산성비(Acid Rain)의 원인과 해결 방안은?

산성비는 지구의 생태계와 인류의 건강에 심각한 타격을 입히는 가장 시급한 환경 문제 중 하나입니다. 이러한 산성비는 인간의 생산 활동으로 배출된 가스가 대기(atmosphere)중의 수분과 반응하여 황산과 질산을 형성할 때 발생하는 화학적 반응의 결과물입니다. 이번 글에서는 산성비가 생기는 원인, 결과 그리고 효과적으로 줄일 수 있는 방법에 대해 알아보겠습니다.

산성비의 화합물은 숲을 산성화시켜 파괴합니다.

산성비(Acid Rain)

산성비의 이해

산성비(Acid Rain)는 pH가 5.6 이하로 산성임을 나타내는 강수를 말하며, 그 형태가 대기 중의 건조한 입자로 혹은 비, 눈, 안개 같은 날씨 형태로 나타날 수 있다.  산성비가 발생하는 주요 원인은 인간의 생산 활동으로 배출된 이산화황(SO2)과 질소산화물(NOx)이 대기 중의 수분과 반응하여 결합되는 황산(H2SO4)과 질산(HNO3) 화합물입니다. 이렇게 발생한 화합물은 오염 물질이 배출된 일부지역이 아닌 바람을 타고 장거리 운반이 가능하기 때문에 산성비는 전 세계 여러 지역에서 광범위하게 발생하며 심각한 영향을 발생시키는 환경 문제가 되고 있습니다.

 

산성비의 성분

산성비의 화학 성분을 이해하는 것은 발생하는 지역적인 특징과 원인을 파악하고 추가적인 발생을 지연시키기 위한 효과적인 전략을 개발하는 데 매우 중요합니다.

 

황산(H2SO4)

미국이 선정한 6대 오염물질로 석탄원료를 쓰는 용광로나, 선박에서 배출되는 이산화황(SO2)은 대기중에 산소 및 기타 화합물과 산화 반응을 1차적으로 일으키고, 삼산화황(SO3)이 형성된 후 수분과 결합하여 황산(H2SO4)이 생성됩니다.

질산(HNO3)

주로 연료를 태우거나 자동차 배출가스에 포함되어 공기중에 희석되는 이산화질소(NO2)인 질소산화물(NOx)은 오존을 파괴하고 대기환경을 악화시키는 오염물질로 분리되는데, 이 기체가 대기 중에서 화학반응을 일으켜 질산(HNO3)이 생성되게 됩니다.

 

산성비의 형성과정

인간의 생산활동인 발전소, 산업시설, 자동차 및 화석 원료의 연소를 통해 대기중으로 배출된 이산화황(SO2)과 질소산화물(NOx)은 산소, 수증기 및 기타 화합물과 반응하며 화학적인 변형이 일어납니다. 이 반응을 통해 이산화황은 황산(H2SO4)이 되고 질소산화물은 수증기와 결합하여 질산(HNO3)이 만들어집니다. 기류에 의해 운반된 이들 오염물질은 비, 눈 또는 안개 등 날씨를 통해 지표면에 광범위하게 퇴적되며, 이렇게 침착되는 현상을 일반적으로 산성비라고 합니다.

 

산성비의 영향

산성비(Acid Rain)은 다양한 방식으로 수상과 육상 생태계를 교란시키며, 인간의 살아가는 생활 기반에 악영향을 미치고 있습니다.

 

1. 수생 생태계

산성비는 호수, 강, 계곡 등 하천에 유입되어 pH 수준이 낮추면서 산성도를 높여 선성화시키고 있습니다. 이러한 산성도의 증가는 물고기와 수생 생물에게 직접적인 영향을 미치는데 특히, 생식 과정을 방해하고 물고기 알과 치어들의 성장과 발달을 저해시킴에 따라 극단적인 경우에는 개체 수 감소와 소멸로 이어질 수 있어 심각한 문제로 인식되어집니다.

 

2. 먹이 사슬의 붕괴

산성비는 수생 생물들을 넘어서는 생태계 전체의 먹이사슬에 균형을 깨뜨릴 수 있습니다. 하천 등이 산성화 되면 앞서 언급된 pH에 민감한 식물성 플랑크톤이나 치어들의 성장이 늦어짐에 따라 먹이사슬에 기초가 되는 1차 생산자의 개체수 감소가 일어납니다. 이후 어류, 조류, 포유류 등 1차 생산자를 소비하는 생물들에 영향을 끼치면서 전체적으로 먹이사슬에 균형이 깨지면서 이러한 변화에 적응하지 못하는 종은 극단적으로 소멸에 이를 수 있습니다.  

