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산성비
산성비(酸性雨, Acid rain)는 고농도의 황산과 질산 따위의 산성을 강하게 포함하는 비를 말한다. 수소이온농도지수(pH)가 5.6 이하의 비로서 석탄이나 석유가 연소할 때 생기는 황산화물 및 질소 산화물이 비에 녹아 일어난다. 육지와 물을 산성화하고 토양을 변질시키며, 삼림을 말라 죽게 하는 등 생태계에 나쁜 영향을 준다.
개요
산성비는 공기 중에 있는 생명질이 비와 만나면서 결합하여 산성화된 비를 뜻한다. 산성비는 식물, 물속 생물, 그리고 건물에 해롭다. 산성비는 주로 대기 내에서 반응하는 산성을 생성하는 황산과 질소 혼합물이 인간에 의한 방출로 유발된다. 근년의 많은 정부들이 이들 방출을 감축하는 법을 도입하고 있다. 일반적으로, 비의 pH는 5.6 정도로 약산성이다. 화학 물질과 결합한 비는 비의 산성도를 강화시키고, 이런 산성비가 지면에 떨어질 경우에 건축물들을 녹이거나 강과 호수의 동물들을 죽일 수 있다. 산성비는 식물, 물고기, 토양 등에 안 좋은 영향을 미친다. 일반적인 비의 pH는 5.6~6.4로 약산성이다. 대기 중의 이산화탄소가 수증기와 결합하여 약산인 탄산을 형성하기 때문이다.
대기오염물질 중에는 질소산화물과 황산화물이 있다. 이들이 대기 중에서 수증기와 만나면 황산이나 질산으로 변한다. 이처럼 매우 강한 산성을 띤 물질이 비에 흡수되어 내리는 것을 산성비라 한다. 대한민국에서는 수소이온농도(pH)가 5.6 미만의 산성을 띨 때 산성비로 부른다. 일부 국가에서는 pH 5.0 이하인 비를 산성비로 정의하기도 한다. 산성비를 만드는 물질은 두 가지 경로로 배출된다. 먼저 화산폭발, 산불, 해염입자(海鹽粒子) 등의 자연적인 배출원으로 인한 것이다. 발전소, 공장, 자동차, 주택 등에서 인위적으로 배출되는 화학물질도 있다. 산성비의 가장 큰 원인은 인위적인 배출이다. 황산화물이나 질소산화물은 대기로 배출된 후 장거리 이동이 가능하다. 따라서 최근에는 중국에서 배출된 오염물질이 대한민국까지 날아와 산성비를 만들기도 한다. 산성화에 가장 큰 영향을 미치는 오염원은 황산이온물질이다. 그 다음이 질산이온이고 염산이온의 영향이 가장 작다.[1][2]
상세
산성비는 산성을 띠는 비로서 대기 중에 부유하는 어떤 물질이 비에 녹아들면 화학 반응에 의해 황산, 질산, 염산 등의 산으로 변하여 빗물의 pH가 5.6 미만이 되는 현상을 말한다. 일반적으로 pH 7 미만이 산성이지만 강수의 경우엔 pH 7~5.6일 때를 산성비라고 하지 않는데, 자연적으로 존재하는 이산화 탄소 등이 비에 포함되어 원래 산성을 띠기 때문이다. 따라서 산성비는 비정상적으로 강한 산성을 띠는 강수에만 산성비로 구분짓는 것이다. 약한 산성을 띠는 비 정도로는 환경에 막대한 영향을 끼치기 어렵지만, 강산을 유발하는 물질로 오염된 대기로 인해 강한 산성을 띠게 된 비는 토양의 급격한 산성화나 대리석 등 축조물 부식 등 영향을 크게 준다.
