2024년 1학기 대기오염관리 중간시험과제물 공통(주관식 문제)

목차

1. 25℃, 1기압(atm)의 대기 중 이산화 탄소()의 농도가 400ppm일 때, 의 공간에 존재하는 의 질량(mg)을 구하는 과정을 기술하시오.
2. 우리나라 환경정책기본법의 대기환경기준에 명시된 오염물질 중 3가지를 선택하여 각각의 특성을 서술하시오.
3. 대류권 오존 생성 기작에 대하여 기술하시오.
4. 악취 물질 측정법의 종류를 나열하고 각각의 특징을 서술하시오.
5. 대기 오염물질이 재료와 건축물에 미치는 악영향에 대하여 설명하시오.


- 목 차 -

1. 25℃, 1기압(atm)의 대기 중 이산화 탄소()의 농도가 400ppm일 때, 의 공간에 존재하는 의 질량(mg)을 구하는 과정을 기술하시오.

2. 우리나라 환경정책기본법의 대기환경기준에 명시된 오염물질 중 3가지를 선택하여 각각의 특성을 서술하시오.

3. 대류권 오존 생성 기작에 대하여 기술하시오.

4. 악취 물질 측정법의 종류를 나열하고 각각의 특징을 서술하시오.

5. 대기 오염물질이 재료와 건축물에 미치는 악영향에 대하여 설명하시오.

참고문헌

본문내용

1. 25℃, 1기압(atm)의 대기 중 이산화 탄소()의 농도가 400ppm일 때, 의 공간에 존재하는 의 질량(mg)을 구하는 과정을 기술하시오.

환경오염의 정도나 배출가스 농도 등을 표시하는 방법은 매우 다양하다. 따라서 대기오염물질의 농도를 표시하는 방법과 단위에 대해 간단히 살펴보도록 하자. 대기오염물질의 농도를 표시하는 단위로 가장 흔히 쓰이는 단위로 ppm, pphm, ppb, μg/m³, ng/m³, pg/m³ 등이 있다.
ppm은 part per million, 즉 10-6을 의미하는 것으로 100만 개의 혼합기체 분자 중에 1개 분자의 오염물질이 존재하는 것을 가리킨다. 이 단위가 쓰이는 기준으로 질량, 부피, 분자수, 탄소원자수 등을 들 수 있다. 공기 중의 오염물질은 보통 기체상태일 경우 이상기체로 작용한다. 즉, 일정한 온도 및 압력 하에서는 같은 부피 속에는 순수한 공기든 오염물질이든 같은 수의 분자가 존재한다는 것이다. 따라서, 부피 기준으로 따질 때 1ppm이란 100만개의 분자 중에 1개는 오염물질이고 999,999개는 공기분자라는 것을 뜻한다. 이상기체의 원리에 따라 부피 기준이나 분자수 기준으로 할 때 같은 결과가 되고, 이것은 ppmv 또는 ppm/v라고 구분하여 표시하기도 하지만, 일반적으로 v 표시를 생략하는 경우가 많다.
이와 구분하여 ppmw 또는 ppm/w라고 표시하는 질량 기준은 총질량 백만단위에서 차지하는 오염물질 질량수를 말한다. 각 물질은 분자량이 서로 다르므로 ppmv와는 다른 값을 가지게 된다. pphm은 part per hundred million로 10-8을 나타낸다. 즉, 1억개의 분자 중에 1개의 오염물질이 존재하는 것을 의미하고, ppb는 part per billion(10-9)으로 10억개의 분자 중에 1개의 오염물질이 존재하는 것을 의미한다. 일반적으로 부피비일 때에 1ppm은 1mL/m³(=1μL/L)와 같다. 다만, 입자상 물질의 경우에는 mg/m³또는 μg/m³으로 표시한다.

400 ppm CO2 = (400 mol CO2 / 10-6 mol 공기) × 10-6

CO2의 몰질량 = 44g/mol 이므로,
400 mol CO2의 질량을 계산하면,
400 mol × (44g/mol) = 17600 g

이상기체방정식, PV = nRT 로부터,
10-6 mol 공기의 부피를 계산하면,

V = nRT / P
= (10-6) (0.08206) (273.15+25) / (1)
= 2446619 L 공기

1 m3 = 1000 L 이므로,
2446619 L × (1 m3 / 1000 L) = 24466.19 m3

1 m3 공기 속 CO2의 질량을 계산하면,
(17600 g / 24466.19 m3) (1 m3) = 0.71936(g)

[정답] 0.71936(g) = 719.36(mg)


2. 우리나라 환경정책기본법의 대기환경기준에 명시된 오염물질 중 3가지를 선택하여 각각의 특성을 서술하시오.

수 백 종류의 화학물질이 도시 대기에 존재한다. 일산화탄소, 오존, 이산화질소, 아황산가스, 비메탄 휘발성 유기화합물질이 가장 일반적으로 관측되는 가스상 대기오염물질이다. 또한, 다음의 두 가지 이유 때문에 개별적인 탄화수소도 정기적으로 측정된다. 이 물질들의 잠재적 대기 독성, 도시 오존농도의 규제를 위한 개별적인 탄화수소 자료의 필요성. 반면에 염화수소, 암모니아와 플루오르화수소는 정기적이 아니고 특별한 경우에만 측정된다. 측정자료의 검정 기준과 과정이 이러한 모든 분석 기술에 이용 가능하며, 이들은 분석 결과의 질을 보증한다.
일산화탄소(carbonmon oxide：CO)는 무색, 무미, 무취의 질식성 기체로 연료의 불완전연소 및 이산화탄소가 적열한 탄소와 접촉할 때 생겨난다. 일산화탄소는 자연적으로 산림의 화재, 화산폭발 및 해수 중에서 미생물의 작용으로 발생하기도 하지만, 인위적인 쓰레기 소각이나 차량의 급격한 증가로 인한 자동차 배출가스로 인한 오염이 증가되고 있다. CO 발생량의 약 70%는 운송 분야에서 발생하며, 거의 모두가 자동차에서 배출된다.
일산화탄소는 다른 대기오염물질과는 다른 물리∙화학적 특징을 가지고 있는데, 물에 난용성이기 때문에 수용성 가스와는 달리 비에 의한 영향을 거의 받지 않고, 대기 중에서 CO2로 산화되기 어렵다. 또한, 다른 물질에 대한 흡착현상을 일으키지도 않으며, 다른 오염물질과 유해한 화학반응을 일으키지도 않는다. 그러나 일산화탄소는 헤모글로빈과의 결합력이 산소보다 250-300배 높아 카복시헤모글로빈(carboxy hemoglobin)을 형성하여 혈액의 산소 전달기능을 방해한다.


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