 CO2의 에너지흡수 | |||
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이산화탄소의 분자는 하나의 탄소와 두 개의 산소로 이루어진 단순한 역학적 구조를 가지고 있다. 이때 분자들은 스프링력으로 모델화 할 수 있는 전기력에 의해 유지된다. 여기에 약간의 충격을 가하면 원자들은 스프링 끝에 매달린 물질과 유사하게 진동하게 되며 이 주기는 스프링력과 원자들의 질량에 따라 다른 특성을 지닌다. 이 진동시스템에 같은 주기를 갖는 에너지를 주게되면 시스템은 쉽게 에너지를 흡수한다. 이것을 공진(resonance)이라 하며 놀이터에서 어린이가 그네를 높게 올릴 때 사용하는 원리와 같은 것이다. 이산화탄소 분자의 주파수 흡수는 전자기 스펙트럼의 적외선 부분의 주파수에 상당하기 때문에 이산화 탄소가스에 적절한 파장을 갖는 적외선을 비추면 에너지를 쉽게 흡수한다 |
에너지 환경
<1.대기오염 물질>
오염물질은 크게 가스상물질, 분진(粉塵), 매연, 악취로 나눌 수 있고, 대표적인 것으로는 황산화물, 질소산화물, 일산화탄소, 분진과 2차오염물질인 오존과 과산화물이 있다
| 황산화물(黃酸化物) |
이는 대부분 연료중의 황(黃 : Sulfur)분이 연소시 공기중의 산소와 결합하여 생성되고 대기중으로 배출된다. 황분이 산화하면 먼저 이산화황(=아황산가스 : SO2)이 되고 더 산화하면 삼산화황(=황산가스 : SO3)이 되는데, 이를 통틀어 황산화물이라 하고 SOx (SO2와 SO3)로 나타낸다. SO2는공기중에서 쉽게 SO3로 산화하고 이는 공기중 수분과 반응하여 미세한 황산(黃酸: H2S04)방울이 된다. 황산화물가스는 무색의 강한 자극성 기체로 어떤 농도이상이면 호흡기에 유독하고, 저농도에서도 저항성이 약한 식물에 해를 주어 고사시킨다.
또 황산화물은 질소산화물과 함께 산성비(酸性雨 : Acid Rain)를 내리게 하는 원인이 되어 빌딩과 금속구조물을 부식시키고 동식물에 해를 끼친다. 산성비는 좁게는 어느 도시나 공단지역에 한정된 피해를 주지만 황산화물이 대량 배출되면 넓게 때로는 피해지역이 국경을 넘는 광역으로 확산된다. 그리하여 호수, 지표수, 지하수의 산성화로 수중동식물을 죽게 하고, 산림과 농토를 황폐화시킨다.
황산화물은 질소산화물과 더불어 주로 발전소 제련(製鍊 . Smelting)산업과 수송기관에서 석탄과 석유를 연소시킬 때 발생한다. 황산화물에 의한 대기오염 저감대책에는 사전적(事前的) 및 사후적 방법이 있는데 전자는 저황연료(저황 원유나 석탄)또는 청정연료(천연가스, LPG)를 선택하거나 석유제품을 미리 탈황(脫黃 : Desulfurization)하는 원천적 방법으로 가장 바람직한 것이고, 후자는 중유나 석탄의 연소로 생긴 연도가스(煙道가스 flue Gas)중의 아황산가스를 탈황한뒤 굴뚝으로 배출하는 이른바 배연탈황(排煙脫黃)법으로 경제성면에서 대규모시설에만 적용가능한 한계가 있다.
| 질소산화물(室素酸化物) |
질소산화물은 모든 보통방식의 고온연소에서 생성되어 대기중으로 배출되는데, 대부분은 공기중 질소에 연유하나 약간은 연료중 질소의 산화로 생긴다. 질소는 산화하면 여러 가지 질소산화물, 즉 일산화질소(NO), 삼산화이질소(N2O3), 이산화질소(NO2)등이 생기는데 이들을 통틀어 NOx로 나타낸다. NOx는 공기중에서 쉽게 산화하여 NO2로 변하고 물에 녹으면 질산(窒酸 : HNO3)이 되므로 황산화물과 마찬가지로 산성비의 발생원이 된다. 질소산화물은 유해하여 직접적으로 인간의 호흡기를 자극하여 염증을 일으키고 식물에 손상을 주는가 하면, 간접적으로는 광화학스모그 반응에서 핵심적 역할을 한다. 다만 소기(笑氣)로도 알려진 아산화질소(N2O)는 마취제로 쓰이고 NOx에 포함되지 않는다.