토양 같은 경우는 식생에 매우 중요한 역할을 하므로 산성과 염기성의 완충 능력을 가지고 있지만 산성비에 의해 급격히 산성화되면 균형이 깨어지고 인류가 식량을 생산하지 못하게 되는 피해를 준다. 수중 생태계도 파괴시키는데 용존 무기 성분 조성을 변화시켜 영향을 줄 수 있다. 장기적으로는 산성비에 의해 강산의 공급 과잉으로 물과 토양의 완충 능력을 무너뜨리는 것이다. 호수 밑바닥에서 유해 중금속이 용탈되면 수중 생태계에 영향을 준다. 알루미늄이 호수에 유입되면 어류는 점액을 지나치게 분비하도록 자극을 받게 되고, 과다 분비된 점액은 아가미를 막아 질식할 수 있다(호흡기 장애). 또 식물 플랑크톤과 수생 식물에 영양분으로 공급되는 인산염과 결합하여 영양분으로서의 가치를 떨어뜨린다. 또 한 형태는 메틸 수은(CH3Hg)의 독성 농도를 높여 물고기에게 피해를 입힌다. 호수가 지나치게 산성화하면 호수 바닥에 침전물의 형태로 존재하는 낮은 독성 상태의 무기 수은을 메틸 수은 등 고도로 독성이 있는 유기 수은으로 전환한다.
수은 등의 중금속은 동물 지방에 잘 녹아들어 생물 농축을 일으킬 수 있다. 먹이 연쇄와 먹이 그물을 통해 전체 수생 생태계에 영향을 미친다. 이와 함께 식물성, 동물성 플랑크톤, 부착 조류, 수생 식물 및 저서생물들의 조성이 바뀌고 단순화되어 호수와 물이 아주 맑아져 깨끗한 호수와 구별하기 어렵다. 유기물 분해가 되지 않아서 물고기가 떼죽음당하기도 한다. 인체로 인한 피해로는 인간 호흡기 질병(bronchitis, asthma)을 일으킨다. 우선 직접적으로 눈이나 피부를 자극하여 불쾌감이나 통증을 일으킬 수 있다. 산성비 속에 포함된 질산 이온은 몸속에서 발암성인 니트로소 화합물로 변한다는 것이 알려져 있으며 위암 발생과 관계가 있다. 가장 유명한 사례로 스칸디나비아반도의 국가들은 산업 혁명이 일어난 영국에 의해 자그마치 100여 년 동안이나 산성비 피해를 본 바가 있다. 이와 비슷한 종류로는 산성 눈, 산성 안개 등이 있다. 전자의 경우 직접적으로 접촉하지 않으면 된다지만 후자의 경우 동물의 호흡기에 직접적으로 타격을 주므로 최소한 동물의 호흡기에 흡입될 가능성은 적은 산성비보다도 위험하다.
'산성비를 맞으면 대머리가 된다'는 대한민국에 존재하는 유언비어이다. 언론에서 환경 오염의 지표로 산성비와 그 피해가 거론되면서 인체에 대한 피해로 탈모를 들기 시작했고, 어느샌가 산성비는 대머리를 유발한다고 뇌리에 박혀버렸다. 산성비가 인체에 좋을 리는 없겠지만 대머리는 비약적이다. 국립환경과학원의 자료를 보면 전국 비의 연평균 pH는 4.3 ~ 5.8, 대도시의 경우 pH 4.4 ~ 4.8 정도이다. 산성비와 무관하게 머리카락을 젖은 상태로 오래 방치하는 것은 모발과 두피 건강에 좋지 않지만 아래 영상을 확인하면 산성비의 영향이 거의 없다는 것을 알 수 있다. 애초에 샴푸가 pH 5 정도의 약산성이다. 그렇기에 산성비 정도의 산도로는 대머리가 될 리가 없다.[3]
정의 및 원인
산성비는 화석 연료의 연소에 의해 생기는 황산화물(SOx)이나 질소 산화물(NOx) 및 대기중에 생성된 황산·황산염·질산염 등을 함유한 pH(수소 이온 지수) 5.6 미만의 비를 말한다. 넓은 의미로는 산성비라는 용어는 통상 비, 눈, 안개, 이슬 또는 마른 입자의 산성 성분의 누적을 의미하는데 사용되었다. 더 정확한 용어는 산성 석출이다. 증류수는 이산화탄소를 포함하지 않으며 7.0의 중성 pH를 지닌다. 이산화탄소와 물은 공기 중에서 반응하여 약한 산성의 탄산을 형성한다. 탄산은 그 후 물속에서 이온화하여 하이드로늄의 농도를 증가시킨다. 추가의 산성이 주요 공기 오염원의 반응에서 나온다. 주로 산화 황과 산화 질소가 공기 중에서 수증기와 반응하여 강한 산성을 형성한다.(황산과 질산) 이들 오염원의 주요 근원은 차와 산업 공정 그리고 전력 생산이다. 화산 폭발과 같은 자연적인 요인도 있다.[1]
자연적 원인
비의 산성화를 일으키는 자연적인 요인으로는 화산, 번개, 생물학적 요인 등이 있다. 화산이 폭발하면 대기 중에 이산화탄소, 이산화황, 수소, 질소, 황화수소 등 다양한 화학 물질을 포함 화산가스가 분출되고, 수증기와 결합하여 비의 산성화가 진행된다. 또한 번개에 의해 대기 중의 질소가 질산으로 바뀌어 산성화 되기도 하며, 생명체 내에서 합성된 화학 물질로 인해 산성비가 형성되기도 한다. 자연적인 요인으로 인한 산성화는 대부분 약하며, 강한 산성화 작용이 일어날 수도 있으나 지속시간이 매우 짧아 자연계에 큰 영향을 주지 않는다.
