우리는 지금 산성비를 맞고있다.

20세기에 들어 와서 세계적으로, 건축 구조물과 문화재, 예술품 등에 큰 손상을 주는 반갑지 않은 손님이 나타났다. 그 주범은 바로 산업 사회의 필연적인 부산물인 산성비이다. 아황산 및 황산, 황산과 염화나트륨이 반응 에서 생성된 HCl(g), 그리고 황산암모늄의 가수 분해 등은 빗물의 pH를 감 소시킨다. 유럽과 미국에서는 pH값이 5.0에서 낮게는 2.1까지의 산성비가 내리는 것을 흔히 볼 수 있다. 대기 중의 이산화탄소가 녹아 들어 탄산 H2CO3이 되기 때문에 자연 상태의 빗물의 pH값은 평균 5.6 정도이다. 현재, 대기 오염을 줄이기 위해 높은 굴뚝을 설치하나, 이로 인해 황산화물의 장거리 이동(1,000km 정도까지)으로 산성비가 국경을 넘어 강하하여 국가간의 분쟁을 일으키기도 한다. 첫째, 인간 호흡기 질병(bonchitis, asthma)을 일으킨다. 우선 직접적으로 눈이나 피부를 자극하여 불쾌감이나 통증을 일으킬 수 있다. 산성비속에 포함된 질산이온은 몸 속에서 발암성인 비트로소 화합물로 변한다는 것이 알려져 있으며 위암발생과 관계가 있다. 둘째, 식량 생산에 영향을 미친다. PH 5가 되면 쌀과 밀, 보리의 광합성이 저하되고, pH4에서 수확량이 저해된다. 무, 당근, 겨자, 채소 등도 PH4에서 수확이 감소되며 그 이하가 되면 많은 농작물의 잎에 피해가 일어난다고 보고된다. 셋째, 먹이 사슬을 통하여 알루미늄이나 중금속에 의한 장애를 일으킬 수 있다. 넷째. 예술적 가치가 있는 역사유적의 부식을 일으킨다. 석회암과 대리석으로 된 동상들의 손상은 매우 심각하게 나타난다. 수많은 동상과 기념물들은 과거 200년 동안 보다 최근 50년 동안훨씬 더 부식되고 있다. 뿐만 아니라 금속구조물 한 예로 다리의 부식률을 증가시킨다. 고가도로에서 시멘트가 녹아 콘크리트 고드름이 생기는 것도 한 예이다. 건물과 금속, 자동차, 고무, 가죽 제품 등도 경제적 손실이 따른다. 중국 전역이 산성비의 오염으로 고통을 받고 있으며 산성비로 인한 피해액은 연간 1100억위안(약 16조5000억원)에 달하는 것으로 조사됐다. 중국환경총국과 환경과학연구원 등에 따르면 중국이 석탄 등 화석연료를 사용 하는데 따라 발생하는 이산화황이 환경자정능력을 초과한 가운데 전국토의 3분 의 1이 산성비 오염에 시달리고 있다. 특히 전국 338개 도시 가운데 절반이 훨씬 넘는 63.5%가 심각한 대기오염에 상 태에 처했으며 양쯔강 이남 지역의 상태가 가장 심각한 것으로 나타났다. 세계 보건기구(WHO)의 통계에 따르면 세계 10대 오염 도시 중 중국 도시 7개가 포함 돼 있다. 중국은 산성비로 인해 농작물 수확이 감소되는 등 매년 1100억위안의 손실을 입고 있는데 이는 연간 국내총생산(GDP)의 2~3%에 해당하는 수치이다. 산성비로 인한 수질오염이나 건축물 부식 등은 피해액 산정에 포함되지 않았다. 이에따라 중국 당국은 오는 2008년 베이징 올림픽을 앞두고 환경오염국이라는 오명을 벗기 위해 환경개선의 일환으로 이산화황의 배출을 감소하는데 주력하기로 했다. 중국은 지난해의 경우 화석연료를 주로 사용하는 발전소 등에서 배 출하는 이산화황 배출량이 666만톤에 달했으며 2005년께는 186만톤으로 급증할 것으로 예상된다. 첫째, 식물 잎의 반점과 광합성 저해, 꽃잎의 색이 탈색되는 등 직접적인 피해를 준다. 그러나 대부분 심각한 영향은 여러 손상들에 더 민감해지게 만든다는 것이다. 