| 탄화수소류 |
이것은 VOC(Volatile Organic Compound :휘발성 유기화합물)라고도 한다. 휘발유등 석유제품의 사용중 증발되는 휘발성 물질은 물론석유, 알콜, 기타 유기산등의 불완전연소로 생기는 각종 미연소물질등이 포함된다. 여기에는 메탄류는 물론 알데히드, 케톤류와 벤젠, 벤조피렌등 각종 다핵탄화수소(PAH)가 포함되어 있는데, 그 중 어떤 것은 발암물질이고, 대개 매우 자극적이고 냄새가 심하다.
탄화수소는 PAH류외에는 인체에 유해성이 없으나 질소산화물과 함께 햇빛을 받으면 광화학반응을 일으켜 2차적으로 오존, PAN등의 오염물질을 생성하여 시정장애, 눈병, 호흡기장해나 식물에 손상을 초래한다. 따라서 현재는 대기중의 탄화수소농도 대신 간접적으로 오존농도를 규제한다.
| 일산화탄소 |
이것은 주로 연료가 불충분한 산소공급하에 연소(불완전연소)할 때 생성되고 또 이산화탄소가 적열(赤熱)된 탄소와 접촉할 때 생긴다. 일산화탄소(CO)는 무색, 무취의 유독한 기체로 사람이 소량을 흡입하여도 중독을 일으키고 자칫하면 목숨을 잃는다. 이것을 흡입하면 산소(O2)대신 혈액중 헤모글로빈(Hb)과 결합하여 CO-Hb를 형성하는데, CO는 산소(O2)에 비하여 Hb과의 결합능력이 200배 이상으로 커서 헤모글로빈의 산소운반능력을 크게 감소시킨다.
주된 발생원은 주택난방과 자동차의 배기가스이다. 과거 겨울철에 우리나라 가정에서 많은 중독자와 사망자를 내었던 연탄가스의 주범이 바로 일산화탄소이고, 그 때 함께 코를 찌르는 냄새의 주인공은 황산가스이다.
| 분진(粉塵=먼지) |
먼지는 대기나 연도(煙道)가스 중에 장시간 부유하는 미세한 고체나 액체의 입자상(粒子狀)물질을 말한다. 인체의 건강에 미치는 악영향은, 그 화학적 조성에 따라 폐세포에 대한 영향이, 입자의 크기에 따라 폐의 흡착부위가 달라진다. 보통 공기중 입자의 직경은 0.001-500μ 범위에 퍼져 있으나 0.1-10μ가 가장 많다. 1μ(미크론) = 10-3mm = 104Å
입자상물질중 고체에는 Fume(석유, 담배의 연기) <1μ<Dust(석탄재)가, 액체에는 Mist (황산안개) < 10μ<Spray가, 또 대기중에는 Smog<2μ<구름/안개(Fog)등이 있다. 분진의 영향은 건강장애, 대기중 화학작용증진, 시정장애, 침강(沈降)승진, 안개와 구름의 형성, 태양에너지감소등을 들 수 있다. 화석연료와 관련된 분진으로는 석탄의 수송·저장·분쇄 먼지와 연소시 연도가스에 섞여 날으는 재와 미연소분, 석유류의 불완전연소로 인한 검댕(媒煙 : Soot)등이있고, 이런 먼지의 대기중 분산을 방지하기 위하여 다양한 집진장치(集鹿裝置 : Dust Collector)가 사용되고 있다.
| 오존과 과산화물 |
오존(Ozone O3)은 정상적 공기중에 소량(약 0.02lpm) 포함되어 있고, 여름날 번개가 칠 때 생성된다. 매우 강력한 산화력을 갖고 있어 유기물 부패시 발생하는 악취물질을 제거시키는데 이용되는데, 이 때 농도가 10-20ppm으로 사람이 이런 농도에 노출되면 즉시 사망한다. 가정용 공기청정기는 0.1ppm정도의 저농도 오존을 실내공기중에 발생 시켜 냄새를 상당히 줄여준다.
