산성 강우

□ Acid Deposition이란?

 

• 대기로부터 강하된 산성물질

 

1) Wet deposition(precipitation, acid rain ; 산성강우)

- 산성물질이 용해되어 강우로 내리는 경우 (pH<5)

 

2) Dry deposition

- 산도 증가를 일으킬 수 있는 물질들이 기체 혹은 입자 상태로 강하하는 경우

 

- 바람 등에 의해 이동하기도 하며, 산성강우 등에 씻겨 산성강우를 보다 산성화시킬 수 있다.

- 안개, 구름 등에서도 올 수 있다.

 

 

□ 오염되지 않은 강우의 pH?

 

• 오염되지 않은 강우의 pH는 약 5.6정도로 약간 산성이다.

 

• 이는 CO2의 용해에 기인

 

CO2(g) + H2O(aq) → H2CO3(aq)

H2CO3(aq) → H+(aq) + HCO3-(aq)

 

⇒ CO2(g) + H2O(aq) → H+(aq) + HCO3-(aq)

 

 

□ 산성강우의 원인

 

• 화석연료의 연소에서 주로 기인된 이산화황(SO2) 및 산화질소(NO)로부터 기인

 

1) 질산생성반응

 

4NO + 3O2 + 2H2O → 4HNO3

 

2) 황산생성반응

 

2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4

 

☞ 이산화황은 화석연료인 석탄내 황철석(FeS2)의 산화작용으로부터 유래

 

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

 

☞ 1000 MW 석탄화력발전소

→시간당 700 ton 석탄 연소

→시간당 56 ton SO2 방출

→연간 490,560 ton SO2 방출

 

• 화석연료 이외의 황(Sulfur) 기원

1) 화산분출물

2) 미생물 및 식물

3) 선광과정

 

2NiS + 3O2 → 2NiO + 2SO2

 

 

□ 산성강우의 기록

 

• 1800년대 중반 영국의 Robert Angus Smith라는 사람이 처음 인지

• 1950년대 스웨덴의 과학자들이 pH 5.2보다 낮은 강우를 관찰

• 1960년대 북동부 미국에서 낮은 pH의 강우 관찰

 

 

□ 산성강우의 영향

 

• 수중생물에의 영향

- 수중생물들의 수가 급감함(북부유럽 및 미국 북동부)

- 199년대 스웨덴의 14,000여개 호수에서 산도에 민감한 어류가 살수 없게되고, 2,200여개 호수에서는 수중 생물들이 거의 멸종함.

 

• 산림 생태계의 영향

- 나뭇잎과 가지들은 직접 영향을 받음

- 토양의 산성화

→토양의 CEC 및 BS(염기성원소 포화도)의 감소

→토양의 완충능력 감소

→토양의 영양분원소 유출, 식물에의 공급능력 상실

→식물에의 Al-독성현상

→H+ 및 Al3+ 이온의 유출증가

→수중생물에의 Al-독성현상

 

- 유럽의 산림이 광범위하게 악영향을 받음

- 독일의 fir trees의 75%가 영향을 받음

 

• 인조건축물 등에의 영향 - 건축물 등을 용해시킴.

 

□ 산성강우의 자연 정화

 

• 지표수의 자연정화

- 물속의 Bicarbonate(HCO3-) 및 Carbonate(CO32-) 양에 의해 결정됨.

 

- 토양 및 하부 암석에 석회석과 같은 탄산염암이 있을 경우 부분적으로 중화가 됨.

 

CaCO3 + H2SO4 → Ca2+ + SO42- + HCO3- + H+

 

- 이같은 토양에서의 정화는 수중생물계의 산성화를 늦추는 역할을 한다.

 

 

□ Al-Toxicity(독성현상)

 

• 토양에서의 Al/(Ca+Mg)의 비가 1을 초과할 경우 식물들은 영양원소를 흡수할 수 없게 됨.

• 토양산성화의 진행에 따라 수중으로 방출 H+ 및 Al3+ 이온의 증가로 수중생물에도 독성현상을 일으킬 수 있다.