미세먼지

upright=1.45|대기 중 입자상 물질의 종류와 미크론(μm) 단위 크기 분포|섬네일

미세먼지(微細-, ) 또는 분진(粉塵)은 공기 중에 현탁된 고체 또는 액체 물질의 미세한 입자이다. 연무질은 입자상 물질만 있는 것이 아니라 입자상 물질과 공기의 혼합물이다. 하지만 때로는 연무질 용어의 하위 집합으로 정의되기도 한다. 입자상 물질의 발생원은 자연적이거나 인위적일 수 있다. 입자들은 기후와 강수에 영향을 미치며 인간 건강에 해로운 영향을 준다.

대기 입자의 유형에는 부유 입자상 물질, 흉강 및 흡입 가능 입자, 흡입 가능한 거친 입자로 지정된 PM이 포함된다. 이는 직경이 10 마이크로미터(μm) 이하인 거친 입자이다. 직경이 2.5 μm 이하인 미세 입자는 PM로 지정된다. 직경이 100 nm 이하인 초미세먼지와 그을음도 있다.

공기 중 입자상 물질은 1군 발암물질이다. 입자들은 가장 해로운 형태의 대기 오염으로, 혈류를 통해 폐와 뇌 깊숙이 침투하여 뇌졸중, 심장병, 폐 질환, 암, 조산과 같은 건강 문제를 일으킬 수 있다. 입자에는 안전한 수준이 없다. 전 세계적으로 PM 노출은 2021년에 780만 명의 사망에 기여했으며, 이 중 470만 명은 실외 대기 오염으로 인한 것이고 나머지는 가정 공기 오염으로 인한 것이다. 전반적으로 대기 중 입자상 물질은 전 세계적으로 조기 사망의 주요 위험 인자 중 하나이다.

 발생원 
섬네일|upright|가정용 초고속 인터넷 설치 중 현대식 전동 공구 사용 시 입자 배출, 홍콩 타이포
섬네일|굴착기 (공사장과 도로 공사에 흔히 사용되는 중장비의 일종)가 폴란드 예루살렘스키 애비뉴에 있는 전전 우체국 0880 정거장(Dworzec Pocztowy)의 잔해를 철거하고 있다.
인간의 활동은 상당량의 입자상 물질을 생성한다. 예를 들어:
 화석연료의 연소 (예: 항공기), 금지(Joss paper), 폐기물, 폭죽 및 목재를 포함한 바이오매스, 석탄, 농작물 잔여물.
 건설 (건물 리모델링/리노베이션 또는 철거 활동 포함).
 리모델링.
 도로 공사, 사용되는 중장비의 디젤 배기가스, 건축 자재 생산으로 인한 배출 등.
 청소되지 않거나 제대로 덮이지 않은 먼지 물질 (예: 건설 현장, 쓰레기 매립지 및 세라믹 생산 시설; 연소 또는 산불에서 남은 재).
 금속가공 (예: 용접).
 목공.
 유리 재처리.
 산업.
 요리 (튀기기, 삶기, 굽기).
 농업 활동 (예: 쟁기질 및 토양 경작).
 발전소.
 폐기물 소각.
 타이어 및 도로 마모로 인한 도로 먼지 및 포장되지 않은 도로의 도로 먼지.
 냉각 시스템의 습식 냉각탑.
 광업, 제련 및 정유와 같은 다양한 산업 공정.
 재난 (자연적이거나 인간에 의해 발생, 예: 산불, 지진, 전쟁, 그리고 9·11 테러 등).
 미세 플라스틱 (공기 중 입자상 물질의 한 종류로 주목받고 있다).

일부 먼지, 예: 재, 그을음, 도료, 유리, 플라스틱 및 특정 인공 섬유에서 나온 먼지는 부서지기 쉽고 쉽게 파편화(파편화되고 "증식"될 수 있음)되어 사람에게 더 큰 위협과 자극을 줄 수 있다. 날카로운 모서리가 있는 것들은 훨씬 더 문제가 될 수 있다. 입자의 수, 모양, 끈적임 등은 기상 조건에 따라 달라질 수도 있다.

2010년 추정치에 따르면, 인위적(인간이 만든) 연무질은 대기 중 연무질 전체 질량의 약 10%를 차지한다. 나머지 90%는 화산, 모래폭풍, 산불, 초원 화재, 살아있는 식물, 바다 비말과 같은 자연 발생원에서 비롯되며, 화산재, 사막 먼지, 그을음, 해염과 같은 입자상 물질을 배출한다.

 가정 내 연소 및 목재 연기 

영국에서는 가정 내 연소가 연간 PM 및 PM의 가장 큰 단일 발생원이며, 2019년에는 폐쇄형 난로와 개방형 난로에서의 가정용 목재 연소가 PM의 38%를 차지했다. 이 문제를 해결하기 위해 2021년부터 일부 새로운 법률이 도입되었다. 뉴사우스웨일스주의 일부 도시에서는 겨울철 미세먼지 대기 오염의 60%가 목재 연기 때문일 수 있다.

목재 연기를 줄이는 방법은 여러 가지가 있다. 예를 들어, 올바른 목재 난로를 구매하고 잘 관리하고, 올바른 장작을 선택하고 올바른 방식으로 태우는 것이다. 또한 일부 국가에서는 연기 오염을 지역 의회에 신고할 수 있는 규정이 있다.

 구성 
섬네일|2006년 8월 – 2007년 4월 10km 해상도 GEOS-5 시뮬레이션으로 생성된 전 세계 연무질의 모습.
빨간색/주황색: 사막 (광물) 먼지
파란색: 해염
초록색: 연기
흰색: 황산염 입자

입자를 포함한 연무질의 구성과 독성은 발생원과 대기 화학에 따라 크게 달라진다.
바람에 날린 광물성 먼지는 주로 지구의 지각에서 날아온 산화물 및 기타 물질로 구성되는 경향이 있다. 이 입자는 빛을 흡수한다. 해염은 전 세계 연무질 예산에서 두 번째로 큰 기여자이며, 주로 바다 비말에서 유래한 염화 나트륨으로 구성된다. 대기 중 해염의 다른 구성 요소는 해수의 구성을 반영하므로 마그네슘, 황산염, 칼슘, 칼륨 등을 포함한다. 또한 바다 비말 연무질은 지방산 및 설탕과 같은 유기 화합물을 포함할 수 있으며, 이는 화학적 성질에 영향을 미친다.

일부 이차 입자는 황 및 질소 산화물과 같은 일차 가스가 황산(액체) 및 질산(기체)으로 산화되거나 생체 배출물에서 파생된다. 이러한 연무질의 전구 물질, 즉 그들이 유래하는 가스는 바이오매스 및 화석연료의 연소로 인한 인위적 기원과 자연적 생체물질 기원을 가질 수 있다. 암모니아가 존재하면 이차 연무질은 종종 암모늄 염의 형태를 취한다. 즉, 황산 암모늄과 질산 암모늄 (둘 다 건조하거나 수용액 상태일 수 있다). 암모니아가 없는 경우 이차 화합물은 황산 (액체 연무질 방울) 및 질산 (대기 가스)과 같은 산성 형태를 취한다.

이차 황산염 및 질산염 연무질은 강력한 빛 산란체이다. 이는 주로 황산염과 질산염의 존재로 인해 연무질이 빛을 효과적으로 산란시키는 크기로 증가하기 때문이다.

연무질에서 발견되는 유기물질(OM)은 일차적이거나 이차적일 수 있으며, 후자는 휘발성 유기 화합물의 산화에서 파생된다. 대기 중 유기물질은 생체 발생적이거나 인위적일 수 있다. 유기물질은 산란과 흡수를 통해 대기 방사선 장에 영향을 미친다. 일부 연무질은 강하게 빛을 흡수하는 물질을 포함하는 것으로 예측되며, 큰 양의 복사강제력을 생성하는 것으로 생각된다. 내연기관의 연소 생성물로 인해 발생하는 일부 이차 유기 연무질(SOA)은 건강에 위험한 것으로 확인되었다. 입자 독성은 입자의 화학적 조성에 영향을 미치는 지역 및 발생원 기여도에 따라 달라지는 것으로 밝혀졌다.

연무질의 화학적 조성은 태양 복사와 상호 작용하는 방식에 직접적인 영향을 미친다. 연무질 내의 화학적 구성 요소는 전체 굴절률을 변경한다. 굴절률은 얼마나 많은 빛이 산란되고 흡수되는지를 결정한다.

일반적으로 시각적 효과인 연무를 유발하는 입자상 물질의 조성은 이산화 황, 질소 산화물, 일산화 탄소, 광물성 먼지 및 유기물질로 구성된다. 입자들은 황의 존재로 인해 흡습성이 있으며, 높은 습도와 낮은 온도가 존재할 때 SO는 황산염으로 전환된다. 이는 가시성을 감소시키고 적색-주황색-황색을 유발한다.

