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Chemical Characteristics of Acidic Gases and Inorganic Fine Aerosols Observed in Seoul, Korea
인희진,박순웅,구본양 한국기상학회 2004 Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences Vol.40 No.3
휘발성 산성 가스물질과 에어로솔 사이의 열역학적 평형의 특성을 연구하기 위해 서울대학교 관측노장에서 1999년 3월부터 2000년 2월까지 1년 동안 ADS(Annular Denuder System)를 이용하여 일일(오전10시부터 익일 오전10시까지 24시간) 단위로 공기 샘플링을 하였다. 가스와 에어로솔이 각각 차지하는 질량을 분석하기 위해 가스-입자상 평형모델인 SCAPE 모델을 이용하였다. 가스상 물질인 SO2, HNO3, HCl, NH3의 연평균 농도는 각각 6.67 ㎍m-3, 1.43 ㎍m-3, 1.30 ㎍m-3, 1.50 ㎍m-3 이었고 에어로솔상 물질인 SO42-, NO3-, Cl-, NH4+의 연평균 농도는 각각 4.80 ㎍m-3, 4.66 ㎍m-3, 0.79 ㎍m-3, 2.84 ㎍m-3 이었다. SO2의 농도는 겨울에 최고치를, 여름에 최저치를 나타냈으며 NH3와 HNO3의 농도는 여름에 최고치를, 그리고 겨울에 최저치를 나타내는 뚜렷한 계절적 변화 양상을 보였다. 반면에 SO42-와 NO3-의 농도는 별다른 계절적 변화 양상을 보이지 않았다. 휘발성 가스상 물질인 NH3, HNO3, HCl의 농도는 기온과 양의 상관관계를 보였으나 에어로솔 물질의 농도는 기온과 음의 상관관계를 나타내었다. 관측된 NH4+, NO3-, Cl-의 농도는 평형모델로 계산한 농도와 그 상관계수가 각각 0.98, 0.93, 0.75로 아주 잘 일치하였다. SO42-와 NO3-의 농도는 액상상태로 NH4+와 거의 평형을 이루고 있었으나, 겨울철에는 고체상으로도 존재하였다. 에어로솔의 농도와 에어로솔에 포함된 수분 함량의 총합은 가을에 최고치를 나타내었다. Thermodynamic equilibrium characteristics between volatile acidic gases and aerosols are investigated using the daily samples taken by an annular denuder system in Seoul, Korea for one year from March 1999 to February 2000. A multi-component gas-aerosol equilibrium model (SCAPE) is employed to predict the partitioning of mass between gas and aerosol. The annual mean concentrations of SO2, HNO3, HCl and NH3 in the gas phase are found to be 6.67 ㎍m-3, 1.43 ㎍m-3, 1.30 ㎍m-3 and 1.50 ㎍m-3, respectively, whereas those of SO42-, NO3-, Cl- and NH4+ in the aerosol phase are 4.80 ㎍m-3, 4.66 ㎍m-3, 0.79 ㎍m-3, and 2.84 ㎍m-3, respectively. SO2 (maximum in winter and minimum in summer), NH3 and HNO3 (maximum in summer and minimum in winter) concentrations show remarkable seasonal variations, while SO42- and NO3- concentrations do not. The concentrations of volatile gas species (NH3, HNO3, HCl) are positively correlated with temperature, whereas aerosol species show negative correlations. The observed ammonium, nitrate and chloride concentrations agree well with the equilibrium concentrations with correlation coefficients of 0.98, 0.93 and 0.75, respectively. Sulfate and nitrate are found to be nearly balanced with ammonium in the aqueous phase except in winter, when the solid phase aerosols exist. The total aerosol concentrations and aerosol water contents are found to have maximum values in autumn.