그리고 산 정상에서 많이 자라는 특히 침엽수림의 경우 일년 내내 산성안개와 구름에 노출될 수 있다. 이러한 습한 조건은 산성에 강한 이끼들의 성장을 촉진하고, 이 이끼들이 나무 뿌리에 사는 마이코리자 곰팡이를 죽이는 형태로 나무들이 흡수할 영양물질을 감소시킨다. 둘째, 알루미늄이 용탈되는 경우 이것은 수용성으로 식물 뿌리에 영향을 주는데 수목이 뿌리를 통해 흡수하게 되면 잎이나 열매에 함유된다, 산성비의 영향을 받아 발육이 저하된 수목을 분석하면 알루미늄의 증가가 나타난다. 셋째, 산성물질이 다른 대기오염 물질 예를 들어 오존과 결합할 경우 나무들을 추위, 질병, 해충, 가뭄, 곰팡이 등의 스트레스에 더 민감하게 만든다. 비록 나무의 피해와 죽음이 이끼, 해충, 질병, 영양물질의 감소 등이 원인이지만 근본적인 원인은 대기오염 물질에 오랫동안 노출되어 있는 것과 산성부하를 견디어 온 토양으로 볼 수 있다. 우리는 흔히 현재 내리는 비는 산성비로 이 산성비를 맞으면 머리가 빠지게 되어 대머리가 된다고 이야기를 많이 한다. 과연 그럴 것인가. 산성과 알카리성을 나타내는 단위는 pH이다. pH의 범위는 0.0에서 14.0까지인데 증류수의 산성도가 pH7로 중성이며 7보다 작으면 산성이고 7보다 크면 알카리성이다. 오렌지 쥬스는 pH2정도이며, 식초의 경우 pH가 3정도이다. 산성비는 지역에 따라서 또는 계절이나 시기에 따라서 매우 다른 양상을 보이고 있으며 최근에서는 중국이나 기타 인접국에서 유입되는 월경오염물질에 따라 산성비가 전국적(농어촌, 산간지역을 막론하고)으로 내리고 있어 "숲의 AIDS"라고 불리울 정도로 숲에 대한 치명상을 입히고 있는 것이다. 여기 까지는 이미 과학적으로 규명이 된 상태이다. 그렇다면 대머리와는 어떠한 관계가 있는지는 현재까지 과학적으로 규명된 바가 없다고 한다. 식물과 토양에 많은 영향을 주며 수도관이나 건물을 부식시키고 대리석이나 화강암은 중화시켜 부식현상을 초래하고 있다. 그러나 사람이 자주 맞게 되면 머리나 눈썹이 탈색이 될 수 있다고 하는데 대머리와 아무런 상관 관계가 없다고 장담하는 사람도 없겠지만 직접적인 원인이 있다고 이야기 할 만한 아무런 과학적인 근거가 없다고 한다. 캐나다의 호수를 대상으로 연구한 학자들에 의하면 기후 온난화, 산성비, 성층권 오존층의 고갈과 자외선의 증가 사이에는 상호 작용이 일어나며 상호 작용 결과, 더 많은 양의 자외선이 호수를 통과해서 호수 생태계를 파괴하는 것으로 밝혀졌다. 이번 연구는 위의 세 가지 현상이 상호 연관되어 있음을 보인 최초의 것이라고 한다. 이번 연구를 주도한 과학자들은 1971년부터 1990년까지 20년 동안 캐나다 남부에 있는 온타리오 북서부 지방의 호수들을 대상으로 연구를 수행했다. 이 호수들이 위치한 지역은 아한대 수림(boreal forest)을 형성하고 있으며 북극 툰드라 지대 아래 지역과 스텝 지대, 초원 지대, 활엽수 지대보다는 위쪽에 해당하는 지역으로 북반구에 해당한다. 아한대성 호수는 지구에서 가장 많은 수를 차지하고 있는 호수 유형에 속한다. 추정한 바에 의하면, 이런 유형의 호수가 지구상에 아마도 2백만개 정도 있을 것이라고 한다. 예를 들면 세계에서 가장 큰 호수인 러시아의 바이칼 호수(Lake Baikal), 미국의 레이크 슈페리얼(Lake Superior)들이 이 유형에 속한다. 20년의 연구 기간 동안 온타리오 주변의 기후는 섭씨 온도로 1.6도 정도 따뜻해졌는데, 지구 온난화가 그 원인으로 지목되고 있기는 하지만 분명한 원인은 아직 밝혀져 있지 않다. 