서울시에 산성비가 내리고 있다. 이때 산성비의 기준이 되는 pH는?
- 7.0 이하
- 6.5 이하
- 5.6 이하
- 4.5 이하
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문항은 산성비 판정 기준이 되는 pH 값을 묻고 있다. 자연 상태에서 이산화탄소 평형에 의해 형성되는 빗물의 pH는 약 5.6이고, 이보다 낮은 값을 산성비로 본다.
산성비는 중성인 순수한 빗물(pH 5.6)보다 더 산성이 강한 비를 의미한다.
개념 한 쪽
대기환경관리 산성비 — 원인 물질과 pH 계산
산성비는 대기 중 오염물질이 물과 반응하여 산성도를 띠는 빗물을 말한다는 점을 기준으로 이해한다. 주된 원인 물질과 pH와 수소이온농도의 관계를 중심으로 핵심 내용을 정리한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「원인 물질의 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 산성비 기준 판정 | 1 | 빗물의 pH와 산성비 기준(5.6)을 비교하여 판정하기 |
| pH와 농도비 계산 | 1 | pH 차이로부터 수소이온농도의 배수 관계를 계산하기 |
| 스모그 원인물질 구분 | 1 | 역사적 스모그 사건의 공통 원인 물질을 고르기 |
뜻
산성비는 대기 중 이산화황(SO2)이나 질소산화물(NOx) 등이 물과 반응하여 산성을 띠는 빗물을 의미한다. 이들 가스는 대기에서 수용성 이온으로 변환되어 강수에 포함되면 빗물의 pH를 낮춘다는 점을 핵심으로 삼는다.
역사적 대기오염 사건들인 런던 스모그, 뮤즈계곡, 도노라 사건은 공통적으로 석탄 등 화석연료의 연소에 따른 이산화황과 분진의 고농도 축적이 주요 원인이라는 점을 설명한다. 런던 스모그의 경우 무풍·저온·고습 및 대기 안정화(역전층 형성)가 결합되어 오염물질이 지표면 근처에 갇혔다고 기술한다.
대기 중 특정 가스의 화학적 성질과 환경 조건의 상호작용이 피해를 좌우한다는 점을 강조한다. 예컨대 SO2는 수분과 반응해 산성을 띠므로 습도가 높을 때 금속 부식과 건축물 손상 등 재산상 피해가 커진다는 점을 설명한다.
pH는 수소이온농도의 음의 상용로그로 정의되며, pH 차이는 수소이온농도의 배수 관계로 바뀐다는 원리를 명확히 한다. pH 차이 1은 수소이온농도 10배 변화를 의미하고, 0.5 차이는 √10배(약 3.16배) 변화를 의미한다는 계산 원리를 제시한다.
대기오염 유형을 구분할 때 런던형 스모그는 석탄 연소 유래의 SO2와 안개가 결합한 황산형 스모그이며, 로스앤젤레스형은 자동차 배출가스의 NOx와 탄화수소가 관여하는 광화학 스모그라는 구분을 명시한다.
예제
문제에서 기준 pH가 5.6이고 측정값이 5.1일 때 수소이온농도의 비를 묻는다면 pH 차이는 0.5이므로 농도비는 10^0.5가 된다. 10^0.5는 √10과 같아 약 3.16배가 되므로 측정된 빗물의 수소이온농도는 기준에 비해 약 3.2배 높다고 판단한다.
산성비의 기준값을 묻는 문제에서는 순수한 빗물이나 대기 중 이산화탄소 평형 상태의 빗물 pH 5.6을 기준으로 삼아 pH 5.6 이하를 산성비로 정의한다고 답한다.
대기오염 사건의 공통 원인 물질을 묻는 문제에서는 런던·뮤즈계곡·도노라 사건 모두 석탄 연소에서 기원한 이산화황(SO2)과 분진이 주요 원인이라는 연결고리를 사용하여 정답을 선택한다.
대표 기출 3문항
굴뚝에서 배출된 연기형태 중 대기가 불안정하여 난류가 심할 때 발생하고, 오염물질의 연직 확산이 커서 굴뚝부근의 지표면에서는 국지적, 일시적인 고농도현성이 발생되기도 하며, 일반적으로 지표면이 가열되고 바람이 약한 맑은 날 낮에 주로 일어나는 형태는?
- 훈증형
- 지붕형
- 원추형
- 환상형
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문항은 굴뚝 연무 형상 가운데 대기가 불안정하고 난류가 심해 연직 확산이 커서 지표면에 국지적 고농도가 나타나는 유형을 묻고 있다. 대기 불안정시 강한 상승류와 난류로 인해 배출물이 수직으로 확산되며 환상형(일부 문헌에서는 원뿔형과 구분되기도 함)의 특성이 이러한 현상과 일치한다.
환상형은 대기불안정 시 발생하며 지표면 고농도 현상을 유발하는 특징이 있다.
대기오염물질의 확산과 관련있는 스모그현상과 기온역전에 관한 내용으로 가장 거리가먼 것은?
- 로스앤젤레스 스모그사건은 광화학스모그에 의한 침강성 역전이다.
- 런던스모그 사건은 주로 자동차 배출가스 중의 질소산화물과 탄화수소에 의한 것이다.
- 방사성역전은 밤과 아침사이에 지표면이 냉각되어 공기온도가 낮아지기 때문에 발생한다.
- 침강성역전은 고기압권내에서 공기가 하강하여 생기며, 넓은 범위에 걸쳐 시간에 무관하게, 장기적으로 지속된다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 이 문제는 스모그 유형과 기온역전의 특성 가운데 사실과 거리가 먼 설명을 찾는 것이다. 런던 스모그는 주로 석탄 연소로 인한 이산화황 및 미세먼지(황성분)에 의해 발생했으므로 자동차 배기가스의 질소산화물·탄화수소에 의한 광화학 스모그와는 원인이 다르다.
런던 스모그는 석탄 연소로 인한 이산화황과 안개가 주원인이며 질소산화물 주원인은 아니다.
자주 묻는 물음
- 산성비의 기준 pH는 무엇인가?
- 산성비의 기준 pH는 대기 중 이산화탄소와 평형 상태인 순수한 빗물의 pH인 5.6이며, 이 값 이하의 빗물을 산성비로 정의한다.
- pH 차이가 0.5일 때 수소이온농도는 어떻게 변하나?
- pH가 0.5 낮아지면 수소이온농도는 10^0.5배 즉 √10배로 약 3.16배 증가한다.
- 런던 스모그와 로스앤젤레스형 스모그의 주요 원인 물질 차이는 무엇인가?
- 런던형 스모그는 석탄 연소로 인한 이산화황(SO2)과 분진이 주원인이고, 로스앤젤레스형 광화학 스모그는 자동차 배출가스의 질소산화물(NOx)과 탄화수소(HC)가 주원인이다.
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