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시간활동패턴의 영향을 통제한 PM10과 PM2.5의 개인노출과 대기농도의 연관성
Correlation between Personal Exposure and Ambient Concentration of PM10 and PM2.5 with Control of Time-activity Pattern

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Authors
곽수영
Advisor
이기영
Major
보건대학원 환경보건학과
Issue Date
2017-08
Publisher
서울대학교 보건대학원
Keywords
AmbientCorrelationMicroenvironmentPM2.5PM10Personal exposure
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 보건대학원 환경보건학과, 2017. 8. 이기영.
Abstract
많은 역학연구에서 PM10과 PM2.5의 노출은 유병률과 사망률의 증가와 관련있다고 보고되었다. 하루동안 개인이 노출되는 PM10과 PM2.5를 정확하게 파악하기 위해서는 개인노출을 측정하여야 한다. 하지만 직접 측정하여 개인노출을 파악하는 것은 시간적, 경제적 등의 제약이 따른다. 이런 제한점을 극복하고자 대기측정망에서 측정된 대기농도를 이용하여 개인노출을 파악하려는 시도들이 있었다. 개인노출은 다양한 미세환경에서의 노출을 추정할 수 있는 노출평가로, 개인이 머무른 미세환경에서의 농도와 그 미세환경에서 머문 시간의 곱으로 표현이 된다. 여기서, 미세환경에서 머문 시간은 개인이 생활하는 시간활동패턴 (Time-activity pattern)에 따라 영향을 받게 된다. 대기측정망의 PM10과 PM2.5 대기농도를 이용하여 개인노출을 추정하려면 둘의 정확한 연관성을 파악해야 하는데 다양한 시간활동패턴에 대한 영향을 최소화 하는 것이 필요하다. 동일한 시간활동패턴으로 개인노출을 측정하면 그 변이를 최소화 할 수 있다. 따라서 본 연구의 목적은 개인노출의 측정에서 시간활동패턴에 대한 영향을 통제하여 PM10과 PM2.5의 개인노출과 대기농도의 연관성을 알아보는 것이다.
연구방법은 2014년 3월부터 6월까지 26일동안 연구자가 동일한 시간활동패턴으로 PM10과 PM2.5 농도에 대한 24시간 개인노출 측정을 진행하였다. 시간활동패턴은 서울의 사무실 근로자의 시간활동패턴을 근거로 하였으며 각 미세환경은 집, 사무실, 식당, 버스, 도보 총 5가지 행동패턴을 유지하였다. 각 미세환경별 소요 시간은 24시간 중 연구실 11시간 52분(49.6%), 집 9시간(37.5%), 버스 2시간(8.3%), 식당 40분(2.7%), 도보 28분(1.9%) 이었다. 측정기기는 직독식 측정기기인 MicroPEM (version 3.2A, RTI, USA)을 사용하여 실시간 PM10과 PM2.5의 개인노출 질량농도를 측정하였다. 측정간격은 1분, 공기유량은 0.5L/min으로 유지하였으며 측정 전 기기의 영점보정을 실시하였다.
개인노출 측정에 앞서 PM10과 PM2.5의 대기측정망의 대기농도와 MicroPEM 농도간의 상관성을 분석한 결과 모두 좋은 직성성 (Linearity)을 나타내었다. PM10의 개인노출 농도는 37.9 ± 31.9 μg/m3 이었고, 대기농도는 72.4 ± 37.4 μg/m3 이었다. PM2.5의 개인노출 농도는 30.2 ± 25.9 μg/m3 이었고, 대기농도는 34.9 ± 16.8 μg/m3 이었다. 개인노출과 대기농도의 연관성은 PM2.5 (R2=0.81)가 PM10 (R2=0.44) 보다 유의하게 높게 나타났다. 개인노출/대기농도 ratio는 PM2.5는 1이었고 PM10은 0.5 이었다. 이는 PM2.5가 PM10보다 실내로 더 쉽게 침투 (Infiltration)된다는 것을 증명한다. 대기의 특징별로 연관성을 분석한 결과 개인노출과 대기농도의 연관성이 다르게 나타났다. 황사주의보 일 때 대기 중 주요 미세먼지 입자크기인 PM10의 대기농도와 개인노출의 연관성은 낮았다. 반면, 미세먼지 주의보일 때 PM2.5의 대기농도와 개인노출의 연관성은 높게 나타났다.
시간활동패턴을 고정시켰을 때, 개인노출과 대기농도의 연관성은 PM2.5가 PM10보다 더 높게 나타났다. 황사일 때는 실내에 머무는 것으로 PM10에 대한 개인노출을 줄일 수 있지만 미세먼지 주의보일 때는 실내에 머무는 것으로 PM2.5의 개인노출을 줄일수가 없다. 따라서, 높은농도의 PM2.5 개인노출을 줄이기 위해서는 국가 정책적인 대기오염의 관리가 필요하다.
Introduction: Ambient particulate matter (PM) concentration at ambient air monitoring station was often used as an indicator of population exposure to PM in epidemiological studies. The correlation between personal exposure and ambient concentration of PM varies because of diverse time-activity patterns. The aim of this study was to determine the correlation between personal exposure and ambient concentration of PM10 and PM2.5 with attempts to control impact of time-activity pattern on personal exposure. Personal PM10 and PM2.5 exposures with a fixed time-activity pattern were measured on several times.
Methods: Performance of personal environmental monitor (MicroPEM, Model 3.2A, RTI incorporated, USA) was evaluated by co-location of ambient air monitors for PM10 and PM2.5 for 3 days, 12 hours per a day. A field technician carried out personal exposure measurements of PM10 and PM2.5 for 24 hours with a fixed time-activity pattern over 26 days in Seoul, Korea. The time-activity pattern was simulated to a fixed scenario including five microenvironments (office, home, bus, cafeteria, and walking). Ambient PM concentrations were obtained from the closest air monitoring station.
Results: The relationship between MicroPEM and central-site monitor had a good linearity. The mean personal and ambient PM10 concentrations were 37.9 ± 31.9 μg/m3 and 72.5 ± 37.9 μg/m3, respectively. The mean personal and ambient PM2.5 concentrations were 28.5 ± 24.1 μg/m3 and 36.1 ± 30.2 μg/m3, respectively. The correlation between personal exposure and ambient concentration for PM2.5 (R2=0.81) was significantly higher than for PM10 (R2=0.44). The personal to ambient ratio of PM2.5 was approximately 1, while the ratio of PM10 was approximately 0.5. The office to ambient ratio of PM2.5 and PM10 were approximately 1 and 0.5, respectively. The finding implied a high infiltration rate of PM2.5 and low infiltration of PM10. The relationship between personal exposure and ambient concentration of PM10 and PM2.5 was different by characteristics of high level episodes. In the Asian dust episode, the personal to ambient ratio of PM10 was 0.2. However, the personal to ambient ratio of PM2.5 approximated 1 during the fine dust advisory episode.
Conclusions: Personal exposure and ambient concentrations of PM2.5 were highly correlated with fixed time-activity pattern compared with PM10. The personal to ambient ratio of PM10 was much lower than the ratio of PM2.5. With regards to the Asian dust episode, staying indoors might reduce personal exposure to PM10. However, personal exposure to PM2.5 could not be reduced by staying indoors during the high level episode. It is necessary to manage high ambient PM2.5 concentrations to prevent excessive personal exposure to fine particles.
Language
Korean
URI
https://hdl.handle.net/10371/137712
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Graduate School of Public Health (보건대학원)Dept. of Environmental Health (환경보건학과)Theses (Master's Degree_환경보건학과)
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