원인이 무엇이든지 간에 따뜻해진 기후는 호수 수질에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 20년 동안 호수 표면까지 다다른 자외선의 양도 10% 가량 증가했고, 그 원인은 성층권의 오존층이 얇아진 때문인 것으로 보인다. 같은 기간 동안 산성을 띤 비, 눈, 안개 때문에 호수 또한 더 산성화 되었다. 자외선, 기후 온난화, 산성비에 대한 영향을 항목별로 살펴보면 다음과 같다. 먼저 자외선 영향의 경우, 연구 대상 지역에 쪼여진 자외선에 의해서 호수 생태계에 매우 큰 변화가 초래된 사실이 이미 밝혀져 있는데, 같은 양의 자외선에 노출된 캐나다 동부 지역에서도 이미 비슷한 결과가 보고된 바 있다고 한다. 이 변화의 원인은 물론 자외선인데, 자외선은 호수 밑 수미터까지 침투해서 식물의 광합성을 저해하는 것으로 알려져 있다. 다시 말해서, 식물 플랑크톤과 같이 호수를 떠다니는 식물체들은 자외선의 양이 늘어나면 광합성 양이 줄어든다. 자외선이 호수 밑으로 더 깊이 침투하면 침투할수록 광합성 양이 더 줄어들게 되는 것은 당연하다. 광합성은, 잘 알려져 있는 것과 같이, 식물체가 태양 에너지를 사용하여 이산화탄소를 탄수화물로 전환시키는 과정으로 호수 생태계 먹이 사슬의 기초 부분을 형성한다. 자외선의 영향은 용존 유기 탄소량(DOC, dissolved organic carbon)에 대한 분석을 통해서도 확인할 수 있다. DOC는 가시 광선이나 자외선이, 아한대 지역과 북부 산림지대에 위치한, 호수로 침투하는 것을 막아 주는 방패막 구실을 한다. 따라서 DOC가 많이 존재하면 자외선의 해로운 영향으로부터 호수를 깨끗하게 유지할 수 있다. 반대로 물에 함유되어 있는 DOC의 양이 감소하면 호수를 침투하는 자외선의 양은 늘어난다. DOC는 자외선의 침투를 수십 센티미터까지 차단할 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한 자외선 침투량이 늘어나면 호수에 존재하는 미생물들이 피해를 받게 되는데 미생물이 줄어들면 DOC의 양도 연쇄적으로 줄어들기 때문에 악순환이 되풀이된다고 한다. 이를 도식화 하면 다음과 같다. 자외선이 DOC를 감소시킴 → 자외선이 더 깊은 호수 바닥까지 침투 → 미생물들이 피해를 받아 더 많은 DOC 고갈 → 자외선이 더 깊은 곳까지 침투 이번 연구 결과에 따르면 자외선에 의한 피해 요인으로 성층권의 오존층 고갈 이외에 다른 두 가지 요인이 더 있는 것으로 밝혀졌다. 기후가 따뜻해지거나 산성비가 내리더라도 DOC의 양이 감소한다는 것이 그것이다. 이 세 가지 요인들이 함께 호수에 대한 자외선 침투량을 증가시키는 것으로 나타났다. 기후가 따뜻해진 원인에 대한 명확한 결론이 이번 연구에서 밝혀지지는 않았지만, 기온 상승이 호수에 미친 영향에 대해서는 쓸만한 정보가 밝혀졌다. 지난 20년동안 기온만 상승한 것이 아니라 강수량도 25 호수, 강, 토양, 식물체에 의해 지표면에서 대기로 일어난 총 증발량)은 같은 기간 35% 늘었고 항상 물이 흐르던 시내도 간헐성(intermittent)으로 바뀌었다는 것이다. 강수량이 적어지면, 토양으로부터 호수로 유입되는 유기 화합물의 양도 감소하고 DOC도 감소한다. 