 크기 분포 
섬네일|미국 항공 우주국의 테라 위성에 탑재된 중간 해상도 이미징 분광방사계 (MODIS) 데이터 기반의 위조색 지도. 초록색: 더 큰 입자가 지배적인 연무질 기둥. 빨간색: 작은 입자가 지배적인 연무질 기둥. 노란색: 큰 입자와 작은 연무질 입자가 섞여 있는 기둥. 회색: 센서가 데이터를 수집하지 않음.

입자 오염과 같은 인간이 생성한 에어로졸은 자연 발생 에어로졸 입자(예: 바람에 날린 먼지)보다 반지름이 작은 경향이 있다. 오른쪽 에어로졸 입자 분포 지도에 있는 의사색 지도는 매월 자연 발생 에어로졸, 인간 오염 또는 이 둘의 혼합물이 어디에 있는지 보여준다.

 북쪽의 작은 에어로졸 
크기 분포 시계열은 지구의 가장 남쪽 위도에서는 거의 모든 에어로졸이 크지만, 고위 북쪽 위도에서는 작은 에어로졸이 매우 풍부하다는 것을 보여준다. 남반구의 대부분은 해양으로 덮여 있으며, 에어로졸의 가장 큰 원천은 마른 해무에서 발생하는 자연 해염이다. 육지가 북반구에 집중되어 있기 때문에 화재와 인간 활동으로 인한 작은 에어로졸의 양이 남반구보다 북반구에서 더 많다. 육지 위로는 사막과 건조 지역에서 큰 반지름의 에어로졸이 나타나는데, 가장 두드러지게는 북아프리카의 사하라 사막과 아라비아 반도에서 먼지 폭풍이 흔하다. 인간에 의해 유발되거나 자연적인 화재 활동이 흔한 지역(예를 들어, 8월-10월 아마존의 산림 개간 화재 또는 북반구 여름 캐나다 북부 숲의 낙뢰로 인한 화재)은 작은 에어로졸이 지배적이다. 인간이 생성한(화석 연료) 오염은 특히 여름철 미국 동부 및 유럽과 같은 개발된 지역에서 작은 에어로졸 지역의 주요 원인이다.

에어로졸 광학 두께라고 불리는 에어로졸에 대한 위성 측정은 입자가 대기가 가시광선과 적외선을 반사하고 흡수하는 방식을 변경한다는 사실에 기반한다. 이 페이지에 표시된 것처럼 0.1 미만(가장 옅은 노란색)의 광학 두께는 최대 가시성을 가진 수정처럼 맑은 하늘을 나타내며, 1(붉은 갈색) 값은 매우 흐릿한 조건을 나타낸다.

 침적 과정 

일반적으로 입자가 작고 가벼울수록 공기 중에 더 오래 머무른다. 큰 입자(직경 10 마이크로미터 이상)는 몇 시간 내에 중력에 의해 지표면으로 가라앉는 경향이 있다. 가장 작은 입자(1 마이크로미터 미만)는 몇 주 동안 대기 중에 머무를 수 있으며 주로 강수에 의해 제거된다. 에어로졸이 "해양을 가로질러 이동"할 수 있다는 증거가 있다. 예를 들어, 2017년 9월 미국 서부와 캐나다 전역에서 발생한 산불 연기는 위성 사진에서 볼 수 있듯이 3일 만에 영국과 프랑스 북부에 도달한 것으로 밝혀졌다. 디젤 입자상 물질은 배출원 근처에서 가장 높다. DPM과 대기, 식물상, 주요 발생원으로부터의 높이 및 거리에 대한 모든 정보는 건강 영향을 결정하는 데 유용하다.

 제어 
 기술 
섬네일|직물 필터 HEPA 효과: (실외) 필터 없음 및 (실내) 필터 사용

입자상 물질 배출은 대부분의 산업화된 국가에서 고도로 규제된다. 환경 문제로 인해 대부분의 산업은 일종의 집진 시스템을 운영해야 한다. 이러한 시스템에는 관성 집진기(사이클클론 분리기), 직물 필터 집진기(백하우스), 안면 마스크에 사용되는 정전 필터, 습식 스크러버, 전기 집진기가 포함된다.

사이클클론 분리기는 크고 거친 입자를 제거하는 데 유용하며, 종종 다른 더 효율적인 집진기에 대한 첫 번째 단계 또는 "사전 청소기"로 사용된다. 잘 설계된 사이클클론 분리기는 미세 입자도 매우 효율적으로 제거할 수 있으며, 빈번한 유지보수를 위한 가동 중단 없이 지속적으로 작동할 수 있다.

직물 필터 또는 백필터는 일반 산업에서 가장 흔히 사용된다. 이들은 먼지 섞인 공기를 백 형태의 직물 필터로 강제로 통과시켜 입자를 백 외부 표면에 모으고 이제 깨끗해진 공기는 대기 중으로 배출되거나 일부 경우 시설 내부로 재순환되도록 한다. 일반적인 직물에는 폴리에스테르와 유리 섬유가 있으며, 일반적인 직물 코팅에는 PTFE (일반적으로 테플론으로 알려짐)가 포함된다. 과도하게 쌓인 먼지는 백에서 청소되어 집진기에서 제거된다.
섬네일|토요일 오후 홍콩 타이포 트레저 가든에서 건물 리모델링 중 상당한 양의 건설 먼지가 방출되고 상승하고 있다. 이 리모델링 계획은 정부 보조를 받으며 이러한 계약은 최대 수억 달러에 달할 수 있다. 사람들은 보통 1년 이상 지속되는 리모델링 작업 기간 내내 건물 내에서 거주하고 있으며, 이는 거주자들이 작업자의 직업적 노출보다 건설 먼지에 더 심각하게 노출될 수 있음을 예측할 수 있다. 석면과 납 페인트 먼지의 가능성도 우려할 만하다. 이러한 종류의 리모델링 작업은 (계획 시작 6년 만에 3000개 이상의 건물에서) 특히 일부 오래된 지역에서 매우 흔하다. 이렇게 많은 양의 먼지가 배출되었음에도 불구하고, 물 분사나 집진 장치가 사용되지 않은 것은 명백하며, 이는 지역 법규 위반이다.

습식 스크러버는 오염된 공기를 스크러빙 용액(일반적으로 물과 다른 화합물의 혼합물)을 통과시켜 입자가 액체 분자에 부착되도록 한다. 정전기 집진기는 오염된 공기가 통과할 때 전기적으로 충전시킨다. 이제 충전된 공기는 큰 정전기 플레이트를 통과하며, 이 플레이트는 공기 흐름 내의 충전된 입자를 끌어모아 수집하고 이제 깨끗해진 공기는 배출되거나 재순환되도록 한다.

 대책 
일반 건축물 건설의 경우, 수십 년 동안 건설 먼지의 잠재적 건강 위험을 인지해 온 일부 지역에서는 관련 계약업체가 효과적인 먼지 제어 조치를 채택하도록 법적으로 요구하고 있지만, 최근 몇 년간 검사, 벌금 및 투옥은 드물다(예를 들어, 2021년 홍콩에서 총 홍콩 달러 6000의 벌금을 부과한 두 건의 기소).

의무적인 먼지 제어 조치에는 시멘트 또는 건조 분말 연료재를 완전히 밀폐된 시스템 또는 시설에서 싣고, 내리고, 취급하고, 옮기고, 저장하거나 폐기하며, 모든 통풍구 또는 배기구에 효과적인 직물 필터 또는 동등한 대기 오염 제어 시스템 또는 장비를 장착하고, 건물 비계에 먼지 스크린을 설치하고, 자재 호이스트와 잔해 슈트를 불침투성 시트로 덮고, 잔해를 잔해 슈트에 버리기 전에 물로 적시고, 연삭 작업 전후에 표면에 물을 뿌리고, 외관 연삭 작업에 진공청소기가 장착된 연삭기를 사용하고, 먼지 배출을 유발하는 모든 공압 또는 전동 드릴링, 절단, 연마 또는 기타 기계적 파쇄 작업에 물을 지속적으로 뿌리거나, 효과적인 먼지 추출 및 필터링 장치를 작동하지 않는 경우, 부지 경계 전체 길이에 걸쳐 2.4m 이상의 높이의 울타리를 설치하고, 개방된 공간에 단단한 포장을 하고 건설 현장을 떠나는 모든 차량을 세척하는 것이 포함된다. 자동 스프링클러 장비, 자동 세차 장비 및 오염 제어 시설을 위한 비디오 감시 시스템 설치 및 향후 검사를 위해 비디오를 한 달 동안 보관하는 것도 포함된다.

오염원에서 미세먼지를 제거하는 것 외에도, 야외에서 청소할 수도 있으며(예: 스모그 타워, 그린월, 물탱크차), 다른 제어 조치들은 장벽을 사용하는 것이다.

