스모그

산업 스모그

산업 스모그(는 fly ash, soot, 이산화황, 그리고 약간의 휘발성 유기화합물의 혼합물입니다. 부유입자와 이산화황은 아주 쉽게 결합하므로 석탄이 연소되어 두 물질이 함께 대기로 방출되면 산업 스모그를 일으킬 수 있습니다. 산업 스모그는 19세기와 20세기에 유럽과 미국의 산 업 중심지에서 흔히 발생하였는데, 이로 인해 가시거리가 수 야드로 줄어들기도 합니다. 특히 계절적으로는 겨울에, 지역적으로는 낮은 온도와 높은 습도의 기후조건을 가진 도시에서 산업 스모그가 빈번하게 발생합니다. 기록된 산업 스모그의 피해 중 런던에서의 산업 스모그가 자주 인용되는데, 1911년에는 약 1,150명의 시민이 사망하여 smoke와 fog의 합성어인 smog라는 신조어가 등장하였으며 1952년에는 최악의 스모그로 4,000여 명이 사망하였습니다. 이후에도 1956년, 1957년, 1962년의 세 차례에 걸쳐 총 2,500명이 산업 스모그로 사망하였습니다. 이후 런던시에서는 강력한 규제조치를 시행하여 현재 상당히 깨끗한 도시대기환경을 유지하고 있습니다.

광화학 스모그

광화학 스모그는 산업 스모그와 발생원이 상이합니다. 광화학 스모그는 황갈색 연무의 형태를 띠는데 특히 미국 LA와 같이 덥고 햇빛이 잘 드는 도시에서 자주 발생합니다. 광화학 스모그를 유발하는 화학반응은 태양광에 의해 촉발되고 그 반응에는 탄화수소와 질소산화물이 관여하며 광화학 스모그의 황갈색은 이산화질소에 의한 것입니다. 광화학 스모그를 발생시키는 화학반응은 복잡하여 아직까지 정확히 이해되지 않고 있으나 다음 일련의 연속적인 반응으로 단순화시킬 수 있습니다. 일산화질소와 이산화질소, 오존 농도의 일변화를 나타낸 것으로 광화학반응을 통해 오존이 생성되기 위해서는 충분한 태양광과 반응시간이 필요하므로 낮에 가장 높은 오존 농도를 보입니다. 자동차배기 가스에 포함된 연소되지 않은 탄화수소는 수산화기와 반 응하여 탄화수소기를 포함한 상당량의 2차 오염물질을 발생시킵니다. 탄화수소기는 연속적으로 이산화질소와 반응하여 알데히드, 케톤, 과산화수소기를 생성하고 반응이 더욱 진행되면 PAN이 생성됩니다. 광화학 스모그를 구성하고 있는 물질에는 오존, 알데히드, PAN 등이 있으며 특히 오존의 경우 발생량도 가장 많고 가장 심각한 문제를 일으킵니다. 성층권의 오존은 자외선을 차단하는 이점이 있으나 대류권에서는 오히려 매우 위험한 물질입니다. 오존은 매우 강력한 산화제로 무색이며 자극적이고, 반응성이 높은 가스로 눈과 코에 염증을 일으키며, 천식과 심방질환을 앓고 있는 사람에게 특히 치명적입니다. 0.3ppm의 낮은 오존 농도에서도 1~2시간 노출되면 피로와 호흡곤란을 느낍니다. 미국 LA의 경우 대기 중 오존 농도가 0.35ppm에 달하면 어린이의 외출을 금하고 있습니다. 또한 오존은 식물에게도 피해를 입혀 캘리포니아 지역에서는 오존과 기타 광화학 오염물질이 작물재배에 미치는 피해액이 연간 수백만 달러에 이른다고 합니다. 또한 오존은 직물과 고무 등의 재료에도 손상을 입힌입니다.

기온역전과 스모그 산업

스모그와 광화학 스모그는 특정 기상과 지형조건에서 더욱 잘 발생한 것입니다. 일반적으로 대류권에서 대기온도는 고도가 증가할수록 감소하므로 지표의 따뜻한 공기는 팽창하여 밀도가 낮아져 상승하게 됩니다. 그러면 상부의 찬 공기가 유입되고, 다시 온도가 높아져 상승합니다. 이러한 대류현상에 따른 공기의 순환과 바람에 의해 오염물질은 수직적, 수평적으로 분산됩니다.