Gajbhiye, Triratnesh;Kim, Ki-Hyun;Pandey, Sudhir Kumar;Brown, Richard J.C.
Asian Journal of Atmospheric Environment
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제10권3호
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pp.137-145
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2016
In this study, the contents of dust and associated heavy metals on roadside plants were investigated to assess their foliar transfer. The study was conducted at six different locations (four roadside and two industrial) near an industrial area in Bilaspur (Chhattisgarh), India. Six metals (Fe, Mn, Pb, Cu, Cr, and Cd) were examined in this study. The concentrations of heavy metals in foliar dust were found to be in the order of Fe>Mn>Pb>Cu>Cr>Cd. However, this relative order changed in the case of leaf concentrations to Fe>Mn>Cd>Cu>Pb>Cr. The metal concentrations in the dust and leaves can be attributed mainly to industrial and vehicular emissions. In contrast to other metals, Cd showed significant accumulation in the leaves compared to the respective dust samples. This study showed different patterns in the distributions of heavy metals between the dust deposited on the leaves and the metal accumulated in the leaves. These results suggest that the dust retention and heavy metal accumulation in native plant species should be explored in an attempt to manage these hazardous metallic elements.
In order to evaluate the state of the environmental pollution by vehicle exhaust in Seoul area the correlation between lead in air and leaves of roadside trees has been investigated during August in 1985. The dust in the atmosphere was collected by high volume air sampler to measure the concentration of lead. On the other hand, lead as a pollution indicator was extracted from the leaves of roadside trees (Ginkgo biloba, Salix pseudo/lasiogyne, platanus occidentalis) by conventional method and their concentrations were determined. The following results were obtained : 1. Lead concentrations in the leaves of roadside trees varied with trees, for example, the average concentrations of lead in each of the leaves of Ginkgo biloba, Salix pseudo/lasiogyne and Platanus occidentalis were 20.66 ppm, 9.37 ppm, and 10.58 ppm, respectively. 2. The dust sampled along heavily traveled highways showed that lead content tended to increase with traffic volume. 3. The correlation coefficients between lead correlation in air and leaves of Gingo biloba, Salix pseudo/lasiogyne, and Platanus orientalis were 0.80, 0.85, and 0.87, respectively.
본 연구는 도시화 과정에서 발생한 도시 내 폭염 및 미세먼지를 저감하기 위해 가로수의 간격과 배열에 기반한 시나리오를 설정하고, 저감 정도를 정량적으로 분석하는 것을 목표로 한다. 가로수 조성 시나리오에 따른 열환경 및 미세먼지 개선 정도를 분석하기 위해서 미기후 시뮬레이션 프로그램인 ENVI-met 5.0.2v 모델을 사용하였다. 가로수 간격에 따른 기온 분석 결과, 가로수의 간격이 좁아져 식재한 수목의 양이 많아질수록 낮 시간대의 기온이 낮아졌으며, 오전 및 저녁 시간대에는 가로수 간격에 상관없이 비슷한 양상을 보였다. 가로수 배열에 따른 기온은 배열이 증가하여 식재한 수목의 양이 많아질수록 감소하는 경향을 보였다. 하지만, 같은 양의 수목을 식재하고 배열의 간격을 넓힌 시나리오에서 기온 저감폭이 더 크게 나타났기 때문에 수목의 양뿐만 아니라 수관투영면적 역시 기온 저감에 큰 영향을 주는 것으로 판단되었다. 가로수 배열에 있어서 미세먼지 농도는 간격에 따른 결과와 차이를 보였는데, 이는 주풍향과 수목 식재 방향의 관계에 따라 미세먼지 농도가 변화할 수 있음을 시사한다. 본 연구는 가로녹지에 의한 열환경 및 미세먼지 개선 정도를 정량적으로 분석함으로써, 가로수 조성·관리 기본 계획, 바람길숲 조성 사업 등 효율적인 가로환경 개선을 위한 정책 및 사업 추진에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