지난 20년동안 온타리오주 북서부에 위치한 호수에서는 약 15-20%의 DOC가 감소했으며, 이로 인해 늘어난 자외선 양은 22-63%라고 한다. 산성비는 인간의 산업 활동 과정에서 만들어진 황산화물과 질산화물에 의해서 생기는데, 캐나다와 유라시아에 있는 호수에 가장 큰 위협으로 알려져 있다. 산성화를 유발하는 황 산화물 배출은, 캐나다의 경우, 50% 이상 감소한 것으로 알려져 있다. 21세기초부터 황산화물을 법적으로 감소시키려는 법안이 미국에서 통과된 상태다. 그러나 이같은 법률적 조치가 캐나다에 미칠 영향은 미국에서 얻게 되는 효과의 단지 반밖에 안된다고 한다. 산성비에 의한 DOC 감소는 기후 온난화에 의한 것보다 더 크다고 지난 20년 동안의 연구 결과는 말해 주고 있다. 과학자들이 가장 염려하는 것은 수질이 깨끗하고 수심이 얕은 시내와 연못의 경우 DOC가 조금만 감소하더라도 자외선에 의한 피해가 매우 커진다는 점이다. 물 속의 자연 생태계는 실내 실험 결과보다 산성화에 더 약하기 때문에 문제는 더 심각하다. 이번 연구 결과는 성층권 오존층 파괴에 의한 것보도 기후 온난화, 산성비에 의한 것이 자외선에 의한 피해에 더 큰 영향을 준다는 것을 명확하게 보여 준다. 태양 빛에 실려 오는 자외선은 물을 마르게 할 뿐만 아니라 물을 살균하는 작용까지 하게 되고 결국 수질을 망가뜨린다. 자외선은 미생물을 죽이는 강력한 살균제이기도 하므로 자외선 유입량이 늘어나면 생태계는 커다란 피해를 받게 된다. 이번 연구의 중요성은 호수 생태계 파괴에 기후 온난화, 산성비, 자외선 유입이 상호 작용을 한다는 것을 밝혀낸 것 이외에 인간이 야기한 환경 문제를 인지하는데 수십 년이 걸린다는 것을 보였다는 것이다. 이 연구를 수행한 학자들은 지금까지 밝힌 연구 결과에 비추어 과학 기술이 환경을 변화시키는 속도를 급속하게 떨어뜨리는 방법을 대안으로 제시하고 있다. 과학 기술의 빠른 발전을 꾀하는 여러 학자들에게 비난을 받을 만한 이런 주장에 대해서 그들은 자신들의 논리 근거를 제시하면서 글을 맺고 있다.

산성비가 뭐에요? 산성비 문제는 우리나라 국민이 모두 인식하고 있는 대기오염의 영향중 대표적인 것이다. 산성비에 대해서는 1853년에 Robert Angus Smith가 영국Manchester市 주변 빗물의 화학에 대해서 발표한 것이 처음인 것으로 알려져 있다.

산성비 문제는 우리나라 국민이 모두 인식하고 있는 대기오염의 영향중 대표적인 것이다. 산성비에 대해서는 1853년에 Robert Angus Smith가 영국Manchester市 주변 빗물의 화학에 대해서 발표한 것이 처음인 것으로 알려져 있다. 20세기에 들어서서 대기화학과 분석화학의 획기적 인 발전의 결과로 빗물의 산성도를 pH 로 표현하기 시작하였으며 1948년에 스웨덴의 Egner가 최초로 산성비 측정망을 설치하였다. 1961년 스웨덴의 Svante Oden은 지표수 측정망 을 운영하여 산성비의 원인이 대기오염물질의 장거리 이동임을 알아내고 빗물의 주요 이온과 산성도에 계절적 변화가 있음을 발표하였다. 그의 주장에 근 거하여 스웨덴은 1972년 유엔환경회의에서 산성비 에 대한 주장을 하였으며 그 이후로 산성비는 범지구적인 관심의 대상이 되는 용어로 부각되었다. 산성비 문제는 주로 지구환경 문제로 분류하고 있으나 엄격히 말하자면 지역환경 문제이다. 산성비의 원인물질로는 이산화황과 질소산화물을 들 수 있는데 이들 물질이 대기중에서 이동, 확산하면서 화학 적 물리적 변환을 일으켜 황산, 질산이 되어 빗물을 산화시킬 수 있는데 이를 산성비 현상이라고 한다. 