 측정 

입자상 물질은 20세기 초 대기 오염이 처음 체계적으로 연구된 이래로 점점 더 정교한 방식으로 측정되어 왔다. 초기 방법에는 굴뚝에서 나오는 배출물을 시각적으로 비교할 수 있는 회색 음영 카드인 비교적 조악한 링겔만 차트와 특정 위치에 침적된 그을음을 수집하여 무게를 잴 수 있는 침전 게이지가 포함되었다. 입자상 물질을 측정하는 자동화된 현대적인 방법에는 광학 광검출기, 테이퍼드 요소 진동 미량 저울, 에설로미터가 포함된다. 단위 부피의 공기당 총 입자 질량(입자 질량 농도)을 측정하는 것 외에도, 때로는 단위 부피의 공기당 총 입자 수(입자 수 농도)를 측정하는 것이 더 유용하다. 이는 응축 입자 계수기 (CPC)를 사용하여 수행할 수 있다.

미세먼지 시료의 원자 조성을 측정하기 위해 X선 분광법과 같은 기술을 사용할 수 있다.

 기후 영향 

섬네일|연무질은 온실 기체의 복사강제력 (온난화 영향)에 비해 미미한 냉각 효과를 가진다. Fig. 2(a).
대기 중 연무질은 지구 시스템에 남아 있는 유입되는 태양 복사 및 나가는 지구 장파 복사의 양을 변경함으로써 지구의 기후에 영향을 미친다. 이는 직접, 간접 및 반직접 연무질 효과로 나뉘는 여러 가지 메커니즘을 통해 발생한다. 연무질 기후 효과는 미래 기후 예측에서 가장 큰 불확실성의 원인이다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 2001년에 다음과 같이 밝혔다.온실 기체로 인한 복사 강제력은 합리적으로 높은 정확도로 결정될 수 있지만... 에어로졸 복사 강제력과 관련된 불확실성은 여전히 크며, 현재로서는 검증하기 어려운 전 지구 모델링 연구의 추정치에 크게 의존하고 있다.

 에어로졸 복사 
섬네일|전 세계 연무질 광학 두께. 연무질 척도 (노란색에서 어두운 붉은 갈색)는 태양광을 흡수하는 입자의 상대적인 양을 나타낸다.
섬네일|미국 항공 우주국의 테라 위성에 탑재된 중간 해상도 이미징 분광방사계 (MODIS) 관측치로 본 전 세계 월평균 연무질 양.

 직접적인 영향 
섬네일|일몰 시 뭄바이에서 공기 중 입자가 주황색, 노란색, 분홍색, 회색 음영을 유발하는 모습
섬네일|이탈리아 도시가 입자상 물질과 광학 공기 감지기(레이저)로 오염된 모습
직접 연무질 효과는 흡수 또는 산란과 같이 대기 연무질과 복사열의 모든 직접적인 상호 작용으로 구성된다. 이는 단파 및 장파 복사열 모두에 영향을 미쳐 순 음의 복사 강제력을 생성한다. 연무질의 직접적인 효과로 인한 결과적인 복사 강제력의 크기는 기저 표면의 반사율에 따라 달라지는데, 이는 흡수되거나 우주로 산란되는 순 복사열의 양에 영향을 미치기 때문이다. 예를 들어, 산란성이 높은 연무질이 낮은 반사율의 표면 위에 있으면 높은 반사율의 표면 위에 있을 때보다 더 큰 복사 강제력을 가진다. 반대로 흡수성 연무질의 경우 높은 반사율의 표면 위에 흡수성이 높은 연무질이 있을 때 가장 큰 복사 강제력이 발생한다. 직접 연무질 효과는 1차 효과이므로 IPCC에 의해 복사 강제력으로 분류된다. 연무질과 복사열의 상호 작용은 단일 산란 반사율 (SSA)로 정량화되며, 이는 입자에 의한 산란 단독 대 산란 및 흡수 (소멸)의 비율이다. SSA는 산란이 지배적이고 흡수가 거의 없을 때 1에 가까워지며, 흡수가 증가할수록 감소하여 무한한 흡수의 경우 0이 된다. 예를 들어, 해염 연무질은 SSA가 1인데, 해염 입자는 산란만 하기 때문이다. 반면 그을음은 SSA가 0.23으로, 주요 대기 연무질 흡수체임을 보여준다.

 간접적인 영향 
간접 연무질 효과는 대기 연무질에 의한 구름 변형으로 인한 지구 복사 수지의 변화로 구성되며, 여러 가지 개별적인 효과로 이루어진다. 구름 방울은 기존의 연무질 입자, 즉 구름 응집핵 (CCN) 위에 형성된다. 미세먼지에서 발견되는 것과 같이 인간이 생성한 연무질 주변에 응결하는 방울은 자연 발생 연무질 입자(예: 바람에 날린 먼지) 주변에 형성되는 방울보다 작고 수가 많은 경향이 있다.

주어진 기상 조건에서 CCN의 증가는 구름 방울 수의 증가로 이어진다. 이는 단파 복사열의 더 많은 산란, 즉 구름의 반사율 증가로 이어지며, 이는 구름 반사율 효과, 1차 간접 효과 또는 투미 효과로 알려져 있다. 구름 반사율 효과를 뒷받침하는 증거는 선박 배기 가스 배출물 및 바이오매스 연소가 주변 구름과 비교하여 구름 반사율에 미치는 영향에서 관찰되었다. 구름 반사율 연무질 효과는 1차 효과이므로 IPCC에 의해 복사 강제력으로 분류된다.

연무질 도입으로 인한 구름 방울 수 증가는 구름 방울 크기를 감소시키는 작용을 한다. 이는 동일한 양의 물이 더 많은 방울로 나뉘기 때문이다. 이는 강수량을 억제하고 구름 수명을 증가시키는 효과를 가지며, 이는 구름 수명 연무질 효과, 2차 간접 효과 또는 알브레히트 효과로 알려져 있다. 이는 주변 구름과 비교하여 선박 배기 가스 배출물에서 이슬비가 억제되는 현상 및 바이오매스 연소 연기에서 강수가 억제되는 현상으로 관찰되었다. 이 구름 수명 효과는 IPCC에 의해 수문 순환과의 상호 의존성 때문에 기후 피드백(복사 강제력이라기보다는)으로 분류된다. 그러나 이전에는 음의 복사 강제력으로 분류되었다.

 반직접적 영향 
반직접 효과는 흡수성 대기 연무질(예: 그을음)로 인해 발생하는 모든 복사 효과를 직접 산란 및 흡수를 제외한 모든 복사 효과를 다루며, 이는 직접 효과로 분류된다. 이는 많은 개별 메커니즘을 포함하며, 일반적으로 직접 및 간접 연무질 효과보다 정의 및 이해가 불완전하다. 예를 들어, 흡수성 연무질이 대기 상층에 존재하면 주변 공기를 가열하여 수증기의 응결을 억제하고 구름 형성 감소로 이어진다. 또한 대기층을 표면에 비해 가열하면 대기 대류 억제로 인해 더 안정적인 대기가 된다. 이는 수분의 대류 상승을 억제하며, 이는 다시 구름 형성을 감소시킨다. 대기 상층의 가열은 또한 표면 냉각으로 이어져 표면 수분 증발을 감소시킨다. 여기서 설명된 효과는 모두 구름 덮개 감소, 즉 행성 반사율 증가로 이어진다. 반직접 효과는 IPCC에 의해 수문 순환과의 상호 의존성 때문에 기후 피드백으로 분류된다. 그러나 이전에는 음의 복사 강제력으로 분류되었다.