오존과 PAN(Peroxoacetylnitrate)등 과산화물(Oxidants)은 일반적으로 자극성이 있고, 동식물에 손상을 초래한다. 이들 물질은 공기중의 질소산화물, 일산화탄소 및 탄화수소나 기타 유기물증기가 햇빛을 받아 광화학반웅을 일으켜서 생성된다. 자동차 배기가스는 대개 NOx, CO 및 탄화수소를 함유하므로 자동차가 많고 일조량이 풍부한 대도시에서 광화학스모그가 생길 우려가 높다
<2. 다이옥신 >
독성이 청산가리의 1만배나 되는 극독성 물질로 생물의 면역과 생식체계에 치명적인 타격을 주고 발암성까지 있다. `97년 세계보건기구(WHO)산하 기구인 국제 암연구기수(IARC)는 다이옥신을 인체발암물질로 분류했다.
구조는 고리가 세 개인 방향족 화합물에 여러개의 염소가 붙어 있는 모양인데 다이옥신계 화합물(PCDDs)과 퓨란계 화합물(PCDFs)로 이루어져 있다. 다이옥신은 절연제, 제초제, 오수(汚水), 오니(汚泥)와 자동차 배기가스에서 나오고 도시쓰레기를 소각하거나 철, 마그네슘, 망간 등의 금속을 제련할 때, 펄프를 표백하고 염소를 사용할 때도 발생한다.
특히 다이옥신은 육류, 생선, 야채, 과일 등 음식물과 죽은 사람의 장기에서도 발견될 정도로 광범위하게 퍼져 있는 점이 특징이다. 인체에 축적된 다이옥신은 쉽게 분해되지 않아 모유를 통해 2세에게까지 전달된다. 이와 함께 다이옥신은 발암성은 물론이지만 환경호르몬으로 작용, 정자의 감소 등 생식기능에 영향을 줄 수 있는 것으로 알려져 있다.
<3. 온존층의 감소>
빗물은 우리가 호흡하고 냄새맡는 공기를 정화하는 천연적인 방법이다.
때때로 뇌우후에 색다른 신선감을 맡을 수 있다. 사무실에 있는 복사기 주변의 향기는 광선의 정전기화 과정에 의해 오존이 생성되었기 때문이다. Ozone은 작은 양으로도 상쾌하게 하지만 화학적으로 활동적이고 충분히 큰 농도에서는 사람을 흥분시키고 눈을 손상시킬 수 있다. 통계적으로 오존은 광학적 스모그 정화를 유도한다.
오존은 20∼30km의 높이에 집중되어 있어 오존층이라 하는데 현재 이것이 소멸의 위기에 놓여있다. 오존층은 태양으로부터 입사되는 자외선의 대부분을 차지한다. 지구에 도달된 자외선에 과다하게 노출되면 피부가 검어지며 피부암의 원인이 되기도 한다. 오존의 감소와 피부암은 통계적으로 상응되기 때문에 오존층이 없어지면 생활은 크게 달라지게 된다. 오존과 화학반응으로 생성되는 생성가스를 알아보고 오존감소의 결과를 알아보도록 하자.
