지난해 서울시 초미세먼지(PM2.5)의 성분을 분석한 결과, 자동차 등에서 기인하는 질산염이온이 24%로 가장 큰 비중을 차지했으며, 화석연료 연소 및 수목류 등 자연 발생하기도 하는 유기탄소가 16%로 다음으로 많은 양을 차지하는 것으로 나타났다.

▲ 2019년 서울시 초미세먼지 구성 성분 비율

서울시보건환경연구원은 과학적인 분석에 기초한 미세먼지 저감을 위해 이와 같은 내용을 담은『2019년 서울시 초미세먼지 성분 분석 보고서』를 발간했다고 15일 밝혔다. 

연구원은 지난해 서울시 광진구 대기질종합측정소에서 초미세먼지를 채취하여 질산염이온, 황산염이온 등 이온 8종, 원소·유기탄소 등 탄소 2종, 중금속 20종, 레보글루코산(Levoglucosan) 등 31종을 분석했다.

▲ 광진구 대기질종합측정소 시료 채취 장비

보고서에는 초미세먼지 농도에 따른 질산염·황산염 이온과 원소탄소 등 주요 성분의 농도 변화에 대한 이론적 고찰과, 바나듐·비소·아연 등 특정 중금속의 배출원을 일부 확인한 내용을 담았다.

서울시 초미세먼지의 가장 큰 비중을 차지하는 성분은 가스상 오염물질이 대기 중에서 2차 반응을 일으켜 입자로 변환된 질산암모늄(NH4NO3)과 같은 이온류였으며, 전체의 53%에 해당했다.

이온류 중에서는 자동차 등에서 배출된 이산화질소(NO2)의 반응에 의해 생성된 질산염이온(NO3-)의 비중이 45%로 가장 높았으며, 이어서 황산염이온(SO42-)의 비중이 27%를 차지했다.

연구원은 지난해 서울시의 경우 대기 정체 등에 의해 초미세먼지 농도가 증가할 때, 질산염이온의 농도가 특징적으로 증가했는데, 이는 서울시 대기 중에 질산염암모늄 입자로 변환 가능한 이산화질소(NO2)의 양이 충분하기 때문인 것으로 추정했다. 반면, 황산염 입자는 고농도 미세먼지 발생 시 외부의 유입에 의하여 증가하는 경향이 있었다고 밝혔다.

서울시 초미세먼지 성분 중 유기물 또는 원소상태로 존재하는 탄소류는 32%를 차지했다. 유기탄소는 1,000여종이 넘는 개별 유기성분들이 포함되어 있으며, 연구원은 다환방향족탄화수소(PAHs)을 비롯해 건강 영향을 미칠 수 있는 성분을 중심으로 보다 상세한 조사 확대를 추진하고 있다.

유기탄소는 자동차 등 화석연료의 연소 과정의 직접 배출과, 페인트 등의 증발 및 수목류 등에서 발생하는 휘발성유기화합물(VOCs) 등에 기인한다고 알려져있다.

금속류는 전체 초미세먼지의 2%를 차지하였으며, 토양에서 발생한 철, 칼슘 등의 미네랄 성분이 금속류의 70% 이상으로 대부분을 차지했다. 다만, 산업 활동이나 자동차 브레이크·타이어 마모 등 인위적인 원인으로 발생하는 금속으로는 아연, 납, 구리 등의 농도가 높았다.

금속류 중 유일하게 대기환경기준이 있는 납의 농도는 0.04㎍/㎥으로, 기준 0.5㎍/㎥ 대비 약 1/13의 수준이었으며, 전체 금속류 중 3.7%를 차지했다.

연구원은 겨울철 중국 요동반도 오른쪽(랴오닝성·지린성)과 북한을 거쳐 기류가 유입될 때 유연탄 연소의 산물인 비소와 납의 농도가 올라가는 것을 확인했다. 또한, 이들 지역에서 겨울 난방에 석탄을 이용하고 있으며, 기류가 일치할 때 그 부산물이 서울에 영향을 끼칠 수 있다고 추정했다.

한편, 산둥반도, 요동반도 일부, 충남 등 서해안 공업지대를 거쳐 기류가 유입될 때는 중유 연소의 산물인 바나듐 등의 농도가 증가하는 것을 확인했다. 또한, 서울시가 이들 지역에 위치하는 정유, 제철 등 산업 시설과 대형 선박의 항행에 의한 영향을 받고 있다고 평가했다.

『2019년 서울시 초미세먼지 성분 분석 보고서』는 서울시 대기환경정보 홈페이지와 서울도서관 홈페이지에서 원문을 확인할 수 있다.

신용승 서울시보건환경연구원장은 “서울 초미세먼지의 성분을 보면, 자동차와 화석 연료의 연소에 의해 생성되는 물질이 주요한 것을 알 수 있다. 따라서 자동차와 난방 등으로부터 배출되는 오염물질을 저감하는 정책을 적극적으로 추진할 필요성을 다시 한번 확인했으며, 건강에 영향을 줄 수 있는 성분을 포함하고 있는 유기탄소의 비중을 낮추기 위해서는 휘발성유기화합물을 줄이는 것도 매우 중요하다.”라면서 “앞으로도 정기적으로 초미세먼지의 성분과 농도, 배출원을 추정하는 보고서를 발간하고, 초미세먼지의 현장 성분 분석이 가능한 모바일 랩(Mobile Lab.) 도입 등 첨단 장비를 활용해 과학적인 초미세먼지 저감 정책 추진을 지원할 계획이다.”라고 밝혔다.