 특정 연무질의 역할 

 황산염 

황산염 에어로졸은 주로 황과 같은 무기 황 화합물 (,  및 )으로 구성되며, 주로 이산화 황이 수증기와 반응하여 기체 황산과 다양한 염을 형성할 때(종종 구름 내 산화 반응을 통해) 생성된다고 생각되며, 이후 흡습성 성장과 응집을 겪은 다음 증발을 통해 축소된다고 여겨진다. 일부는 생체물질적(주로 해양 플랑크톤에서 나오는 다이메틸 설파이드와의 대기 화학 반응을 통해 생성됨)이거나 화산을 통한 지질학적 또는 산불 및 기타 자연 연소 현상으로 인한 기상 발생적이지만, 최근 수십 년 동안 높은 황 함량의 화석 연료, 주로 석탄 및 특정 덜 정제된 연료(예: 항공연료 및 벙커 연료)의 연소를 통해 생성된 인위적 황산염 에어로졸이 지배적이었다. 1990년까지 대기 중 전 세계 인간이 유발한 황 배출량은 모든 자연 황 함유 화합물 배출량을 합친 것보다 "적어도 많았고", 유럽과 북아메리카의 가장 오염된 지역에서는 자연 발생 연무질보다 적어도 10배 더 많았으며,IPCC, 1990: Chapter 1: Greenhouse Gases and Aerosols  [R.T. Watson, H. Rodhe, H. Oeschger and U. Siegenthaler]. In: Climate Change: The IPCC Scientific Assessment  [J.T.Houghton, G.J.Jenkins and J.J.Ephraums (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 31–34, 전체 대기 오염의 25% 이상을 차지했다. 이는 산성비로 이어졌고, 또한 심장 및 폐 질환Effects of Acid Rain – Human Health . Epa.gov (2006년 6월 2일). Retrieved on 2013년 2월 9일. 및 조산 및 저체중 위험에도 기여했다. 황산염 오염은 또한 NOx 오염 및 오존과 복잡한 관계를 가지며, 해로운 지상 오존을 감소시키지만 오존층을 손상시킬 수도 있다.
섬네일|left|화산 배출물로 인한 성층권 황산염은 일시적인 냉각을 유발한다. 지속적인 냉각을 보여주는 자주색 선은 대류권 황산염 오염으로 인한 것이다.
문제가 명확해지자, 배연탈황 조치 및 기타 오염 제어를 통해 이러한 오염을 제거하려는 노력은 대체로 성공적이었고, 미국에서만 연간 53% 감소하여 500억 달러의 의료비 절감 효과를 가져왔다. 그러나 거의 동시에 연구에 따르면 황산염 에어로졸이 지구에 도달하는 가시광선과 표면 온도 모두에 영향을 미치고 있었으며, 소위 지구음암화가 1990년대에 인위적 황산염 오염 감소와 함께 역전되면서 기후변화가 가속화되었다. 2021년 현재, 최첨단 CMIP6 모델은 현재 존재하는 에어로졸의 총 냉각 효과가 에서  사이로 추정한다. IPCC 제6차 평가 보고서는 를 최적 추정치로 사용하며, 불확실성은 주로 연무질이 구름에 미치는 영향에 대한 모순된 연구로 인해 발생한다. 일부는 지구를 냉각시킨다고 확신하며, 이는 성층권 연무질 주입이라는 태양 지구공학 제안으로 이어졌다. 이는 현재의 황 오염의 일부만으로도 수십 도의 온난화를 피할 수 있는 성층권에 배치하여 황산염 오염으로 인한 냉각 효과를 재현하고 강화하는 동시에 건강에 미치는 부정적인 영향을 최소화하는 것을 목표로 하지만, 2020년대 초까지 수백 건의 연구가 완료되었음에도 불구하고 비용과 편익에 대한 평가가 여전히 불완전하다.

 블랙카본 
블랙카본 (BC) 또는 원소 탄소 (EC)는 종종 그을음이라고 불리며, 순수 탄소 클러스터, 골격 공 및 풀러렌으로 구성되어 있으며, 대기에서 가장 중요한 흡수성 에어로졸 종 중 하나이다. 이는 유기 탄소 (OC)와 구별되어야 한다. 유기 탄소는 자체적으로 또는 EC 버키볼을 스며드는 클러스터링되거나 응집된 유기 분자이다. IPCC는 4차 평가 보고서(4AR)에서 화석 연료에서 발생하는 블랙카본이 전 지구 평균 복사 강제력에 +0.2 W/m2 (IPCC 2차 평가 보고서, SAR에서는 +0.1 W/m2)를 기여하며, 범위는 +0.1에서 +0.4 W/m2라고 추정했다. 그러나 2013년에 발표된 연구는 "산업 시대(1750년에서 2005년) 대기 블랙카본의 직접 복사 강제력에 대한 최적 추정치는 +0.71 W/m2이며, 90% 불확실성 범위는 (+0.08, +1.27) W/m2"이며 "선산업 배경을 빼지 않은 모든 블랙카본 발생원으로부터의 총 직접 강제력은 +0.88 (+0.17, +1.48) W/m2로 추정된다"고 밝혔다.

 사례 

섬네일|upright=1.5|화산 분출로 인한 태양 복사 감소
화산은 에어로졸의 주요 자연 발생원이며, 인간에게 영향을 미치는 지구 기후변화와 관련이 있다. 기후 변화와 관련된 분출에는 1600년의 후아이나푸티나산 분출이 1601년-1603년 러시아 대기근과 관련되어 200만 명의 사망자를 낳았으며,"1600 Eruption Caused Global Disruption" , Geology Times, 2008년 4월 25일, accessed 2010년 11월 13일Andrea Thompson, "Volcano in 1600 caused global disruption", NBC News, 2008년 5월 5일, accessed 2010년 11월 13일"The 1600 eruption of Huaynaputina in Peru caused global disruption" , Science Centric 1991년 피나투보산 분출은 약 0.5 °C의 지구 냉각을 몇 년 동안 유발했다. 2000년과 2010년 동안 성층권에서 빛을 산란하는 에어로졸의 영향을 추적하고 그 패턴을 화산 활동과 비교한 연구는 밀접한 상관 관계를 보여준다. 인위적 입자의 효과에 대한 시뮬레이션은 현재 수준에서 거의 영향을 미치지 않았다.

연무질은 또한 지역적 규모에서 날씨와 기후에 영향을 미치는 것으로 생각된다. 인도 몬순의 실패는 인위적 연무질의 반직접 효과로 인한 인도양에서의 수분 증발 억제와 관련이 있다.

사헬 가뭄과 1967년 이후 호주 노던 준주, 킴벌리, 필바라 및 널러버 평원 주변의 강수량 대폭 증가는 일부 과학자들로 하여금 남아시아와 동아시아 상공의 연무질 연무가 양반구의 열대 강수량을 꾸준히 남쪽으로 이동시키고 있다는 결론을 내리게 했다.

 건강 영향 

섬네일|upright|독일 엠덴의 대기 오염 측정소

 크기, 모양 및 용해도 문제 

 크기 
입자상 물질(PM)의 크기는 건강 문제 발생 가능성을 결정하는 주요 요인이다. 크기가 다른 입자는 기도의 다른 영역에 침적되어 다양한 건강 영향을 유발한다. 입자는 크기에 따라 분류된다:
 조대 입자(PM)는 직경이 2.5에서 10 마이크로미터 사이로 흡입 가능하며 코, 목, 기관지 등 상기도에 침적될 수 있다. PM 노출은 호흡기 질환(예: 천식, 기관지염, 비부비동염 악화)과 관련이 있으며, 심혈관계 영향(전신 염증으로 인한 심장마비 및 부정맥 위험 증가)과 관련이 있다.
 미세 입자(PM)는 직경이 2.5 마이크로미터 미만으로 폐 깊숙이 침투하여 세기관지 및 폐포에 도달할 수 있다. 이들은 만성 비부비동염(PM 입자가 비강 및 부비동에 침적되어 염증과 만성 비부비동염을 유발할 수 있음)과 관련이 있으며, 호흡기 질환(깊은 폐 침투로 인한 천식 및 만성 폐쇄 폐 질환 악화) 및 전신 염증과 산화 스트레스로 인한 심혈관계 질환과 관련이 있다.
 초미세 입자(PM)는 직경이 0.1 마이크로미터(100 나노미터) 미만으로 혈류에 들어가 심장 및 뇌를 포함한 다른 장기에 도달할 수 있다. 건강 영향에는 신경학적 영향(입자가 혈뇌 장벽을 통과하여 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환에 잠재적으로 기여) 및 죽상경화증 촉진 및 심장마비 위험 증가와 같은 심혈관계 영향이 포함된다.

 건강 영향의 메커니즘 
입자들은 여러 메커니즘을 통해 건강 영향을 유발할 수 있다: 기도 내 염증, 반응성 산소 종을 통한 산화 스트레스는 세포 손상으로 이어지고, 초미세 입자의 순환계로의 전이를 통한 전신 영향은 폐를 넘어 다른 장기에 영향을 미친다. 이러한 관계 중 다수는 이전에 상관 분석으로만 설명할 수 있었는데, 이는 인과성을 입증하는 연구 설계를 환경 의학에서 수행하기 어렵거나 불가능하기 때문이다. 이를 위해서는 무작위 대조 시험이 필요하다. 브레멘 BIPS의 과학자들은 특수 연구 설계를 사용하여 적어도 일부 건강 문제(당뇨병, 고혈압)에 대한 인과 관계를 입증할 수 있었다.

 결과 
입자상 물질 노출은 호흡기계(천식, 만성 폐쇄 폐 질환, 폐암, 비부비동염), 심혈관계(심장마비, 고혈압, 부정맥, 죽상경화증), 신경계(인지 저하 및 신경퇴행성 질환), 대사계(염증 경로로 인한 당뇨병 및 대사 증후군)와 같은 신체 시스템 전반의 다양한 질병과 관련이 있다.

 임계 농도 및 지침 
세계보건기구(WHO)는 노출을 제한하기 위한 지침을 제공한다:
 PM: 연평균 15 µg/m3를 초과하지 않아야 함; 24시간 평균 45 µg/m3를 초과하지 않아야 함.
 PM: 연평균 5 µg/m3를 초과하지 않아야 함; 24시간 평균 15 µg/m3를 초과하지 않아야 함.
 이 수준을 초과하는 노출은 건강에 해로운 영향의 위험을 증가시킨다.