대기 중 입자상 물질에 대한 자동차 오염원의 지표원소로서 백금족 원소 (Platinum Group Elements, PGEs)에 대한 분석법의 유효성을 검증하고, 도로변 먼지 중 PGEs의 분포 특성을 평가하였다. 인증표준물질을 이용한 유효성 평가 결과, Pt, Pd, Rh의 상대오차는 각각 -0.7%, -10.0%, -20.4%이고 상대표준편차는 Pt, Pd, Rh 모두 10% 미만으로 반복 분석에 따른 재현성이 우수한 것으로 나타났다. 연구대상지역에서 채취한 도로변 먼지 시료 중 Pt, Pd, Rh의 농도는 각각 $17.4{\pm}9.2{\mu}g/kg$, $283.6{\pm}20.5{\mu}g/kg$, $7.3{\pm}2.8{\mu}g/kg$으로 Pd의 농도가 가장 높았다. Pt와 Rh의 농도는 배경지역이나 일반 도시지역의 토양 내 농도에 비해 지하주차장과 도로변 지역의 먼지에서 평균 농도가 상당히 높았고, 이러한 평균농도의 차이는 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. 또한, 도로변 먼지에서의 PGEs의 농도 간 상관분석결과, Pd 보다는 Pt와 Rh가 자동차 오염원의 영향을 민감하게 반영하는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 도로변 미세먼지 내 타이어와 도로 마모입자의 정량화 분석과 타이어와 도로 마모입자 내 타이어 및 도로 성분 비율을 확인하기 위한 연구를 수행하였다. 이에 시간당 1,300여대 교통량을 갖는 충청남도 지자체중에서 C도시의 종합버스터미널 부근 정류장의 경계석 6곳에서 먼지 샘플을 채집하였다. 채집된 먼지 샘플 1,000 g에 대해 크기와 밀도 분리 수행한 결과 미세먼지 샘플 24 g과 타이어와 도로 마모입자 약 0.05 g이 분리되었다. 즉, 도로변 미세먼지에는 타이어와 도로 마모입자가 약 0.21 % 존재하는 것으로 분석되었다. 분리된 타이어와 도로 마모입자에 대해 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 형상을 분석한 결과 지우개가루 형상이 관찰되었다. 또한, 도로변 미세먼지 내 존재하는 타이어와 도로 마모입자는 자동차 주행 중 타이어와 도로간 마찰에 의해 생성되어 도로변으로 분산되었기 때문에 열중량분석기(TGA)와 가스크로마토 질량분석기(GC/MS)를 이용하여 성분 분석을 수행하였다. 정량화 계산식을 통해 성분에 대한 타이어 및 도로 성분 비율을 도출한 결과 약 3:7로 분석되었다. 본 연구는 도로변 미세먼지 발생원의 구성원과 함량 분석을 위해 객관적이고 신뢰도 높은 분석 기법을 제시하였다. 추후, 도로건설과 타이어 소재의 미세먼지 저감 기술 확보와 개선 방안 확보를 위한 선행적 기초 연구로써 활용되기를 기대하고 지속적으로 더 많은 지역과 샘플 분석에 대한 통계 데이터를 확보하여 신뢰도 높은 연구를 수행하고자 한다.
미세먼지 저감을 위한 가장 현실적이고 효율적인 방법은 도시 지역의 녹지 조성으로 이에 대한 관심이 증가하고 있다. 국내 도시 특성상 도로변에 녹지를 조성할 경우 별도의 녹지 조성없이 대기 중에 떠다니는 미세먼지나 차량에서 발생한 미세먼지가 도로변 가로수에 흡착돼 미세먼지 저감에 효과적이다. 하지만, 미세먼지는 대기 중에 부유하며 존재하고 지역별 미세먼지 농도 차이와 식재 배치 차이로 인해 때문에 미세먼지 농도 현장 측정 및 대기 중 이동 경로에 대해 예측과 도로 식재 배치 유형별 미세먼지 저감효과에 대한 규명이 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 CFD 시뮬레이션을 이용하여 도로 중앙분리대와 가로수의 식재 유형별로 미세먼지 농도변화 및 미세먼지 저감효과를 분석하였다. 분석 결과 미세먼지 저감을 위해서는 중앙분리대에 식재가 있는 것이 미세먼지 저감 효과가 탁월할 것으로 보이며 가로수에 교목과 관목을 동시에 설치하는 것이 바람직하다고 판단된다. 본 결과를 바탕으로 도시 대기환경 개선을 위한 가로녹지 식재 기준(가이드라인) 마련에 효과적으로 이용될 것으로 판단되며 향후 도시 도로변 미세먼지 저감 연구 진행에 선행연구의 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
이 연구에서는 광주광역시 도로변 분진에 대한 유해원소의 오염특성을 규명하기 위해 2004년 11월과 12월에 걸쳐 47개의 시료를 채취하였다. 시료는 도시화의 특성에 따라 주거지역, 산업지역, 도심지역, 교통밀집지역등 4개의 지역으로 세분하였다. 도로변 분진의 XRD 분석결과 구성광물은 석영, 조장석, 미사장석, 백운모가 대부분 차지하고 있었다. 유해원소 함량은 비소 $3.4{\sim}11.9ppm$, 카드뮴 $0.2{\sim}28.2ppm$, 코발트 $32{\sim}526ppm$, 크롬 $25{\sim}526ppm$, 구리 $11{\sim}375ppm$, 니켈 $14{\sim}247ppm$, 납 $13{\sim}413ppm$, 아연 $101{\sim}972ppm$이었다. 연구지역에서 검출된 유해원소의 평균 함량이 높은 순서는 아연>구리>납>크롬>코발트>니켈>카드뮴 이다. 유해원소의 함량은 대체로 주거지역에서 낮았으며, 도심지역과 교통밀집지역의 중금속 함량은 비슷하였다. 유해원소는 전반적으로 산업지역에서 카드뮴, 코발트, 크롬, 구리, 니켈, 납, 아연이 높게 나왔다. 이는 산업지역인 광주광역시 하남 산업단지에 기계, 석유화학, 자동차, 전자 관련 업체가 많이 입주해 있는 것과 관련이 있는 것으로 추정된다. 전자 현미경 분석결과 산업지역에서 납을 함유한 입자가 관찰되어 납의 오염현상을 반영했고, 또한 크롬과 니켈, 철을 함유한 입자를 확인 할 수 있어, 산업 활동의 기원으로 추론된다. 광주광역시 도로변 분진의 유해원소별 상관계수 값을 보면 카드뮴이 증가함에 따라 크롬, 니켈은 정(+)의 상관관계를 나타내고 크롬은 구리와 니켈, 구리는 니켈, 납은 아연과 정(+)의 상관관계를 양상을 띠고 있어 같은 패턴의 오염의 양상을 예측할 수 있었다.
