대기오염으로 인한 현상
[1] 오존발생과 광학스모그
(1) 오존의 발생
① 자동차 배기가스 중 일산화 질소(NO)가 산소와 반응 → 이산화질소(NO2)생성
② 이산화질소(NO2)는 자외선에 의해 분해 → 발생기 산소([O]) 생성.
③ 발생기 산소(반응성 강함)는 산소와 반응 → 오존(O3) 생성
2NO + O2 → 2NO2
NO2 →(햇빛) NO + [O](발생기 산소)
O2 + O → O3
(2) 광학스모그 생성(LA형 스모그)
① 오존과 탄화수소가 반응하여 유해한 유기화합물(PAN 등의 과산화물, 아세트 알데히드나 아크
롤레인 등의 알데히드, 질산알킬 등)이 생김.
※탄화수소 : 용제의 증발·석유화학공장·석유정제·자동차에서 생김.
② 오존, 이산화질소, 과산화물은 산화성이며 산화제(옥시던트)라고 총칭한다.
③ 사람의 눈·기관지의 점막에 자극을, 식물의 잎을 마르며 열매가 열리지 않음.
(3) 오존층의 파괴.
(가) 오존층의 파괴 ☞ 자외선의 양 증가
① 오존 양 10% 감소 ☞ 자외선 양 20%증가
* 피부암 발생률 ☞ 30-50% 증가
② 남극 지방 1985년 후 ☞ 년 3, 40%감소
* 남극 지방의 오존층에 구멍 ☞ 오존 홀 (년 간 4%씩 확산)
※ 오존층 파괴 물질 ☞ 프레온 가스
(1) 프레온가스(염화플루오르화 탄소)=CFCs [CFCs ☞CFCl3, CF2Cl2, C2F3Cl3등]
① 프레온 가스(CFCs) : 냉동제, 발포제 세정제 등으로 이용
② 독성이 작고, 연소, 폭발성이 낮아 안전
③ 금속, 플라스틱과 반응치 않아 보관이 용이하다.
④ 상온에서 기화나 액화가 쉽다
(2) 오존층의 파괴
① 오존층 파괴 물질 프레온가스에서 나오는 염소 원자.
② CFCs는 화학적으로 안정하여 오존 층까지 올라감.
③ 화학적 변화 : CF2Cl2 →(자외선) CF2Cl + Cl·
Cl· + O3 → ClO + O2
ClO + O3 → 2O2 + Cl·
* CFCs 한 분자 : 10만개의 오존분자 파괴
④ 남극 지방의 오존층 파괴가 심한 이유
* CFCs 발생 원 ▷ 북반구
* 원인 : 남극 지방의 특이한 기상 현상 → 적도 지방의 열 전도가 어려워 남극 상공은 -80℃이하
☞ 성층권의 기체는 승화(고체)되어 에오로졸(aerosol)이 됨.
* CFCs가 에오로 솔에 붙으면 활성 염소의 오존 파괴 속도가 급격히 증가.
* 북극 상공은 영하 80℃이하로 내려가지 않음 ☞ 에오로졸이 생성 안됨.
[2] 산성비와 지구의 온난화
(1) 산성비
(가) 빗물의 pH
① 순수한 빗물의 pH =5.6(증류수 pH=7) ※ 원인 : 대기 중의 CO2가 빗물에 녹기 때문
② 산성비: pH = 5.6이하인 빗물 (pH2.4-5.6)
※ 지역 (도시, 공장, 산간, 농어촌 등) 및 계절에 따라 다름.
(나) 산성비의 원인
① 원인 : 대기 중의 황산화물, 질소산화물의 영향이다.
② 황산화물(SO2, SO3) : 화석 연료(석유, 석탄 연소 시 발생)
※ S + O2 → SO2, 2SO2+ O2 → 2SO3
SO3 + H2O(빗물) → H2SO4
③ 질소 산화물(NOx) : 자동차 연소 시 고온, 고압 하에서 질소는 산소와 반응함
※ 상온에서 질소는 산소와 반응치 않음.
※ N2 + O2 → 2NO(고온, 고압)
2NO + O2 → 2NO2
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
(다) 산성비의 영향(피해)
① 삼림의 황폐화
② 토양의 산성화
③ 식물의 광합성 저해(나뭇잎 손상)
④ 금속, 석조 물(조각품, 건축물) 부식
⑤ 호수나 강물의 `산성화(수중 생물 폐사)
⑥ 토양 속의 금속(Pb, Cu, Al, Cd 등)을 녹여 이온화하여 동식물을 중금속 오염
(2) 온실 효과(green house effect)
(가) 온실효과
① 태양광선 → 오존층에서 자외선 흡수→ 나머지는 지구 표면에 도달함. 지구 표 면에 도달된 빛 → 지표면에 흡수(더워짐) → 열에너지는 적외선으로 변함 (공기 중에 복사)
② 공기 중의 이산화탄소나 수증기는 적외선을 흡수하여 열이 지구 밖으로 나가는 것을 막는 현상을 온실 효과라고 한다.
(나) 온실기체
① 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 프레온가스(CFC), 일산화이질소(N2O), 수증기(H2O)
② 이산화탄소(CO2)의 영향이 가장 크다-대기 중에는 이산화탄소가 약 0.03% 존재
※ 에너지 소비량이 증가 : CO2 농도는 매년 증가하여 온실효과가 가중됨
CO2의 농도가 2배 증가하면 지구의 온도가 0.8∼2.9 정도 상승함
③ 연료 소비를 줄이고, 녹색식물은 광합성을 하므로 삼림을 보존 ⇨ CO2의 증가를 막을 수 있고, 온실 효과로 인한 피해도 줄일 수 있다.
(다) 온실효과에 의한 현상
① 지구의 온난화 : 과거 100년간 기온은 1℃ 상승 → 2100년경 약 2℃상승 예상
② 해수면의 상승 : 과거 100년간 10∼20cm 상승 → 2100년경 50∼100cm상승 예상.
(온도상승에 의한 열 팽창 및 빙하의 융해)
③ 기후학적 변화(이상 기후): 강수량 및 해면기압, 토양 수분의 변화
④ 사막화 현상 : 자연적 요인(가뭄, 건조화현상)과 인위적요인(과도한 경작, 산림 벌채)이 복합적 으로 작용
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