 용해도 
흡입된 기체와 증기의 흡수 부위와 정도는 물에 대한 용해도에 의해 결정된다. 흡수는 또한 공기 흐름 속도와 흡입된 공기 중 기체의 부분 압력에 따라 달라진다. 특정 오염 물질의 운명은 그것이 존재하는 형태(에어로졸 또는 입자상)에 따라 달라진다. 흡입은 또한 피험자의 호흡 속도에 따라 달라진다.

 모양 
완전히 문서화되지 않은 또 다른 복잡한 요소는 PM의 모양이 건강에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지이다. 석면 섬유의 바늘 모양은 폐에 박힐 수 있다는 점을 제외하고는 말이다. 기하학적으로 각진 모양은 둥근 모양보다 표면적이 더 넓으며, 이는 다시 입자가 다른, 잠재적으로 더 위험한 물질과 결합하는 능력에 영향을 미친다. 아래 표는 일부 일반적인 대기 중 입자상 물질의 색상과 모양을 나열한다:
 입자상 물질 유형  색상  모양 포틀랜드 시멘트  회색  불규칙 연기  흰색  구형 그을음  검은색  프랙탈 응집체 물방울  흰색  구형 황토  황갈색  불규칙 로콘 화산재  짙은 갈색  불규칙 사하라 모래 (리비아)  갈색  불규칙

 구성, 양 및 지속 시간 

섬네일|콘크리트 먼지 구름 속 작업자

입자의 조성은 발생원과 생산 방식에 따라 크게 달라질 수 있다. 예를 들어, 식물 연소에서 배출되는 먼지는 향 종이 연소 또는 건설 폐기물에서 배출되는 먼지와 다를 것이다. 연료 연소에서 배출되는 입자는 폐기물 연소에서 배출되는 입자와 동일하지 않다. 폐차장 화재 또는 고철로 가득 찬 선박 화재에서 발생하는 입자상 물질은 다른 종류의 연소보다 더 많은 독성 물질을 포함할 수 있다.

다른 종류의 건축 활동도 다른 종류의 먼지를 생성한다. 포틀랜드 시멘트로 만든 콘크리트를 절단하거나 혼합할 때 발생하는 PM의 조성은 다른 종류의 슬래그 (예: GGBFS, EAF 슬래그), 플라이애쉬 또는 심지어 EAF 먼지(EAFD)로 만든 콘크리트를 절단하거나 혼합할 때 발생하는 PM의 조성과 다를 것이다. EAFD, 슬래그 및 플라이애쉬는 더 유독할 가능성이 높으며 중금속을 포함하고 있기 때문이다. 친환경 제품으로 판매 및 사용되는 슬래그 시멘트 외에도, 다른 종류의 슬래그, 플라이애쉬 또는 기타 미지의 물질이 첨가된 위조(변조) 시멘트도 일부 지역에서는 생산 비용이 훨씬 저렴하기 때문에 매우 흔하다. 품질 및 독성 문제를 해결하기 위해 일부 지역에서는 건물에 사용되는 시멘트에 EAF 슬래그 사용을 금지하기 시작했다. 용접 연기의 조성도 용접되는 재료의 금속, 코팅, 전극 등의 조성에 따라 크게 달라지므로, 다양한 독성 배출물로 인해 많은 건강 문제(예: 납 중독, 금속 흄열, 암, 메스꺼움, 자극, 신장 및 간 손상, 중추 신경계 문제, 천식, 폐렴 등)가 발생할 수 있다.

연구에 따르면 중국인의 혈중 납 농도는 대기 중 PM 농도 및 표토 납 함량과 밀접한 관련이 있으며, 이는 공기와 토양(예: 재부유된 토양 입자 흡입, 오염된 작물 또는 물 섭취 등)이 납 노출의 중요한 원인임을 나타낸다.

조성 외에도 노출의 양과 지속 시간도 중요하다. 왜냐하면 이는 질병의 발병과 심각도에 영향을 미치기 때문이다. 실내로 유입되는 입자는 실내 공기질에 직접적인 영향을 미친다. 3차 흡연과 유사한 이차 오염 가능성도 우려된다.

건설 및 리모델링 프로젝트는 입자상 물질의 주요 발생원이며, 이는 일부 지역에서 매우 흔한 이러한 프로젝트가 이미 가동 중인 의료 시설에서는 가능한 한 피해야 함을 시사한다. 불가피한 프로젝트의 경우, PM 배출과 관련하여 더 나은 계획과 완화 조치를 도입해야 한다. 전동 공구, 중장비, 디젤 연료 및 잠재적으로 독성 있는 건축 자재(예: 콘크리트, 금속, 땜납, 페인트 등)의 사용은 질병 치료 또는 생존 기회를 찾는 환자들이 부정적인 영향을 받지 않도록 엄격히 모니터링해야 한다.

 건강 문제 

섬네일|upright=1.3|대기 오염으로 인한 사망자 수와 다른 일반적인 사망 원인 비교

섬네일|폴란드 카토비체에 표시된 PM10 대기 질 정보

인간과 동물에게 널리 연구된 입자상 물질 흡입의 영향에는 COVID-19, 천식, 폐암, 규폐증과 같은 호흡기 질환,
 심혈관계 질환, 조산, 선천적 기형, 저체중, 발달 장애, 신경퇴행성 질환, 정신 질환, 그리고 자살, 그리고 조기 사망이 포함된다. 직경 2.5 마이크론 미만의 실외 미세먼지는 전 세계적으로 연간 420만 명의 사망자와 1억 3백만 이상의 장애 조정 기대수명 감소를 유발하며, 이는 사망의 5번째 주요 위험 인자이다. 대기 오염은 또한 다양한 다른 심리사회적 문제와 관련이 있다. 입자들은 장기에 직접 침투하거나 전신 염증을 통해 간접적으로 조직 손상을 유발할 수 있다. 공표된 공기 질 기준치보다 낮은 노출 수준에서도 부작용이 발생할 수 있다.

 인위적 미세먼지가 주요 위험 요소 

인위적 입자상 대기 오염의 결과로 공기 중 미세 입자 수준이 증가하면 "폐암 및 기타 심폐 사망을 포함한 가장 심각한 영향과 일관되고 독립적으로 관련되어 있다." 많은 사망 및 기타 건강 문제와 입자 오염 사이의 연관성은 1970년대 초에 처음 입증되었으며 이후 여러 차례 재현되었다. PM 오염은 미국에서 연간 명의 사망을 유발하는 것으로 추정되며(2000년부터), 2005년 동안 유럽에서 약 370,000명의 조기 사망에 기여했다. 그리고 2010년 질병의 세계적 부담 연구 협력에 따르면 전 세계적으로 322만 명의 사망자를 발생시켰다. 유럽 환경청의 연구에 따르면 2019년 유럽연합 27개 회원국에서 미세먼지 오염으로 307,000명이 조기 사망했다.

2000년 미국에서 수행된 한 연구는 미세 입자상 물질이 조대 입자상 물질보다 더 해로울 수 있음을 탐구했다. 이 연구는 6개의 다른 도시를 기반으로 했다. 그들은 공기 중 입자상 물질로 인한 사망과 병원 방문이 주로 미세 입자상 물질 때문임을 발견했다. 마찬가지로 1987년 미국 대기 오염 데이터에 대한 연구에서는 조대 입자가 아닌 미세 입자와 황산염이 표준 대도시 통계 지역에서 총 연간 사망률과 가장 일관되고 유의미하게 상관 관계를 보였다.

2022년 지오헬스에 발표된 연구에 따르면 미국에서 에너지 관련 화석 연료 배출을 제거하면 매년 명의 조기 사망을 예방하고 PM 관련 질병 및 사망 회피로 의 혜택을 제공할 것이라고 결론지었다.

 불임, 임신 및 선천적 기형 
불임률 증가는 입자상 물질 노출과 상관 관계가 있었다. 임신 중 산모의 PM 노출은 어린이의 고혈압과도 관련이 있다.

PM – PM 흡입은 저체중과 같은 유해한 임신 결과의 위험 증가와 관련이 있다. PM 노출은 PM 노출보다 더 큰 출생 체중 감소와 관련이 있었다. PM 노출은 염증, 산화 스트레스, 내분비 교란, 태반으로의 산소 운반 장애를 유발할 수 있으며, 이 모든 것이 저체중 위험을 높이는 메커니즘이다. 전반적인 역학적 및 독성학적 증거는 PM에 대한 장기 노출과 발달 결과(즉, 저체중) 사이에 인과 관계가 존재함을 시사한다. 임신 기간별 노출의 중요성을 조사한 연구는 결정적이지 않은 것으로 판명되었으며, 국제 연구 결과는 산전 미세먼지 노출과 저체중 사이의 연관성을 도출하는 데 일관성이 없었다. 주산기 결과는 평생 건강과 관련이 있으며 입자상 물질 노출이 광범위하기 때문에 이 문제는 공중 보건상 매우 중요하다.

