기오염 물질의 배출량은 약 95%감소했습니다.
엔진에서 방출되는 연소가스는 촉매 컨버터로 흘러가고 촉매 컨버터 위에 코팅된 백금, 팔라듐, 로듐은 산화 반응과 환원 반응을 촉진하며 질소, 일산화탄소, 탄화수소는 각각 산화 또는 환원되어 물과 이산화탄소로 방출됩니다. 그러나 이러한 반응으로 일산화탄소, 질소산화물, 휘발성 유기화합물 발생량을 줄일 수 있지만, 이산화탄소 발생량을 늘려 지구온난화를 더욱 강화할 수 있습니다.
촉매 컨버터에 사용되는 백금, 로듐 등은 휘발유 중 촉매제의 반응성을 저하시키는 매우 고가재료이기때문에 촉매 컨버터의 성능을 효율적으로 유지하기 위해 무연탄을 사용해야합니다. 현재 미국에서 사용되고 있는 촉매 컨버터는 자동차 배기가스 중 일산화탄소 및 탄화수소를 약 96%, 질소산화물을 76% 제거할 수 있지만 1990년에 제정된 클린 에어법의 규제를 충족하기 위해서는 새로운 촉매 컨버터가 필요합니다.
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