[1] 대기·기후와 건강

1. 대기의 이해

1) 공기의 개념

① 대기란 지구 중력에 의해 지구를 둘러싸고 있는 기체로 보통 공기라고 함

② 공기의 구성

③ 공기의 자정작용 기전

2) 공기의 조성과 성상

(1) 산소(O₂)

① 호흡작용에 절대적으로 필요하고 헤모글로빈과 결합하여 영양공급

② 1회 호흡 시 4~5%의 산소가 소모되어 1일 약 0.52 ㎘ 필요

③ 인체가 적응할 수 있는 산소의 허용범위는 15~50%이며, 21%보다 높은 산소를 장시간 흡입 시 산소중독 유발, 10% 이하면 호흡곤란 초래

(2) 질소(N₂)

① 정상기압에서는 호흡 시 폐를 통해 들어와 그대로 나가므로 생리적인 작용을 하지 않는 불활성 기체

② 이상 고기압일 때(마취, 의식 상실 등), 고기압에서 정상기압으로 복귀할 때 문제(잠함병)가 됨

(3) 이산화탄소(CO₂) 15 24

① 무색, 무미, 무취의 비독성 가스로 유기물이 연소하며 방출

② 실내공기오염의 지표로 사용: 이산화탄소의 실내 위생학적 최대허용량(서한도)는 1,000 ppm(0.1%)

③ 지구 온난화를 일으키는 대표적인 온실가스 

(4) 일산화탄소(CO)

2. 기후의 이해

1) 온열요소(체온에 영향을 주는 요소)의 이해

(1) 기온

① 대기의 온도를 말하며, 인간이 호흡하는 위치인 지상 1.5 m에서 주위 복사온도를 배제한 상태에서 측정한 온도로 대기권에서는 고도 100 m마다 0.6~1.0℃ 낮아짐

② 일교차

• 하루의 최고기온과 최저기온의 차이로 기후의 지표로 매우 중요

• 일교차가 큰 순서: 사막 ＞ 산악분지 ＞ 내륙 ＞ 해안 ＞ 산림

③ 연교차

• 1년 동안의 최고기온과 최저기온의 차이

• 연교차가 큰 순서: 한대지방 ＞ 온대지방 ＞ 열대지방

(2) 기습

① 대기 중에 포함된 수분의 양

② 습도가 높으면 불쾌감을 주고, 습도가 낮으면 쾌적한 느낌

(3) 기류

① 바람은 실외에서는 주로 기압의 차이로 발생하며, 실내에서는 온도의 차이에 의해 발생

② 기류의 강도를 풍속이라 하며, 0.5 m/sec 이하는 인간이 느낄 수 없는 불감기류, 0.1 m/sec 이하는 무풍상태

③ 쾌적기류: 실내는 0.2~0.3 m/sec, 실외는 1.0 m/sec

④ 실내에서는 카타한란계로, 실외에서는 풍속계로 측정

⑤ 인체의 방열작용 및 신진대사 촉진과 관계되며, 대기의 확산과 희석을 일으킴

(4) 복사열

① 대류를 통해 열이 전달되지 않고 열이 직접 이동하는 것을 말함

② 발열체로 부터 느끼는 온감 (예 햇빛을 직접 받는다든지 난로 가까이에 있을 때 실제 온도보다 더 따뜻하게 느끼는 것이 복사열로 인한 것)

③ 발열체와의 거리의 제곱에 비례하여 온도가 감소하며, 흑구온도계를 사용하여 측정

2) 온열지수

•온열요소들의 복합적인 작용에 의해 만들어지는 객관적인 값을 평가하는 지수

•온열지수는 모두 본질적으로 경험적인 감각을 기준으로 함

(1) 감각온도(effective temperature) 14

① 체감온도, 실효온도라고도 함

② 기온, 기습, 기류 3인자가 종합하여 인체에 주는 온감을 표시한 지수

③ 포화습도(습도: 100%), 정지공기(기류 0 m/sec, 무풍) 상태에서의 온도 표시

(2) 불쾌지수(discomfort index, DI)

① 기온과 기습의 영향으로 인간이 느끼는 불쾌감

② 기류와 복사열을 고려치 않아 실외의 DI 산출 시 잘 맞지 않음(만약 1 m/sec의 바람이 분다면 체온이 2℃ 정도 내려가 DI가 낮아지는 효과)

③ 고온다습할수록 높고, 동양인이 서양인에 비해 낮음

(3) 카타냉각력(cooling power)

① 기온, 기습, 기류의 세 가지 요소가 종합하여 인체의 열을 빼앗는 힘

② 카타온도계로 불감기류에 대한 미세한 기류 현상을 포착할 수 있어 실내기류 측정계로도 사용

3. 대기오염 물질

1) 물리적 성상에 따른 분류

(1) 가스상 오염물질

① 오존

② 아황산가스

③ 이산화질소

④ 일산화탄소

⑤ 휘발성유기물

⑥ 온실가스(이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황)

(2) 입자상 오염물질

① 먼지(총부유분진, 호흡성 먼지, 미세먼지)