 심혈관 및 호흡기 질환 

PM는 혈관에 높은 플라크 침착을 유발하여 혈관 염증과 죽상경화증을 일으킨다. 죽상경화증은 혈관의 탄력성을 감소시키는 동맥 경화로, 심장마비 및 기타 심혈관 문제를 유발할 수 있다. 2014년 메타 분석에 따르면 입자상 물질에 대한 장기 노출이 관상동맥 질환과 관련이 있다고 보고되었다. 이 연구는 유럽 대기 오염 영향 코호트 연구(ESCAPE)에 참여한 11개 코호트의 100,166명의 참가자를 포함했으며, 평균 11.5년 동안 추적 관찰했다. PM 2.5에 대한 추정 연간 노출량이 단 5 μg/m 증가할 때마다 심장마비 위험이 13% 증가했다.EU's PM Limit Festering: New Study Linked PM with Heart Attack  PM은 인간 세포와 조직에 영향을 미칠 뿐만 아니라 인간에게 질병을 유발하는 박테리아에도 영향을 미친다. 미생물막 형성, 항생제 내성 및 황색 포도상구균과 폐렴구균의 군집화는 블랙카본 노출에 의해 변경되었다.

2.5에서 10 마이크로미터 직경의 조대 입자 오염의 급성 건강 영향에 대한 가장 큰 미국 연구는 2008년에 발표되었으며, 심혈관계 질환으로 인한 병원 입원과 관련이 있었지만 호흡기 질환으로 인한 병원 입원 수와는 관련이 없었다. 미세 입자 수준(PM 이하)을 고려한 후에도 조대 입자와의 연관성은 유지되었지만 통계적으로 유의미하지 않았는데, 이는 이 효과가 미세 입자의 하위 부분 때문임을 의미한다.

몽골 정부 기관은 지난 5년간 호흡기 질환 발생률이 45% 증가했다고 기록했다(2011년 보고). 기관지 천식, 만성 폐쇄 폐 질환 및 간질성 폐렴이 지역 병원에서 가장 흔하게 치료되는 질병이었다. 조기 사망, 만성 기관지염 및 심혈관계 질환 수준이 빠르게 증가하고 있다.

 인지 위험 및 정신 건강 
대기 오염과 입자상 물질이 인지 능력에 미치는 영향은 활발한 연구 분야가 되었다.

대기 오염은 발달 장애(예: 자폐)의 위험을 증가시킬 수 있으며, 신경퇴행성 질환, 정신 질환, 및 자살 위험을 증가시킬 수 있지만, 우울증과 일부 대기 오염 물질 사이의 연관성에 대한 연구는 일관적이지 않다. 적어도 한 연구에서는 "인간 뇌에 자철석 나노입자가 풍부하게 존재하며, 이는 도시의 대기 중 입자상 물질(PM)에 풍부하게 존재하는 연소 및 마찰 유도 가열로 형성된 고온 자철석 나노구체와 정확히 일치한다"고 확인했다.

미세먼지는 또한 알츠하이머병 발생과 조기 뇌 노화에 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. PM 노출과 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환 유병률 사이의 상관 관계를 시사하는 증거가 증가하고 있다. 여러 역학 연구는 PM 노출과 인지 저하, 특히 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환 발병 사이의 연관성을 시사했다.

지리 공간 분석 기술을 사용하여 "NIEHS 지원 연구원들은 미국 전역에서 파킨슨병 발병 사례와 미세 입자상 물질(PM로 알려짐) 사이의 강력한 연관성을 확인할 수 있었다. 이 연구에서 파킨슨병 발병률이 높은 지역은 일반적으로 자동차, 산불, 발전소 등에서 발생하는 PM 수준이 더 높은 지역과 관련이 있었다." PM 노출과 인지 저하 사이의 연관성 뒤에 있는 정확한 메커니즘은 완전히 이해되지 않았지만, 연구에 따르면 미세 입자는 후각 신경을 통해 뇌에 침투하여 염증과 산화 스트레스를 유발할 수 있으며, 이는 뇌세포를 손상시키고 신경퇴행성 질환 발병에 기여할 수 있다.

 사망률 증가 
2011년 연구에 따르면 교통 배기가스가 일반 대중의 심장마비 중 가장 심각한 예방 가능한 원인이며, 전체 심장마비의 7.4%를 차지하는 것으로 결론지었다.

2008년 방콕, 태국의 미세먼지 연구에 따르면 심혈관계 질환으로 인한 사망 위험이 세제곱미터당 10 마이크로그램 증가할 때마다 1.9% 증가했으며, 모든 질병으로 인한 사망 위험은 1.0% 증가했다. 1996년에는 평균 65, 2002년에는 68, 2004년에는 52 수준이었다. 감소하는 수준은 디젤에서 천연가스 연소로의 전환과 개선된 규제 덕분일 수 있다.

 인종 불균형 
미세먼지에 대한 노출 증가와 그로 인한 장기 노출의 건강상 부작용에 대한 취약성 사이에 인종과 관련된 많은 연구가 있었다. 미국 연구에 따르면 "한 지역 내 흑인 거주자의 비율이 높은 것이 천식 발병률 증가와 관련이 있었다." 많은 학자들은 이러한 불균형을 미국의 주거 분리와 그에 따른 "유독 물질 노출"의 불평등과 연관 짓는다. 이러한 현실은 "의료 서비스가 더 넓은 역사적 및 현대적 사회 경제적 불평등과 미국 생활의 많은 분야에서 지속적인 인종 및 민족 차별의 맥락에서 발생한다"는 발견에 의해 더욱 악화된다. 입자 배출 시설과의 주거 근접성은 PM 2.5 노출을 증가시켜 이환율 및 사망률 증가와 관련이 있다. 여러 연구에서 비백인 및 빈곤층 인구 사이에서 PM 배출의 부담이 더 높다는 것을 확인했지만, 일부는 소득이 이러한 차이를 유발하지 않는다고 말한다. 인종과 주거 관련 건강 영향 사이의 이러한 상관 관계는 역사적 레드라이닝 관행과 관련된 오래된 환경 정의 문제에서 비롯된다. 이러한 요소들이 맥락화된 예로는 루이지애나 남동부의 한 지역이 있으며, 인근 화학 공장으로 인한 암 관련 사망률이 높아 속칭 '암 골목'으로 불린다. 암 골목은 대다수가 아프리카계 미국인 공동체이며, 공장에 가장 가까운 이웃은 흑인이 90%를 차지하여 흑인 인구가 백인 인구보다 PM 배출량이 높은 지역에 불균형적으로 가깝게 위치한다는 과학적 주장을 뒷받침한다. 2020년 기사는 높은 PM 농도에서 생활하는 장기적인 건강 영향을 SARS-CoV-2 또는 COVID-19로 인한 위험 증가, 확산 및 사망률 증가와 연관시키고, 이러한 결과의 원인을 인종차별의 역사로 돌린다.

 산불 연기 위험 
산불이 지속되는 지역에서는 미세먼지 노출 위험이 증가했다. 산불 연기는 노인, 어린이, 임산부, 폐 및 심혈관 질환을 앓고 있는 사람들과 같은 민감한 집단에 영향을 미칠 수 있다. 2008년 캘리포니아 산불 시즌에는 대기 중 미세먼지보다 산불로 인한 미세먼지가 인간 폐에 훨씬 더 유독하며, 호중구 침윤, 세포 유입 및 부종 증가가 관찰되었다. 또한 산불로 인한 미세먼지는 허혈성 심장병과 같은 급성 관상동맥 질환의 유발 요인으로 관련되어 있다. 산불은 또한 미세먼지 노출로 인한 응급실 방문 증가 및 천식 관련 사건 위험 증가와 관련이 있다. 산불로 인한 PM와 고령자 심폐 질환 입원 위험 증가 사이의 연관성이 발견되었다. 또한 산불 연기가 정신 능력을 저하시킨다는 증거도 있다.

 에너지 산업의 건강 악영향 인지와 대응 
섬네일|화석연료 사용으로 인한 사고 및 대기 오염으로 인한 발전소 사망자 수는 재생 가능 에너지 생산으로 인한 사망자 수를 초과한다. Data sources: Markandya & Wilkinson (2007); UNSCEAR (2008; 2018); Sovacool et al. (2016); IPCC AR5 (2014); Pehl et al. (2017); Ember Energy (2021).
거대 석유 기업들은 적어도 1960년대부터 자사 제품의 사용이 광범위한 건강 악영향과 사망을 유발한다는 사실을 알고 있었지만, 청정 대기 규제에 반대하는 공격적인 미국의 로비 활동과 다른 곳에서의 로비 활동을 계속했으며, 화석 연료 연소와 인간 생명에 대한 주요 위험 사이의 인과 관계에 대한 의구심을 심어주기 위한 대규모 기업 선전 캠페인을 시작했다. 내부 회사 메모에 따르면 에너지 산업 과학자와 경영진은 화석 연료로 인한 대기 오염 물질이 인간 폐 조직 깊숙이 침투하여 석유 산업 노동자의 자녀에게 선천적 기형을 유발한다는 것을 알고 있었다. 업계 메모는 자동차가 "대기 오염의 가장 큰 원인"이며, 대기 오염이 건강에 해로운 영향을 미 미치고 "목구멍에서 제거될 수 있는" 발암물질을 포함한 독소를 "폐 깊숙이" 침투시킨다는 것을 인정했다.