| 오존의 생성 |
| 원천의 온도는 입사되는 복사의 구조로 계산된다. 태양의 표면온도는 5,800K로서 태양복사는 0.4μm사이의 파장을 가지는 가시광선영역이다. 그러나 중요한 성분은 파장 0.2μm와 0.4μm사이의 자외선과 0.7μm와 2μm사이의 적외선에 있다. 복사의 입자에너지는 파장이 짧아짐에 따라 증가된다. 따라서 0.2μm의 자외선 구간으로부터 파장이 증가하여 적외선 영역인 2μm에 갈수록 광자에너지는 감소한다. 질소(N2)와 산소(O2)가 지구대기의 78%와 21%를 각각 차지한다. 지구표면으로부터 대기압의 감소에 따라 이들 가스의 집적을 상부로 이동시킨다. 한편 오존(O3)은 광분해의 화학과정에 의해 대기의 윗층에서 생성된다. 광분해는 산소가 짧은 파장의 자외선을 흡수하여 시작되며 두 개의 산소원자(O)로 분리한다. 이 산소원자와 산소분자(O2)의 반응에 의하여 오존(O3)이 만들어 지며 오존의 분자는 짧은 파장의 자외선을 선택적으로 흡수하고 다음과 같이 분리된다. O3 + UV → O2 + O 산소원자와 오존 모두 화학적으로 매우 반응성이 강해 다음의 형태로 반응하게 된다. O + O3 → O2 + O2 오존은 연속적으로 생성, 소멸되며 산소원자와 오존사이의 응집에 균형을 이루게 된다. 이런 과정으로 0.3μm이하 단파장의 자외선이 지구 표면에 도달되지 못하도록 흡수하는 효과가 발생한다. 따라서 동물과 식물은 짧은 파장의 자외선으로 부터 오존에 의하여 보호받게 된다. 오존의 균형 집중을 감소시키는 어떠한 메카나즘도 이러한 효과를 약하게 한다. |
오존의 생성
원천의 온도는 입사되는 복사의 구조로 계산된다. 태양의 표면온도는 5,800K로서 태양복사는 0.4μm사이의 파장을 가지는 가시광선영역이다. 그러나 중요한 성분은 파장 0.2μm와 0.4μm사이의 자외선과 0.7μm와 2μm사이의 적외선에 있다. 복사의 입자에너지는 파장이 짧아짐에 따라 증가된다. 따라서 0.2μm의 자외선 구간으로부터 파장이 증가하여 적외선 영역인 2μm에 갈수록 광자에너지는 감소한다.
질소(N2)와 산소(O2)가 지구대기의 78%와 21%를 각각 차지한다. 지구표면으로부터 대기압의 감소에 따라 이들 가스의 집적을 상부로 이동시킨다. 한편 오존(O3)은 광분해의 화학과정에 의해 대기의 윗층에서 생성된다. 광분해는 산소가 짧은 파장의 자외선을 흡수하여 시작되며 두 개의 산소원자(O)로 분리한다. 이 산소원자와 산소분자(O2)의 반응에 의하여 오존(O3)이 만들어 지며 오존의 분자는 짧은 파장의 자외선을 선택적으로 흡수하고 다음과 같이 분리된다.
O3 + UV → O2 + O
산소원자와 오존 모두 화학적으로 매우 반응성이 강해 다음의 형태로 반응하게 된다.
O + O3 → O2 + O2
오존은 연속적으로 생성, 소멸되며 산소원자와 오존사이의 응집에 균형을 이루게 된다. 이런 과정으로 0.3μm이하 단파장의 자외선이 지구 표면에 도달되지 못하도록 흡수하는 효과가 발생한다. 따라서 동물과 식물은 짧은 파장의 자외선으로 부터 오존에 의하여 보호받게 된다. 오존의 균형 집중을 감소시키는 어떠한 메카나즘도 이러한 효과를 약하게 한다.
오존의 감소
| 오존의 감소 |
| 1970초반 미국은 상업적인 초음속 수송계획 건설을 구상하였다. 초음속 여객기는 오존층의 얇은 공기층을 날아가게 된다. 배출가스의 화학반응에 의해 발생할 오존층의 감소에 따른 문제에 대해 논의가 집중되었다. 초음속여객기의 연료도 일반여객기와 유사하게 탄화수소연료가 사용된다. 연소과정이 필요한 산소의 공급은 주위의 공기로 이루어지는데 제트엔진에서는 질소산화물(NO)이 발생된다. 질소산화물은 오존과 다음의 화학적 반응을 일으킨다. NO + O3 → NO2 + O2 이것은 다음으로 이어진다. NO2 + O → NO + O2 두 반응의 촉매반응에 주목할 필요가 있다. 첫번째 반응한 NO는 두 번째 반응에서 다시 생성된다. 두 반응의 결합효과에 의하여 오존분자와 산소원자의 감소가 발생된다. 오존영역에 존재하는 미량의 질소산화물도 많은 양을 감소시킬 수 있다. 오존의 감소가 초음속여객기에 의해서만 이루어지지는 않지만 이것은 그 요인이 된다. |
1970초반 미국은 상업적인 초음속 수송계획 건설을 구상하였다. 초음속 여객기는 오존층의 얇은 공기층을 날아가게 된다. 배출가스의 화학반응에 의해 발생할 오존층의 감소에 따른 문제에 대해 논의가 집중되었다. 초음속여객기의 연료도 일반여객기와 유사하게 탄화수소연료가 사용된다. 연소과정이 필요한 산소의 공급은 주위의 공기로 이루어지는데 제트엔진에서는 질소산화물(NO)이 발생된다. 질소산화물은 오존과 다음의 화학적 반응을 일으킨다.