인위적 요인
비의 산성화를 일으키는 또 다른 원인은 인류 활동이다. 발전소, 공장, 자동차 등에서 화석연료를 연소시키면 황 산화물(SOx), 질소 산화물(NOx) 등이 생성된다. 화학 오염물질은 대기 현상에 의해 다른 지역으로 확장되고, 넓은 지역에 걸쳐 대기오염을 일으킨다.[4]
산성비의 피해
산성이 된 물은 여러 가지 경로를 통해 많은 생물에게 나쁜 영향을 미치는데 특히 산성에 약한 물고기 종류에서 그 영향이 제일 먼저 나타나 점차 다른 생물로 확산된다. 또한 땅에 산성 물질이 쌓이면 토양이 오염되어 그 땅에서 자라는 식물도 피해를 입는다. 이러한 산성비의 영향으로 세계 곳곳에서 삼림이 황폐화되고 하천이나 호수에서 물고기의 떼죽음 현상이 나타나고 있다.
미국과 유럽에서는 공업지대 주변에 있는 침엽수림이 말라죽었고, 독일에서도 1986년 당시 전체 삼림면적의 54%인 250ha가 피해를 입었다고 한다. 스웨덴은 2,500여 개 호수의 낚시터와 초지의 20%가, 미국은 전체 호수의 5분의 1 이상이 산성화되어 물고기가 살기 어렵게 되었으며 미국 북부 100여 개 호수에서는 연어가 멸종상태까지 이르렀다고 한다. 또한 산성비는 금속 철재와 콘크리트 등 건축구조물 그리고 고고학적 유물까지도 부식시켜 경제적·문화적으로도 큰 손실을 입히고 있다.[5]
- 지표수 및 수중 생물 : 산성비로 인해 지표수의 산성화가 진행되는 경우 수중 생물에게 악영향을 끼칠 수 있다. pH가 5 미만인 경우 물고기의 알이 부화할 수 없으며, 더 낮아지면 성체의 생존을 위협할 수 있다. 또한 호수, 강, 연못 주변에 서식하는 생물에게도 영향을 주기 때문에 결과적으로 생태계의 생물다양성이 감소하게된다.
- 토양 : 산성비는 토양에 서식하는 생물과 화학적 조성에 영향을 준다. 산성화로 인해 pH가 낮아지면 토양 속의 작은 미생물과 효소 등이 제 역할을 충분히 하지 못하고 죽거나 기능을 상실하게 된다. 또한 수소이온은 알루미늄과 같은 독성 물질을 놓고, 중요한 영양성분인 마그네슘 등을 추출해감으로써 지표에 서식하는 생물들에게 좋지 않은 영향을 준다.
- 인류 : 빗물에 희석된 산 자체는 너무 묽어 인류 건강을 직접적으로 위협하지 못한다. 그러나 황화수소 등 다른 물질과 상호작용하여 만들어진 화학물질은 공기 중을 떠다니며 천식, 기관지염 등의 폐질환을 일으키는 원인이 된다.