증가하는 대중의 우려에 대응하여 업계는 결국 글로벌 기후 연합이라는 산업 로비 단체를 만들어 정부의 대기 오염 규제 시도를 방해하고, 화석 연료 연소와 인간 생명에 대한 주요 위험 사이의 인과 관계에 대한 대중의 마음속에 혼란을 야기하기 위한 주요 기업 선전 캠페인을 시작했다. 유사한 로비 및 기업 홍보 노력은 석유 및 가스 산업의 동업 조합인 미국 석유 연구소와 기후변화 부정 사설 싱크탱크인 하트랜드 연구소에 의해 수행되었다. "화석 연료 이해관계자들의 대응은 동일한 전략에서 비롯되었다. 즉, 처음에는 알았고, 다음에는 음모를 꾸몄으며, 그 다음에는 부인했고, 그 다음에는 지연시켰다. 그들은 지연, 미묘한 형태의 선전, 그리고 규제 약화에 의존해왔다"고 화석 연료 회사와 기후 변화 역사를 연구하는 하버드 대학교 연구원인 제프리 슈프란은 말했다. 이러한 노력은 국제 환경법 센터의 캐롤 머펫과 같은 정책 분석가들에 의해 담배 산업의 로비 및 기업 선전 캠페인 전략과 비교되었다. 이 캠페인은 흡연과 암 사이의 인과 관계에 대한 의구심을 불러일으키고 규제를 저지하기 위한 것이었다. 또한 업계 자금 지원을 받는 옹호자들은 미국 정부의 고위직에 임명되었을 때 대기 오염의 치명적인 영향을 보여주는 과학적 발견을 수정하고 규제를 철회했다.Union of Concerned Scientists, 2020년 4월 27일 "Oil Industry Ghostwrites Trump's Deadly Anti-Environmental Policies"

 식생에 미치는 영향 

입자상 물질은 식물의 기공 개구부를 막아 광합성 기능에 방해가 될 수 있다. 이러한 방식으로 대기 중 높은 입자상 물질 농도는 일부 식물 종의 성장 부진 또는 사망을 초래할 수 있다.

 규제 
대부분의 정부는 특정 유형의 오염원(자동차, 산업 배출 등)에서 허용되는 배출량과 입자상 물질의 대기 중 농도에 대한 규제를 모두 만들었다. IARC와 WHO는 입자상 물질을 1군 발암물질로 지정한다. 입자상 물질은 필터링되지 않은 채 폐와 혈류 깊숙이 침투하여 호흡기 질환, 심장마비, 조기 사망을 유발할 수 있기 때문에 가장 치명적인 형태의 대기 오염이다. 2013년 9개 유럽 국가 312,944명을 대상으로 한 ESCAPE 연구는 입자상 물질에 안전한 수준은 없으며, PM이 10 µg/m 증가할 때마다 폐암 발생률이 22% 증가한다는 것을 밝혀냈다. PM의 경우 10 µg/m당 폐암이 36% 증가했다. 2014년 ESCAPE 데이터를 포함한 전 세계 18개 연구의 메타 분석에서는 PM가 10 µg/m 증가할 때마다 폐암 발생률이 9% 증가했다.

 정부가 설정한 제한 / 기준 
 국가/지역 PM () PM () 연간 허용 초과 횟수 연평균 일평균(24시간) 연평균 일평균(24시간) 오스트레일리아  8  25  25  50   중국  35  75  70  150   유럽 연합  25    40  50  PM: 없음; PM: 35 홍콩  35  75  50  100  PM: 9; PM: 9 일본  15  35    100   대한민국  15  35  50  100   타이완  15  35  50  100   영국 20  40   50  35 미국  9  35    150  PM: 해당 없음; PM: 1 세계보건기구 5  15  15  45  3–4

 캐나다 

캐나다에서 입자상 물질 기준은 연방-주 캐나다 환경 장관 협의회 (CCME)에 의해 전국적으로 설정된다. 관할 지역(주 및 준주)은 더 엄격한 기준을 설정할 수 있다. 2015년 현재 입자상 물질 2.5(PM)에 대한 CCME 기준은 28 µg/m (일일 24시간 평균 농도의 연간 98번째 백분위수의 3년 평균을 사용하여 계산)이며 10 µg/m3 (연평균의 3년 평균)이다. PM 기준은 2020년에 더 엄격해질 것이다.

 유럽 연합 

유럽 연합은 공기 중 입자상 물질 제한을 포함하는 유럽 배출가스 기준을 설정했다:

 유럽 대기질 지수  좋음  보통  중간  나쁨  매우 나쁨  극도로 나쁨 2.5μm 미만 입자 (PM)  0–10 μg/m  10–20 μg/m  20–25 μg/m  25–50 μg/m  50–75 μg/m  75–800 μg/m 10μm 미만 입자 (PM)  0–20 μg/m  20–40 μg/m  40–50 μg/m  50–100 μg/m  100–150 μg/m  150–1200 μg/m

 영국 

목재 연소 문제를 완화하기 위해 2021년 5월부터 가장 오염이 심한 연료 중 두 가지인 전통적인 가정용 석탄(역청탄)과 젖은 목재는 더 이상 판매될 수 없다. 2m3 미만으로 판매되는 목재는 수분 함량이 20% 이하임을 의미하는 '바로 태울 수 있음(Ready to Burn)' 인증을 받아야 한다. 제조된 고체 연료 또한 황 및 연기 배출 제한을 충족하는지 확인하기 위해 '바로 태울 수 있음' 인증을 받아야 한다. 2022년 1월부터 모든 신규 목재 연소 난로는 새로운 에코디자인(EcoDesign) 기준을 충족해야 한다(에코디자인 난로는 가스 중앙 난방보다 450배 더 많은 유독성 대기 오염을 배출한다. 이제 판매가 금지된 구형 난로는 3,700배 더 많은 오염을 배출한다).

2023년부터 "연기 제어 구역"(대부분의 영국 도시와 마을)에서 버너가 시간당 배출할 수 있는 연기량은 5g에서 3g으로 줄어든다. 위반 시 최대 300파운드의 현장 벌금이 부과된다. 이를 준수하지 않는 사람들은 범죄 기록을 받을 수도 있다.

 미국 
섬네일|upright=1.55|미국의 대기 질 동향. 파란색 영역은 모니터링 사이트 중 80%의 범위를 나타낸다.
미국 환경보호청(EPA)은 PM 및 PM 농도에 대한 기준을 설정했다. (국립 대기 질 표준 참조.)

 캘리포니아 

섬네일|upright=1.55|미국 서부의 대기 질 동향. 파란색 영역은 모니터링 사이트 중 80%의 범위를 나타낸다.
2008년 10월, 캘리포니아 환경 보호국 내 독성 물질 관리부(DTSC)는 탄소 나노튜브 제조업체로부터 분석 시험 방법, 환경 내 운명 및 이동, 기타 관련 정보에 대한 정보 요청 의사를 발표했다. DTSC는 캘리포니아 건강 및 안전 코드, 699장, 57018-57020조에 따라 권한을 행사하고 있다. 이 조항들은 AB 289 (2006) 법안 채택의 결과로 추가되었다. 이들은 화학 물질의 운명 및 이동, 감지 및 분석, 기타 정보에 대한 접근성을 높이기 위한 것이다. 이 법은 이러한 정보를 부서에 제공할 책임을 화학 물질을 제조하거나 수입하는 사람들에게 부여한다.

2009년 1월 22일, 캘리포니아에서 탄소 나노튜브를 생산하거나 수입하는 제조업체 또는 캘리포니아로 탄소 나노튜브를 수출할 수 있는 제조업체에 공식 정보 요청서가 발송되었다. 이 서신은 AB 289에 의해 법제화된 권한의 첫 공식 이행을 구성하며, 주 내 탄소 나노튜브 제조업체(산업 및 학계 모두)와 캘리포니아 외부에 있는 탄소 나노튜브 제조업체에 보내졌다. 이 정보 요청은 제조업체가 1년 이내에 충족해야 한다. DTSC는 데이터 요청에 대한 응답 마감일인 2010년 1월 22일을 기다리고 있다.

캘리포니아 나노 산업 네트워크와 DTSC는 2009년 11월 16일 캘리포니아 새크라멘토에서 하루 종일 심포지엄을 개최했다. 이 심포지엄은 나노기술 산업 전문가들의 의견을 듣고 캘리포니아의 향후 규제 고려 사항을 논의할 기회를 제공했다.