 

3. 토양 산성화

산성비가 육지에 침식되면 토양이 산성화가 일어납니다. 이러한 토양은 영양분을 흡수라는 가능성에 영향을 미쳐 식물이 필수 미네랄을 섭취하는 것을 어렵게 만들고 그 결과 식물의 성장이 저해되며 작물 수확량을 감소하여 숲과 다른 식물의 생태계에 악영향을 미칠 수 있습니다. 특히, 산성화 된 물방울은 잎을 태우거나 손상시켜 광합성을 효과적으로 수행하는 능력을 손상시켜 식물을 약하게 만들며, 질병, 해충, 혹독한 기상 조건에 더 취약해져 식물들의 건강과 생존이 위협받을 수 있는 상태가 될 수 있습니다. 더 나아가 산성비는 숲 자체의 생기를 약화시키고 낙엽을 촉진시켜 건강한 잎을 잃게 하고 전체 나무의 건강을 해칠 수 있다. 약화된 숲은 질병, 해충과 더불어 이상기후에 더욱 취약하게 되며 결과적으로 산림 생태계 전체가 쇠퇴하여 어떤 생물도 살지 못하는 죽음 숲이 될 수 있습니다.

 

4. 인간에게 미치는 영향

산성비의 주요 원인 인 이산화황(SO2)과 질소산화물(NOx)과 같은 오염물질은 대기 중의 수분과 결합하면 초미립자 물질이 되어 폐 깊숙이 흡입될 수 있습니다. 이는 어린이나 질병이 있는 신체적 약자뿐만 아니라, 일반 사람들도 호흡기 상태를 악화시켜 천식 발작을 유발하고 장기적으로 호흡기 질환을 유발하는 원인이 될 수 있습니다. 또한 산성비는 토양과 암석에 포함되어 있는 중금속과 기타 유해 물질을 녹여 식수원을 오염시킬 수 있습니다. 이렇게 산성화 된 물을 섭취하면 장기 기능 손상은 물론 인체의 건강에 장기적으로 악영향을 미칠 수 있습니다. 

 

산성비 극복 방법

 

1. 재생 에너지로의 변환

이산화황(SO2)과 질소산화물(NOx)과 같은 산성비의 주요 원인은 화석연료를 연소시키면서 발생합니다. 태양광, 풍력, 지력, 수력 등 재생 가능한 에너지원으로 전화하여 이러한 가스들의 배출을 원천적으로 줄어야 합니다. 또한 산업 및 발전소에서 배연 탈황(FGD), 선택적 촉매 환원(SCR) 등 배출 규제 기술을 도입하여 대기 중으로 배출되기 전 배기가스에서 오염원을 제거하여 산성비 형성을 줄일 수 있습니다.

 

2. 산림 보호

기존의 숲을 보호하고 지속 가능한 살림 관리를 실천하는 행동은 산성비를 줄이는데 큰 역할을 할 수 있습니다. 건강한 숲은 자연의 완충 역할을 하여 오염 물질을 흡수하고 토양과 하천 등이 산성화 되는 것을 줄여줍니다. 기후 변화 등의 악순환을 일으키는 살림벌채(Deforestation)를 최소화시키고, 황폐화된 산림지역에 산성비에 강한 나무 수종을 심어 생태계 복원력을 높이고 균형을 회복할 수 있습니다.

 

결론

산성비는 지구의 생태계와 인류의 건강에 심각한 위협을 가하는 환경 문제로 이것이 대기 중에서 형성되는 원인과 생태계에 미치는 다양한 영향들에 대해서 알아보았습니다. 보이지 않는 가스로 인해 발생하는 산성비를 줄이기 위해서는 개인, 산업계, 정부 등 각 주체들이 함께 행동하여야 합니다. 지속 가능한 에너지원을 채택하도록 정부는 인센티브 등을 통해 지원해야 하고, 산업계는 첨단 배출 억제 기술을 도입하여 대기 중에 배출되는 오염원을 줄일 수 있도록 해야 합니다. 그리고 배출 가스를 줄인 수 있는 친환경 대중교통, 자전거, 전기 자동차 등을 깨끗한 대체 에너지의 전환을 장려하여 다음 세대에게 지속 가능한 미래를 만들어 줘야 할 것입니다.