산성비 현상은 배출원으로부터 수 천km 떨어진 곳에까지 미치는 것으로 알려져 있으며 따라서 산성비 문제는 다국간의 대기오염물질 장거리 이동이 문제가 된다. 특정 지역의 빗물의 산성도는 지역오염 과 대기오염물질의 장거리 이동이 복합적으로 나타난 결과이다. 산성비에 대한 피해에 대해서는 유럽과 북미대륙 에서 보고된 바 있으며 그 동안 많은 국가들이 참여하여 산성비의 영향을 밝히고 저감대책을 세우는 것을 목표로 한 많은 국제공동연구와 국제협약의 결과 로 대기오염물질 배출저감을 목표로 하는 국제협약이 체결된 바가 있다. 우리나라를 포함하는 동북아시아 지역의 대기오염 물질 배출량은 이미 앞서 언급한 서유럽과 북미대륙 과 비슷한 수준에 이르렀으며 향후에는 세계 최대의 대기오염물질의 배출지역이 될 것은 매우 명화한 사 실이다. 따라서 동북아지역의 산성비 피해를 방지 하기 위해서 산성비를 장기적으로 감시하는 것이 중요하며 산성비 특성을 파악하는 것은 매우 증요하다 산성비란 대기의 산성 물질이 생태계에 젖은 상태 혹은 마른 상태로 침착하는 것으로 정의된다. 그러므로 비뿐만 아니라 어떤 형태의 산성침착물도 산성화의 원인이 될 수 있다. 과학적으로 좀 더 정확한 표현을 쓴다면 산성 침착이라는 말이 되겠지만 현재 산성비라는 용어는 강수 뿐만 아니라 마른 형태의 침착물도 포함하는 광의로 쓰이고 있다. 산성강수는 보통 pH의 값이 5.65이하일 때를 말하는데 그 이유는 현재의 대기 중에 존재하는 330ppm의 이산화탄소의 농도가 대기중의 수증기와 평형을 이룰 때 탄산의 일부가 수증기에 용해되어 들어간다. 용해된 탄산은 수용액 상태에서 HCO3- 와 CO32-의 형태를 갖게된다. 수용액은 전기적으로 중성의 성질을 만족하여야하므로 양이온인 수소이온의 농도와 음이온인 OH- ,HCO3-와 CO32-의 합이 평형을 이루어야 한다. 이러한 관계식을 만족하게 될 때 수소이온의 농도는 순수한 물에서 수산화이온과 평형을 이룰 때 보다 값이 더 증가하여 pH가 5.65일 때 평형상태를 만족하게 된다. 산성과 알카리성을 나타내는 단위는 pH이다. pH의 범위는 0.0에서 14.0까지인데 증류수의 산성도가 pH7로 중성이며 7보다 작으면 산성이고 7보다 크면 알카리성이다. 오렌지 쥬스는 pH2정도이며, 식초의 경우 pH가 3정도이다.   공장이나 자동차, 그리고 가정에서 배출되는 황 산화물과 질소 산화물 등이 대기 중의 산소와 반응하고 수증기와 결합하면 황산과 질산 등의 강한 산이 됩니다. 이것이 대기 중에 떠 있다가 비가 내리면 빗물 속에 녹아서 같이 내리게 됩니다. 이것을 산성비라고 합니다. 산업화와 도시화로 인해서 공기 오염이 심한 곳에서는 강한 산성비가 내리게 됩니다. 참고로 유럽에서는 산성비를 '초록색 페스트', 중국에서는 '공중사신(空中死神)'이라고 부르고 있습니다. [산성비의 생성원인] 산성비를 만드는 주요 물질은 이산화황(SO2)과 질소산화물(NO, NO2)등이다. <이산화탄소(CO2)> 대기중의 이산화탄소가 녹아 탄산이 형성되어 약한 산성을 띤다. 