This study investigates the concentration sudden rise in fine particle according to resuspended dust from paved roads after sudden heavy rain in Busan on August 25, 2015. The localized torrential rainfall in Busan area occurred as tropical airmass flow from the south and polar airmass flow from north merged. Orographic effect of Mt. Geumjeong enforced rainfall and it amounted to maximum 80 mm/hr at Dongrae and Geumjeong region in Busan. This heavy rain induced flood and landslide in Busan and the nearby areas. The sudden heavy rain moved soil and gravel from mountainous region, which deposited on paved roads and near roadside. These matters on road suspended by an automobile transit, and increased fine particle concentration of air. In addition outdoor fine particle of high concentration flowed in indoor by shoes, cloths and air circulation.
This study investigates the characteristics of diurnal, seasonal, and weekly roadside and residential concentrations of PM10 and PM2.5 in Busan, as well as relationship with meteorological phenomenon. Annual mean PM10 and PM2.5 concentrations in Busan were 44.2 ㎍/㎥ and 25.3 ㎍/㎥, respectively. The PM2.5/PM10 concentration ratio was 0.58. Diurnal variations of PM10 and PM2.5 concentrations in Busan were categorized into three types, depending on the number of peaks and times at which the peaks occurred. Roadside PM10 concentration was highest on Saturday and lowest on Friday. Residential PM10 concentration was highest on Monday and lowest on Friday. Residential PM2.5 concentration was highest on Monday and Tuesday and lowest on Friday. PM10 and PM2.5 concentrations were highest on Asian dust and haze, respectively. The results indicate that understanding the spaciotemporal variation of fine particles could provide insights into establishing a strategy to control urban air quality.
This study focused on quantifying fugitive dust levels around rural village adjacent near a stone quarry, specifically examining the influence of quarry operations and gravel transport vehicles on road dust dispersion. For this purpose, fugitive dust concentration monitoring was conducted to understand the impact of gravel transport vehicles operating through the quarry area on the generation of road dust. Gravimetric analysis indicated substantial increases in Total Suspended Particulate (TSP) concentration (5.8 times), PM-10 (3.6 times), and PM-2.5 (2.0 times) during quarry operations on the quarry transport road. Real-time monitoring during dump truck operation revealed average dust concentrations of TSP 566.8 ㎍/m3, PM-10 174.8 ㎍/m3, and PM-2.5 55.3 ㎍/m. This indicates a significant increase compared to non-operation periods, with TSP concentration rising by 5.8 times, PM-10 concentration by 3.6 times, and PM-2.5 concentration by 2.0 times. Significantly elevated dust levels were observed at the village entrance road and quarry transport road during quarry operations, with PM-10 exceeding regulatory limits by 2.2 times and PM-2.5 exceeding limits by 1.9 times on the quarry transport road. Especially, particles with a diameter greater than 10 ㎛ exhibited a meaningful increase during dump truck transportation. Considering these findings, the study recommends implementing dust mitigation measures, including the introduction of dust barriers, screens, and wheel washing facilities for quarry-bound dump trucks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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