NO + O3 → NO2 + O2 이것은 다음으로 이어진다.
NO2 + O → NO + O2
두 반응의 촉매반응에 주목할 필요가 있다. 첫번째 반응한 NO는 두 번째 반응에서 다시 생성된다. 두 반응의 결합효과에 의하여 오존분자와 산소원자의 감소가 발생된다. 오존영역에 존재하는 미량의 질소산화물도 많은 양을 감소시킬 수 있다. 오존의 감소가 초음속여객기에 의해서만 이루어지지는 않지만 이것은 그 요인이 된다.
| 오존의 감소 |
| 1970초반 미국은 상업적인 초음속 수송계획 건설을 구상하였다. 초음속 여객기는 오존층의 얇은 공기층을 날아가게 된다. 배출가스의 화학반응에 의해 발생할 오존층의 감소에 따른 문제에 대해 논의가 집중되었다. 초음속여객기의 연료도 일반여객기와 유사하게 탄화수소연료가 사용된다. 연소과정이 필요한 산소의 공급은 주위의 공기로 이루어지는데 제트엔진에서는 질소산화물(NO)이 발생된다. 질소산화물은 오존과 다음의 화학적 반응을 일으킨다. NO + O3 → NO2 + O2 이것은 다음으로 이어진다. NO2 + O → NO + O2 두 반응의 촉매반응에 주목할 필요가 있다. 첫번째 반응한 NO는 두 번째 반응에서 다시 생성된다. 두 반응의 결합효과에 의하여 오존분자와 산소원자의 감소가 발생된다. 오존영역에 존재하는 미량의 질소산화물도 많은 양을 감소시킬 수 있다. 오존의 감소가 초음속여객기에 의해서만 이루어지지는 않지만 이것은 그 요인이 된다. |
<4. VOCs 와 수질오염 >
VOCs 개요
하천이나 호소를 비롯한 해역 등의 수역으로 매우 많은 종류의 유기화합물질(살충제, 합성세제, 유기용매 등)이 배출되고 있으며, 각종 공장폐수(예를 들면 페인트산업, 금속산업 등) 및 가정하수를 비롯한 농경배수가 이들 유기화합물질의 주요 배출원으로 작용하고 있다. 자연계로 배출되는 이들 유기화합물질 중에서 VOCs 즉, 휘발성유기화합물질은 서로 매우 유사한 물리·화학적 특성을 가지고 있다. 이들 VOCs는 주로 친유성을 나타내고 있으며 반응성이 매우 낮은 것이 특징이다. 수계로 배출되는 VOCs의 주요 오염원은 드라이크리닝 산업과 원유의 이송사고에 의한 것이다. 또한 음용수에서는 염소 소독과정에서 휘발성 염소화 탄화수소가 생성되기도 한다.
살충제나 합성세제 및 기타 무기오염물질들에 대해서는 생태계에 대한 영향, 생물에 의한 섭취, 소멸 및 퇴적층으로의 흡수 등과 같은 생태독성학적 자료들이 많이 조사되었으나 수중에서의 VOCs의 거동에 관한 자료는 거의 없는 실정이다.
VOCs는 증발율이 매우 높음에도 불구하고 자연수계에서 검출되는데 이것은 아마 상당히 많은 양이 환경 중으로 배출된 것에 기인한 것으로 보여진다. 따라서 어떤 특정한 유기화합물질 특히 할로겐화 유기화합물질의 수계로의 배출에 대한 조사연구를 비롯하여 VOCs에 의해서 야기된 수질오염의 평가 및 이러한 배출로부터 수질오염을 저감할 수 있는 최적기술의 개발 등이 국가적 주요 관심사로 대두되고 있다.