- 그 외 : 산성비는 석회암이나 대리암 등으로 만들어진 빌딩, 조각, 비석 등을 손상시킨다. 산성비가 칼슘을 포함하고 있는 암석과 만나는 경우 아래와 같은 반응에 의해 석고가 형성되어 손상의 원인이 된다. 또한 철, 구리, 동 등 금속의 부식을 일으키키도 한다.[4]
대한민국 산성비 피해
대한민국에서 산성비를 관측하는 곳은 기상청과 한국환경공단이다. 기상청에서는 충남 안면도, 제주 고산, 울릉도, 울진의 4개 지점에서 관측 중이다. 한국환경공단에서는 32개소에서 산성강하물 측정을 하고 있다. 한국의 산성비의 특징은 편서풍 지대에 위치하여 중국 오염물질의 영향도 많이 받는다는 점이다. 오염배출원이 없는 제주도, 서해안 등에 산성비가 관측되는 것은 중국의 영향으로 판단된다. 충남 태안 파도리의 경우 빗물의 연평균 pH가 1999년에 5.16이었으나 2011년에는 4.49로 떨어졌다. 2012년에는 4.7을 기록하기도 했다. 중국에서 이동해 오는 저기압에서 내린 비 중에 55%가 산성비라는 것이 좋은 예이다. 특히 공업지대인 산둥 반도와 상하이를 경유한 저기압의 경우 강한 산성비가 내린다.
대한민국 주요 도시에서 9년 동안 내린 빗물의 평균 산성도는 아래 표와 같다. 대한민국에서 내리는 비는 대부분 약산성 비이다. 가장 산성도가 강한 곳이 서울과 울산으로 나타나고 있다. 계절별로는 비가 많이 내리는 여름이 산성도가 가장 낮다. 빗물에 의한 자연세정(Wash out)효과 때문이다. 그러나 가을에 접어들면 비의 산성도가 급격히 증가하면서 연중 평균보다 높게 나타난다. 겨울은 산성도가 가장 높은 계절이다. 난방 등으로 황산화물과 질소산화물의 배출이 많아지기 때문이다. 서울에서 산성비가 가장 많이 내리는 지역은 한남동, 쌍문동, 방이동 등이다. 이들 지역은 산성비의 빈도도 잦고 다른 지역보다 강한 산성비가 내린다. 이들 지역은 모두 구릉지의 서쪽 사면인 풍상 측에 위치한다. 따라서 수도권에서 배출되거나 중국으로부터 날아오는 오염물질이 산 사면에 부딪혀 비교적 강한 산성비를 내리는 것으로 추정되고 있다.[2]
산성비의 대책
산성비의 피해에 대처하기 위해 1979년 각국을 중심으로 대기오염조약이 체결되었다. 스웨덴에서는 자국 내의 85,000개의 호수 가운데 18,000개의 호수에서 대부분의 어류가 멸종하였거나 급격히 줄어들고 있다. 1972년 유엔인간환경회의가 스웨덴의 스톡홀름에서 개최되었다. 이는 지구 환경의 위기가 전 세계의 공통 화제로 거론된 최초의 국제회의라고 할 수 있다. 스웨덴 정부가 자기 나라로 초청한 것은 산성비의 피해를 전 세계에 널리 알리기 위한 의도였다. 1996년 독일 식량농업산림부는 관찰 중인 5,000곳에서 산성비로 인해 나무의 60%가 나뭇잎 또는 침상엽을 잃어 손상받고 있음을 발견했다. EU 역내 숲의 상태를 조사해온 유럽위원회는 몇몇 특정지역들에서는 나무의 20%가 잎에 손상을 입은 사실을 찾아냈다고 밝혔다. 손상이 가장 광범한 곳은 중부유럽이다. 미국 뉴햄프셔주 하버드 브룩 시험림에서 지난 30년 동안 수행되어 1996년 발간된 연구결과에 따르면 미국, 캐나다, EU 국가들에서 이산화황 방출량은 줄어들었으나 지표수의 산성도는 기대했던 것만큼 줄지 않았다. 그 원인을 조사한 결과 산성 물이 토양의 기반이 되는 무기물 이온을 씻어내 결과적으로 완충효과를 줄이는 사실을 발견했다.[1]
동영상
각주
참고자료
- 〈산성비〉, 《네이버 국어사전》
- 〈산성비〉, 《학생백과》
- 〈산성비〉, 《학생백과》
- 〈산성비〉, 《위키백과》
- 〈산성비〉, 《지구과학산책》
- 〈산성비〉, 《나무위키》
- 〈산성비〉, 《지질학백과》
- 〈산성비〉, 《두산백과》
같이 보기
