축산 지역 대기오염물질 농도 분포 및 암모니아 전환율 산정: 보령지역을 중심으로

김재은; 서시영; 우샘이; 이준엽; 이연아; 박준수

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김재은 (국립축산과학원) 서시영 (국립축산과학원) 우샘이 (국립축산과학원) 이준엽 (국립축산과학원) 이연아 (국립축산과학원) 박준수 (국립축산과학원)

저널정보: 대한환경공학회 대한환경공학회지 대한환경공학회지 제46권 제10호

발행연도: 2024.10

수록면: 559 - 569 (11page)

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목적: 초미세먼지(PM2.5) 발생과 암모니아의 연관성이 알려짐에 따라 미세먼지의 저감을 위해 주원인으로 지목되는 암모니아 관리의 필요성이 대두되고 있다. 암모니아의 주 배출원인 축산 지역에 대한 국내 연구가 부족한 실정이며, 이에 본 연구는 축산 지역의 대기오염물질 측정과 분석을 통해 국가적 차원의 대기오염물질 관리 토대를 마련하고자 하였다.
방법: 2021~2022년까지 충청남도 보령 지역의 대기 및 기상조건에 대한 실시간 모니터링 및 분석을 진행하였고, 관측된 대기오염물질(암모니아, 질소산화물, 황산화물, 오존, 입자성 물질 등)과 초미세먼지의 상관관계를 조사하기 위하여 통계분석을 실시하였다.
결과 및 토의: 보령지역 대기오염물질의 농도는 여름철 농도가 감소하고 이후 증가하는 경향성을 보였으며, NO₂, SO₂, PM10 등 대부분의 물질에서 기준치 이내로 관측되었다. 암모니아의 경우, 국내 대기환경기준이 마련되어 있지는 않으나, 연평균 61.5±55.3 ppb로 타 연구 결과 대비 높은 농도로 나타났으며, 이는 인근 축사의 영향으로 판단된다. 측정 기간 PM2.5의 평균값은 각각 봄(30.1 μg/m³), 여름(18.3 μg/m³), 가을(25.3 μg/m³), 겨울(31.7 μg/m³)로 연간 기준치인 15 μg/m³를 초과하였으며, 이때 PM2.5 내 입자상 오염물질은 암모늄(NH₄+, 32.8%), 질산염(NO₃-, 35.9%), 황산염(SO₄2- ,19.7%)이 대부분을 차지함을 확인하였다. 암모니아-암모늄 전환율(NHR)은 연 평균 0.08 수준으로 나타났으며 계절별 기상 조건(온도, 상대습도)에 따라 가스/이온 상변화 영향을 받는 것으로 나타났다. PM2.5 농도에 따른 NHR을 분석한 결과, PM2.5 농도가 높을수록 NHR도 증가함을 보였다. 본 연구의 측정 지역은 암모니아 농도는 높았으나 NHR이 낮게 나타났으며, 타 연구 결과 대비 암모니아의 이차 생성 미세먼지 기여율이 비교적 낮은 것으로 판단하였다.
결론: 축산 지역의 고농도 NH₃의 저감 방안이 필요한 한편, 미세먼지 형성 반응의 다양성을 고려할 때 고농도 암모니아 발생 지역의 경우 암모니아를 비롯하여 질소산화물, 황산화물 등 오염물질들의 동시적인 관리가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

Objectives : The association between the generation of fine particulate matter (PM2.5) and ammonia is well-established, highlighting the importance of managing ammonia as a primary means to reduce particulate matter. However, domestic research on ammonia emissions, particularly in livestock areas, which are major sources of ammonia, is insufficient. This study aims to contribute to pollutant management on a national scale by conducting air pollutant measurements and analyses in livestock areas.
Methods : Real-time analysis and monitoring of air and weather conditions were carried out in Boryeong, Chungcheongnam-do, from 2021 to 2022. Statistical analysis was then employed to investigate the correlation between observed air pollutants (ammonia, nitrogen oxides, sulfur oxides, ozone and particle matters) and PM2.5.
Results and Discussion : As a result of the analysis, the concentration of air pollutants in Boryeong showed a seasonal tendancy to decrease in summer and increase after that. Most substances such as NO₂, SO₂, and PM10 were observed within the standard values. In the case of ammonia, domestic air environment standards are not in place, but the annual average was found to be 61.5 ± 55.3 ppb, higher than in other research results. This discrepancy is attributed to the influence of nearby livestock houses. It was also observed that PM2.5 exceeded the annual standard value of 15 μg/m³ in spring (30.1 μg/m³), summer (18.3 μg/m³), autumn (25.3 μg/m³) and winter (31.7 μg/m³), respectively. During this period, ammonium (NH₄+, 32.8%), nitrate (NO₃-, 35.9%), and sulfate (SO₄2-, 19.7%) comprised the majority of particulate pollutants in PM2.5. The ammonia-ammonium conversion rate (NHR) was 0.08 annual average, and it was found that gas/ion phase changes were affected by seasonal weather conditions (temperature and relative humidity).
As a result of analyzing the NHR according to the PM2.5 concentration, it was found that the higher the PM2.5 concentration, the higher the NHR. Furthermore, although the measurement area of this study exhibited high ammonia concentration, the NHR was low. This suggests that the contribution rate of ammonia to PM2.5 was relatively low compared to the other studies.
Conclusion : As a result, there is a need for measures to reduce the high concentrations of ammonia in livestock areas. Simultaneously, considering the diverse mechanisms involved in particulate matter formation, it is suggested that management of pollutants such as nitrogen oxides, sulfur oxides including ammonia should be implemented.

#Ammonia #Livestock Areas #Air pollutant #PM₂.₅ #NHR (Ammonia-ammonium conversion ratio) #암모니아 #축산 지역 #대기오염물질 #초미세먼지 #암모니아-암모늄 전환율

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