VOCs 정의
세계보건기구 및 미국의 EPA에 의하면 "VOCs(Volitile Organic Compounds : 휘발성유기화합물질)란 탄소원자를 함유하고 있으며 표준온도 및 표준압력에서 0.13 kPa 이상의 증기압을 가지고 있는 물질을 말하며 단, CO 및 CO2는 제외한다"라고 정의하고 있다. 즉, VOCs란 증기압이 높고 비점이 약 150℃ 정도 이하로서 대기 중으로 쉽게 증발되는 유기탄소화합물을 말한다
VOCs 종류
휘발성유기화합물질은 산업체에서 많이 사용되고 있는 용매와 화학 및 제약공장, 플라스틱의 건조공정에서 배출되는 유기가스 등까지 매우 다양하며 저비점 액체연료, 방향족 화합물 등 우리 생활주변에서 흔하게 사용되는 탄화수소류 등이 거의 VOCs에 속한다. 수중에서 미량오염물질로서 자주 검출되는 VOCs와 그 물리화학적 성질을 보면 다음 표와 같다.
VOCs의 수질오염 현황
- 하천, 호소 등에 대한 VOCs의 오염도 조사 자료는 매우 적거나 거의 없는 실정이다.
- McDonald(1988)는 Mexico Gulf의 북서부에 위치한 Brazos강 및 Loire강에서 각각 30 ng/l∼18ug/l 및 100∼200ng/l 로 조사되었다고 보고하였으며,
- Gomez-Belinchon et al.(1991) 에 의하면 스페인의 Besos강 및 Llobregat강에서 다양한 종류의 alkylated benzenes가 각각 110㎍/ℓ 및 16㎍/ℓ까지 조사되었다고 보고하였다.
- USGS NAWQA(U.S. Geological Survey's National Water Quality Assessment Program) 의 1993.7∼1995.9 동안 Conneticut, Housatonic 및 Thames강 유역의 우물정에 대한 조사에 의하면 조사지점의 46%에서 25종류의 VOCs가 검출되었다고 보고하였다. 이중 가장 많이 검출된 것은 휘발유 첨가제인 MTBE(methyl tertbutyl ether)로서 조사대상 우물정의 25%에서 검출되었고, 그 다음으로는 Chloroform으로서 23%가 검출되었다. 지하수에서의 VOCs 검출은 도시지역의 토지이용과 관련이 있으며 VOCs 검출빈도 및 총농도는 인구밀도에 따라 비례하고 있었다. 검출된 것 중의 5개 종류의 VOCs가 US EPA가 정한 최대 허용농도를 초과하고 있고 대부분의 VOC(64%)는 아주 낮은 농도(1.0ug/l 이하)로 존재하고 있으며 이것은 비점오염원으로부터 기인된 것으로 보여진다
VOCs의 수중 소멸과정
하천, 호소 및 해역 등과 같은 자연수역에 배출된 VOCs는 휘발, 생분해, 흡착, 광분해 등과 같은 물리·화학 및 생물학적 작용에 의하여 소멸되거나 감소된다.
(1) 휘발 : 휘발은 지표수에서 VOCs가 제거되는 가장 중요한 과정이다. 이 과정은 물-공기 계면에서의 유체상태는 물론 각 개별 화합물질의 물리화학적 특성과 관련되어 있는 여러 가지 요소에 의하여 영향을 받는다. 물에 대한 용해도, 증기압 및 헨리상수 등이 VOCs의 휘발율을 결정하는 중요한 요소이며, 특히 호소에서는 풍속 및 수면 교란상태 등에 의해서, 하천에서는 하천수와 하상과의 상호작용에 의해서 크게 영향을 받는다.
(2) 생분해 : 미생물은 휘발성유기화합물질을 분해할 수 있는 잠재력을 가지고 있는 것으로 알려져 있으며 최근 VOCs의 생분해에 대한 연구, 특히 할로겐화 VOCs 중에서 염소화탄소화합물에 대한 연구가 증가되고 있다.
