Analysis of difference in particulate matter concentration between urban and road monitoring stations in Seoul

Abstract

Environmental concern associated with air pollution is increasing in Seoul, Korea. Much effort has been made to improve the air quality, but road generated particulate matter (PM) concentration still accounts for a significant portion of the Seoul PM concentration. To take reduction measurements, it is essential to understand temporal and spatial characteristics of particulate matters as well as their sources. In this study, PM10 and PM2.5 concentrations measured at 25 urban and 15 road air quality monitoring stations in Seoul were compared in monthly and diurnal differences. Also, the concentrations of PM10 and PM2.5 were analyzed relative to other gaseous pollutants (CO, NO2, SO2, and O3). Pearson correlation analysis showed that the road generated gaseous emissions and combustion sources were major contributions to the PM level. Additionally, in a case study, the average hourly PM10 concentrations difference between Dongjak-dearo road and Dongjak-gu urban AQM station was correlated to the hourly traffic changes in R2=0.84 and R2=0.54 during summer and winter, while for PM2.5 concentrations, the correlation was equal to R2=0.76 and R2=0.12 in summer and winter, respectively. To prevent poor air quality periods in Seoul, measures including winter time traffic control, especially during the rush hours, should be designed to mitigate PM emissions as local source.

대기 오염 문제에 대한 서울시민의 관심이 높아지고 있다. 서울 지역의 대기 질 향상을 위해 많은 노력이 이루어지고 있지만, 여전히 차량으로부터 배출되는 PM 농도는 서울 지역 PM 농도의 상당 부분을 차지한다. 입자상 물질의 시·공간적 특성에 영향을 미치는 원인을 파악하는 것이 미세먼지 농도 저감을 위해 필수적이다. 본 연구에서는 2018년 3월부터 2019년 2월까지의 도시 대기관측지점과 도로변 대기관측지점의 미세먼지 농도의 비교 분석을 수행하고, 다른 기체 오염 물질(CO, NO2, SO2 및 O3)과의 비교 분석을 통해 교통량이 미세먼지PM10과 PM2.5의 농도에 미치는 영향을 밝히고자 했다. 피어슨 상관 관계 분석에 따르면 도로에서 배출된 가스상 물질들과 미세먼지 농도의 상관성이 높게 나타났다. 또한, 교통량과 미세먼지의 상관성을 분석하기 위해서 한 지역을 선정하여 도시 대기 관측지점과 도로변 대기 관측지점에서 배출된 농도를 비교 분석하였다. 동작구를 대상으로 한 연구에 따르면, 시간당 동작대로 도로변 대기와 동작구 (도시) 대기관측지점의 PM10 농도의 차이가 교통량의 시간적인 변화에 따라 상관성이 각각 여름(R2 = 0.84), 겨울(R2 = 0.54)로 나타났다. PM2.5의 경우에는 여름과 겨울에 각각 R2 = 0.76과 R2 = 0.12로 동일하게 나타났다. 본 연구 결과에 따르면, 서울시의 대기질 개선을 위해 계절에 따른 교통량 통제와 (아침과 저녁) 출퇴근 시간 동안의 차량 운행을 제한시키는 정책을 시행하는 것이 내부 배출원에 의한 고농도 미세먼지 발생을 예방할 수 있는 것으로 나타났다.