② 중금속

③ 탄화수소류

④ 바이오에어로졸

2) 생성과정에 따른 분류

(1) 1차 오염물질

① 대기오염물질 중에서 오염원에서 바로 대기로 배출되는 물질

② 황산화물, 질소화합물, 일산화탄소, 이산화탄소, 탄화수소, 휘발성유기화합물 등

(2) 2차 오염물질 18

① 1차 오염물질이 대기 중의 온도, 농도, 물질의 종류 등 여러 가지 요인에 의해 새롭게 생성하는 물질

② 광화학적 반응에 의한 스모그와 광화학 오염물질(O₃, 알데히드, PAN: peroxyacetyl nitrate)류 등

4. 대기오염 피해

1) 대기오염 피해의 특징

① 대기오염과 관련된 피해는 오염물질의 농도와 폭로시간에 비례하여 커진다.

② 단일오염물질보다 혼합오염물에 노출되면 상승작용으로 피해의 정도가 증가된다.

③ 노년층과 유아의 피해가 커진다.

④ 피해지역은 주택지역보다 공장지역 주변에서 많이 발생하고 풍속이 낮고, 기온역전이 많은 날에 피해가 증가한다.

2) 대기오염이 미치는 영향

(1) 기온역전 14

대류권 내에서는 고도가 높아짐에 따라 기온이 감소하는 것이 일반적이나 고도가 상승되어도 대기의 기온이 높아지는 기온역전 시에는 수직 확산이 일어나지 않고, 대기가 희석 되지 않아 오염된 것이 축적되어 대기오염이 악화되는 현상으로 광화학 스모그 형성

(2) 스모그

스모그는 영어의 smoke와 fog를 합성한 말로 지상에서 배출되는 연기, 먼지 등 불순물이 대기 속으로 사라지지 못하고 쌓인 채 지상 300 m 안팎의 공중에 떠 있는 현상으로 시야 를 흐리게 하고 공기를 탁하게 함

◈ 스모그 사건의 두 가지 형태

(3) 열섬현상(heat island effect) 17

① 도심의 온도가 대기오염이나 인공열 등의 영향으로 주변지역보다 높게 나타나는 현상

② 열섬이 발생하는 가장 큰 원인은 공장의 매연, 자동차 배기가스, 냉·난방기기 가동에 의한 인공열의 발산

③ 여름철에는 열섬현상이 반복되면서 해가 진 뒤에도 대기온도가 떨어지지 않는 열대야 현상이 나타남

④ 냉·난방연료 및 자동차의 사용을 줄이고 도심에 공원·녹지 등을 충분하게 조성

(4) 온실효과(greenhouse effect)

① 온실효과란 대기 중의 수증기와 이산화탄소 등이 온실의 유리처럼 작용하여 지구 표면의 온도를 높게 유지하는 효과를 말하는 것으로 지구온난화현상을 가속화하여 기상이변과 같이 환경에 커다란 변화 초래

② 온실효과를 일으키는 이들 가스를 온실가스라고 부름: 교토의정서 규제대상 6대 온실가스는 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH_​4), 아산화질소(N₂O), 수소불화탄소(HFC_S), 과불화탄소(PFC_S), 육불화황(SF₆)이며, 이 중 특히 이산화탄소는 전체 온실효과의 65%를 차지

(5) 오존층 파괴

① 오존층은 고도 20~30 km에 존재하며, 지상에 도달하여 인체 및 생태계에 유해한 역할을 하는 태양의 자외선을 차단시키는 역할

② 오존층 파괴 시, 유해 자외선이 지구에 직접 도달되어 유전자가 파괴되면 피부암, 백내장 등 유발, 동식물 피해, 지구온난화에도 영향을 줌

③ 오존층 파괴의 주요 요인은 프레온가스(CFCs), 이산화탄소(CO₂), 메탄가스(CH₄), 아산화질소(N₂O) 등

(6) 산성비(acid rain)

① 공장이나 자동차 배기가스에서 배출된 황산화물과 질소산화물이 대기 중 산화되어 황산, 질산으로 변환되면서 강산성의 산성비 혹은 산성안개 형성

② 호수나 하천의 산성화로 인한 생태계의 교란을 일으켜 물고기를 떼죽음에 이르게 하고, 금속류나 석조물을 부식시켜 문화재와 재산상의 손실, 농작물과 삼림 피해

5. 대기오염 대책

1) 대기환경기준

① 아황산가스(SO₂)

② 일산화탄소(CO)

③ 이산화질소(NO2)

④ 오존(O₃)

⑤ 납(Pb)

⑥ 벤젠

⑦ 미세먼지(PM-10)

⑧ 미세먼지(PM-2.5)

2) 오존주의보 발령기준과 조치내용

3) 대기오염방지 대책

① 연료 대책: 청정연료 사용 의무화, 저황유의 공급 확대, 지역난방 시스템 확대 등

② 오염 방지 기술의 향상과 보급

③ 대기오염 방지에 대한 지도·계몽 및 법적 규제

④ 오염자 부담 원칙의 적용

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