(3) 흡착 : VOCs는 그 종류에 따라 하상이나 퇴적물층에 흡착되어 제거되기도 하는데 석유계 탄화수소는 하구언에서 퇴적층과의 흡착이 매우 중요한 제거기작으로 작용하여 상당한 양이 흡착된 것으로 나타난 바가 있으며, 이와는 대조적으로 알킬벤젠류의 경우에는 그다지 큰 효과는 나타나지 않는 것으로 나타났다. 흡착은 휘발이나 생분해와 같은 다른 제거과정에 비해 그다지 크게 나타나지는 않는다.
(4) 광분해 : 수중에서 VOCs의 광분해에 대한 작용은 거의 알려져 있지 않으나 광산화는 자연수역의 VOCs 제거과정에 있어서 중요한 과정중의 하나로 인식되고 있다.
VOCs의 영향
VOCs는 그 종류가 매우 다양하여 각 개별 화합물질에 따라 독성의 크기 및 강도가 다르게 나타나나 인체 및 수중생태계에 미치는 일반적인 영향을 살펴보면 다음과 같다.
(1) 인체에 대한 영향
① 다량 섭취시 급만성 중독현상이 나타난다.
② 눈 및 피부에 자극적이며, 접촉시 피부염을 일으키거나 화상을 입을 수 있다.
③ 변이원성 물질로서 생체내 유전물질의 변형을 일으킬수 있다.
④ 발암성 물질로서 암을 유발할 수 있다.
(2) 수중생태계에 대한 영향
① 수중에서 서식하고 있는 생물에 독성을 나타낸다.
② 치어나 알에 독성이 비교적 크며 자어나 성어에도 어느 정도 독성을 나타낸다.
③ 수계에 유입되면 주로 빠르게 증발되거나 산소 존재시에는 생분해가 일어나서 감소되며 어류나 수생생물에 대한 생체농축은 일어나지 않는다.
VOCs는 그 종류가 매우 다양하여 각 개별 화합물질에 따라 독성의 크기 및 강도가 다르게 나타나나 인체 및 수중생태계에 미치는 일반적인 영향을 살펴보면 다음과 같다.
(1) 인체에 대한 영향
① 다량 섭취시 급만성 중독현상이 나타난다.
② 눈 및 피부에 자극적이며, 접촉시 피부염을 일으키거나 화상을 입을 수 있다.
③ 변이원성 물질로서 생체내 유전물질의 변형을 일으킬수 있다.
④ 발암성 물질로서 암을 유발할 수 있다.
(2) 수중생태계에 대한 영향
① 수중에서 서식하고 있는 생물에 독성을 나타낸다.
② 치어나 알에 독성이 비교적 크며 자어나 성어에도 어느 정도 독성을 나타낸다.
③ 수계에 유입되면 주로 빠르게 증발되거나 산소 존재시에는 생분해가 일어나서 감소되며 어류나 수생생물에 대한 생체농축은 일어나지 않는다
<5. CO2 의 에너지 흡수>
이산화탄소의 분자는 하나의 탄소와 두 개의 산소로 이루어진 단순한 역학적 구조를 가지고 있다. 이때 분자들은 스프링력으로 모델화 할 수 있는 전기력에 의해 유지된다. 여기에 약간의 충격을 가하면 원자들은 스프링 끝에 매달린 물질과 유사하게 진동하게 되며 이 주기는 스프링력과 원자들의 질량에 따라 다른 특성을 지닌다.
이 진동시스템에 같은 주기를 갖는 에너지를 주게되면 시스템은 쉽게 에너지를 흡수한다. 이것을 공진(resonance)이라 하며 놀이터에서 어린이가 그네를 높게 올릴 때 사용하는 원리와 같은 것이다. 이산화탄소 분자의 주파수 흡수는 전자기 스펙트럼의 적외선 부분의 주파수에 상당하기 때문에 이산화 탄소가스에 적절한 파장을 갖는 적외선을 비추면 에너지를 쉽게 흡수한다.
<6. 지구온실 효과>
공기중에는 질소(79%)와 산소(20%)를 제외한 희소가스들이 있다. 수증기를 비롯해 이산화탄소, 메탄, 질소산화물, 오존 등의 미량 희소가스들은 태양으로부터 유입되는 복사에너지는 비교적 잘 통과시키는 반면, 지구로부터 우주로 내 쏘는 적외선 복사에너지는 흡수하는 경향이 있다. 태양 복사에너지와 지구 복사에너지간에 파장의 차이가 있기 때문이다.