그 때의 PH는 5.6 정도이다. ◁ 정상대기의 영향이므로 산성비로 간주하지 않는다. CO2 + H2O → H2CO3 --> H2CO3 → 2H+ + CO32- <이산화황 (SO2)> 발전소나 공장에서 석탄, 석유(주로 벙커C유나 중유) 등 화석연료가 연소할 때, 그 속에 포함된 황이 연소하여 생성된다. S + O2 → SO2 --> SO2 + H2O → H2SO3 --> 2H2SO3 + O2 → 2H2SO4 --> H2SO4 → 2H+ + SO42- <질소산화물(NOx)> 자동차의 연료(휘발유, 디젤, LPG)가 연소할 때, 배기가스로 배출된다. NO + O2 → 2NO2 --> 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO --> HNO3 → H+ + NO3- [산성비의 생성 과정] 이산화황이나 질소산화물이 대기 중의 수분이나 산소와 반응하여 묽은황산(H2SO4) 이나 묽은 질산(HNO3)으로 되었다가, 구름에 흡수되어 산성비가 되어 내린다. SO2 ＋ (산소 ＋ 수증기) → H2SO4 NO ＋ (산소 ＋ 수증기) → HNO3 NO2 ＋ (수증기) → HNO3   ▶ 미국과 캐나다 1 ) 미국과 캐나다간에는 1970년대에 산성비 원인물질의 국가간 이동을 둘러싼 이른바 산성비 논쟁이 시작되어 산성비에 대한 연구가 집중적으로 이루어졌다. 2) 미국은 자국내 발전시설에서 발생하는 산성비 원인물질을 줄이기 위하여 1990년에 대기정화법을 수정하여 산성비 프로그램이라는 새로운 제도를 도입하기도 하였다. (다) 캐나다는 1983년 환경성과 온타리오주 등 8개주는 이산화황 배출량 50% 삭감을 표명, 미국에도 대폭삭감을 요구하였고 1994년도 황발생량을 1980년도 발생량보다 40%정도 삭감하고 습성황산염강하량 목표치를 20kg/ha·년으로 정하였다. ▶ 영국 1 ) 석탄의존도가 높아 이산화황 배출량을조기에 대폭삭감은 곤란하나 점진적으로추진하고 있다 2 ) 1987년 발표된 산성우 대책은 금후 10년간 14% 삭감을 목표로 정하였다. ▶ 독일 1 ) 1974년부터 82년까지 이산화황 배출량을 17% 삭감토록 하였다. 2 ) 1983년 고정발생원 대책(탈황장치 설치)을 강화하여 향후 10년간 이산화황 배출량을 50% 삭감토록 하였다. ▶ 프랑스 1986년 종합적 대기오염대책을 발표하여 신설보일러에 탈황장치를 설치토록 하며, 1988∼1989년에 4개 석탄화력발전소에 탈황장치를 설치하였다. ▶ 중국 1) 1979년에는 환경보전법을 제정, 신규공장을 건설하는 경우 오염방지 규제를 하였다. 2) 중국내의 대기오염물질 배출량조사 및 산성비와 장거리이동에 관한 연구 진행하고 있다. ▶일본 1) 엄격한 대기오염방지대책으로 최근 이산화황 농도가 많이 감소되었으나 질소산화물농도 는 상승하여 탈질장치를 설치하였다. 2) 환경청은 1988년부터 5년간 제2차 산성우 대책으로서 만성적 피해의 실태해명과 오염물질 의 중거리·장거리수송 모델에 대한 조사를 수행하고 있다. ▶ 한국 1) 화석연료의 사용을 줄이고 청정연료 및 저유황유 사용을 확대하고 있다. 2) 전국적인 산성비 실태를 파악하기 위하여 강우중의 수소이온농도지수(pH)를 측정하여 현재 산성우 측정망 운영하고 있다. 3) 국가간의 산성비, 해양오염 등 동북아지역의 환경현안을 해결하기 위한 제1차 한·중·일 환경장관회의가 1999년 서울에서 열려 환경협력의 중요성을 제고하였다. 4) 2000년부터는 대기중으로부터의 오염물질의 건성침착량 및 강우·강설 등에 의한 오염물질의 습성 침착량을 파악하기 위하여 산성강하물 측정망을 운영을 계획하고 있다. 5) 대기오염물질 장거리 이동과 산성강하물 조사사업을 일원화된 장기적인 계획아래서 일관성 있게 추진하기 위하여 산성강하물 국가 모니터링 계획을 추진하고 있다.