대기환경기사 원인 물질 — 광화학 반응의 질소산화물·휘발성유기화합물과 2차 생성물

질소산화물은 생성 순서가 핵심이다. 고온 연소 과정에서 공기 중 질소와 산소가 반응하면 처음 생기는 것은 이산화질소(NO2)가 아니라 일산화질소(NO)이고, NO2는 NO가 대기 중에서 산화되면서 만들어진다. 연소 초기 생성물을 NO2로 적어 놓은 선지가 대표적인 함정이다.

스모그는 원인 물질로 갈린다. 로스앤젤레스형 스모그는 자동차 배기가스 등 석유계 연료에서 나온 질소산화물(NOx)과 탄화수소계 물질이 강한 햇빛을 받아 일어나는 산화형(광화학) 스모그다. 습도가 낮고 햇빛이 강한 조건에서 잘 발생하고, 주로 여름철 아침에 위쪽이 따뜻하고 아래쪽이 차가운 침강 역전층이 형성되어 오염물질이 갇힌다. 반대로 복사 역전은 지표면이 밤사이 냉각되어 겨울철에 생기는 조건으로, 환원형인 런던 스모그 쪽 이야기다 — 두 스모그의 역전 조건을 맞바꾼 선지가 단골이다.

오존은 원인 물질이 아니라 결과 물질이다. 태양 자외선 아래에서 질소산화물과 휘발성유기화합물(VOCs)이 반응해 생성되고, 이때 태양빛의 강도와 이산화질소 대 일산화질소의 비율, 반응성 탄화수소 농도가 생성 속도를 좌우한다. 이런 광화학 반응으로 새로 만들어지는 2차 오염물질에는 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 질산메틸 같은 질산에스테르류, PAN 등이 있다. 반면 프로판(C3H8)처럼 연료에서 직접 배출되는 물질은 1차 오염물질이라 2차 목록에 넣으면 틀린다. 광화학 반응을 일으키는 에너지원은 자외선처럼 파장이 짧고 에너지가 큰 빛이며, 900nm 이상의 장파장은 에너지가 부족해 반응을 이끌지 못한다.