이로 인해 지구로부터 달아나는 열 중 일부는 차단돼 지구표면으로 재 복사되는데, 이를 온실효과라고 부른다. 이런 온실효과가 없으면 지구의 평균온도는 현재보다 32도가량 낮아지게 된다.
온실효과를 일으키는 가장 중요한 기체는 연구자들의 견해에 따라 다르기는 해도 이산화탄소의 역할이 크다. 또 지구를 덥히는 온실가스는 이산화탄소만이 아니다. 메탄이나 프레온가스 등이 분자당 온실효과가 훨씬 크다고도 한다. 같은 농도일 경우 메탄가스의 경우 수십배, 프레온가스는 수백-수천배의 온실효과를 갖고 있는 것으로 평가된다.
그렇지만 인간의 활동으로 인해 「인위적으로」발생하는 기체중에는 이산화탄소가 배출량이 제일 많기 때문에 가장 큰 온난화 효과를 갖고 있다. 여기에서 중요한 것은 메탄이나 아산화질소등은 자연계에서 발생하여 제어가 불가능하나 이산화탄소는 인위적인 제어가 가능하다는 점이다. 대략 온난화의 절반이상이 이산화탄소로 인해 야기된다고 보면 될 것이다. 그런데 이러한 대기오염을 유발시키는 주범이 산업사회에서 오늘에 이르기까지 에너지원으로서 인류문명에 이바지해온 바 있는 화석연료 즉, 석유 석탄등이다.
화석에너지의 사용은 그만큼 자연환경에 대한 오염이 불가피한 바 경제와 환경파괴라는 크나큰 딜레마에 세계각국은 고민하고 있는데, 그나마도 선진국들의 여러 가지 규제로 우리나라나 중국 등은 험난한 앞길이 예견되고 있다.
세계의 각국은 물론이거니와 우리 나라에서도 한국에너지기술연구소를 중심으로 이 화석에너지로부터 청정한 에너지로 전환하는 기술 등을 중점적으로 연구하고 있다. 석탄가스화복합발전기술, 석탄액화기술, 촉매연소기술 등이 대표적으로 화석에너지를 청정한 에너지로 전환하여 활용할 수 있는 기술이며, CO2를 굴뚝으로부터 회수하여 비료, 탄산음료의 원료로 활용하는 분리공정기술, 집진하여 저감시키는 대기오염저감기술 연구 등도 활발히 수행하고 있다.
<6. 기후 변화의 원인>
기후변화는 왜 일어나는가?
지구가 생긴 이래로 기후는 계속해서 변하고있다.
기후를 변화시키는 요인은 다양하다. 
온실효과
수증기, 이산화탄소, 메탄, 아산화질소와 같은 대기중의 미량기체가 온실의 유리와 같은 작용을 하여 지표면이 방출하는 지구복사의 일부를 다시 지표면으로 보내어 지표면과 대류권의 온도를 높인다.
이러한 작용을 온실효과라고 하고 온실효과를 일으키는 기체를 온실기체라 한다.태양에너지의 변화
태양이 방출하는 에너지 양은 일정하지 않다. 지구의 기온 기록을 보면 11년의 주기로 변화하는 것을 찾을 수 있는데 이것은 태양의 흑점수의 변화 주기와 대체로 일치한다.지구공전궤도와 자전축의 변화
지구의 공전이나 자전행태가 변하면 지구가 받는 태양에너지량이 변하고, 또 위도별 에너지 분포도 변하여 기후가 바뀌게 된다.에어러솔의 영향
화산 폭발때 분출되는 화산재나 먼지 등이 오랫동안 대기중에 떠 있으면서 태양광선을 차단하게 되면 기온이 낮아진다.인위적인 요인
산업화 이후 화석연료의 사용급증과 인구증가로 이산화탄소, 메탄, 아산화질소와 같은 온실기체가 대기 중으로 다량 방출되어 온실효과가 높아진다.
또한 인간은 농업활동과 공업활동으로부터 온실기체 뿐만 아니라 다량의 미세한 입자도 대기로 방출하여 복사평형에 영향을 미치게 하여 기후변화를 일으키기도 한다
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