DTSC는 특정 화학 물질 정보 호출을 나노금속 산화물 회원으로 확장하고 있으며, 최신 정보는 웹사이트에서 찾을 수 있다.Chemical Information Call-in: Nanomaterials dtsc.ca.gov 

 콜로라도 
섬네일|upright=1.55|미국 남서부의 대기 질 동향. 파란색 영역은 모니터링 사이트 중 80%의 범위를 나타낸다.
콜로라도 계획의 주요 내용은 부문별 배출 수준 감소 및 해결책이다. 농업, 운송, 녹색 전기, 재생 가능 에너지 연구가 이 계획의 주요 개념과 목표이다. 의무적인 차량 배기가스 검사 및 실내 흡연 금지와 같은 정치적 프로그램은 깨끗한 공기에 대한 대중의 인식과 참여를 유도하기 위해 지방 정부가 취하는 조치이다. 덴버가 로키 산맥과 넓은 평원 옆에 위치하여 콜로라도 주 수도권은 스모그와 가시적 대기 오염이 발생하기 쉬운 곳이다.

 영향 지역 
섬네일|upright=1.65|70개 주요 도시의 2019년과 2022년 대기 중 PM 농도 차이
대기 오염 추세를 분석하기 위해 전 세계 480개 도시(우크라이나 제외)를 대기 전문가가 지도화하여 2019년 첫 9개월과 2022년 첫 9개월의 평균 PM 농도를 계산했다. 평균 PM 농도는 aqicn.org의 세계 대기질 지수 데이터를 사용하여 측정되었으며, AirNow가 개발한 공식을 사용하여 PM 수치를 공기 1세제곱미터당 마이크로그램() 값으로 변환했다.

조사된 70개 수도 중에서 이라크의 바그다드가 PM 농도가  증가하여 가장 나쁜 성과를 보였다. 몽골의 수도인 울란바토르는 PM 농도가  감소하여 가장 좋은 성과를 보였다. 이전에는 세계에서 가장 오염된 수도 중 하나였다. 2017년의 대기질 개선 계획이 긍정적인 결과를 보여주는 것으로 보인다.

480개 도시 중 사우디아라비아의 담맘이 PM 농도가  증가하여 가장 나쁜 성과를 보였다. 이 도시는 사우디 석유 산업의 중요한 중심지이며 세계에서 가장 큰 공항과 페르시아만에서 가장 큰 항구를 모두 보유하고 있다. 현재 조사된 도시 중 가장 오염된 도시다.

유럽에서는 스페인에 위치한 도시들이 가장 나쁜 성과를 보였다. 살라망카와 팔마는 PM 농도가 각각 와  증가했다. 가장 좋은 성과를 보인 도시는 북마케도니아의 수도인 스코페로, PM 농도가  감소했다. 한때 유럽에서 가장 오염된 수도였으며, 깨끗한 공기를 달성하기까지는 아직 갈 길이 멀다.

미국에서는 유타주의 솔트레이크시티와 플로리다주의 마이애미가 PM 농도 증가가 가장 높은 두 도시(각각 )이다. 솔트레이크시티는 '역전'이라고 알려진 기상 현상으로 고통받는다. 계곡에 위치한 이 도시는 역전 현상이 발생하면 더 차갑고 오염된 공기가 위쪽의 더 따뜻한 공기 아래에 지상에 갇힌다. 반면, 네브래스카주의 오마하가 가장 좋은 성과를 보였고, PM 농도가  감소했다.

이 보고서에서 가장 깨끗한 도시는 PM 농도가 단 에 불과한 스위스의 취리히로, 2019년과 2022년 모두 1위를 차지했다. 두 번째로 깨끗한 도시는 퍼스로, PM 농도가 였으며 2019년 이후  감소했다. 가장 깨끗한 상위 10개 도시 중 5개는 호주에 있다. 이 도시들은 호바트, 울런공, 론세스톤, 시드니, 퍼스다. 호놀룰루는 상위 10위 목록에 있는 유일한 미국 도시로, 2019년 이후 약간 증가하여  농도로 10위를 차지했다.

가장 오염된 상위 10개 도시 중 거의 모든 도시가 중동과 아시아에 있다. 최악은 사우디아라비아의 담맘으로 PM 농도가 이다. 파키스탄의 라호르가 로 두 번째로 나빴다. 세 번째는 세계에서 가장 높은 건물이 있는 두바이이다. 하위 10위에는 인도의 무자파르나가르, 델리, 뉴델리 등 3개 도시가 있다. 다음은 2022년 1월부터 9월까지의 PM 기준 가장 오염된 30개 도시 목록이다.
 도시  국가/지역  월 평균 PM () 2022 2019 담맘    155  43.9 라호르    98.1  64.6 두바이    97.7  47.5 바그다드    60.5  29 다카    55.3  48.7 무자파르나가르    53.9  60.5 델리    51.6  59.8 오아하카    51.1  13.5 뉴델리    50.1  54.2 마나마    48  43.4 파트나    47.9  53.5 페샤와르    47  46.7 가지아바드    46.6  56.9 러크나우    46.4  54.1 하왈리    46.2  40.4 하푸르    45.7  53.3 찬디가르    44.9  39.7 자이푸르    43.5  40.6 캄팔라    42.9  48.3 호람샤르    42  30 포카라    41.8  18.2 아부다비    40.2  44.7 시안시    36.6  40 쉬창시    36.4  41.4 신샹시    36.3  46.4 안양    36.1  45.9 스자좡시    36  44.9 타이위안시    35.9  39.2 이스트런던    35.9  7.1 간디나가르      35.5  42.9
위 조사는 한계가 있다. 예를 들어, 전 세계 모든 도시가 포함된 것은 아니며, 각 도시의 모니터링 스테이션 수가 동일하지 않을 수 있다. 이 데이터는 참고용일 뿐이다.

 호주 
빅토리아주의 라트로브 밸리와 뉴사우스웨일스주의 헌터밸리와 같은 호주의 탄광 지역에서 PM10 오염은 2004년부터 2014년까지 크게 증가했다. 이 증가는 대기 오염 기준 미달 통계에 크게 기여하지는 않았지만, 2010년부터 2014년까지 매년 증가율이 높아졌다.

 중국 

중국 북부와 남아시아 일부 도시에서는 농도가 200 μg/m를 초과하기도 했다. 중국 도시의 PM 농도는 2010년에서 2014년 사이에 극심했으며, 2013년 1월 12일 베이징에서는 993 μg/m로 역대 최고치를 기록했지만, 대기정화 활동 덕분에 개선되고 있다.

중국 남부의 대기질을 모니터링하기 위해 미국 광저우 영사관은 광저우 사몐 섬에 PM2.5 및 PM10 모니터를 설치하고 공식 웹사이트와 소셜 플랫폼에 측정값을 표시한다.

 유럽 


 이탈리아 
섬네일|center|upright=1.65|2019–2020년 이탈리아 도시의 특정 시간대 PM 농도 (유럽 대기질 지수)

 대한민국 
2017년 현재, 대한민국은 OECD 회원국 중 가장 나쁜 대기오염을 겪고 있다. NASA와 NIER이 수행한 연구에 따르면, 2016년 5월과 6월 서울 올림픽공원에서 측정된 PM 중 52%는 국내 배출량에서 비롯되었다. 나머지는 중국 산둥성(22%), 북한(9%), 베이징(7%), 상하이(5%)에서 유입된 국경을 넘는 오염이며, 중국 랴오닝성, 일본, 서해에서 유입된 오염이 합쳐서 5%를 차지했다. 2017년 12월, 한국과 중국 환경부 장관은 대기, 물, 토양, 폐기물 문제를 공동으로 해결하기 위한 5개년 계획인 한-중 환경협력 계획(2018–22)에 서명했다. 협력을 지원하기 위해 2018년에는 환경협력센터도 설립되었다.

 태국 
태국의 대기질은 2023년에 악화되고 있으며, 이는 "코로나바이러스감염증-19 이후의 정상화 상황"으로 묘사된다. 수도 방콕 외에도 인기 있는 관광지인 치앙마이의 대기질도 악화되고 있다. 치앙마이는 스위스 대기질 회사에서 2023년 3월 27일에 발표한 실시간 순위에서 가장 오염된 도시로 선정되었다. 이 순위는 PM 데이터가 측정 가능한 약 100개 세계 도시의 데이터를 포함한다.

 몽골 
몽골의 수도 울란바토르는 연평균 기온이 약 0 °C로 세계에서 가장 추운 수도이다. 인구의 약 40%는 아파트에 거주하며, 이 중 80%는 3개의 열병합 발전소에서 공급하는 중앙 난방 시스템을 사용한다. 2007년, 발전소는 거의 340만 톤의 석탄을 소비했다. 오염 제어 기술은 열악한 상태다.

인구의 나머지 60%는 판자촌(게르 지구)에 거주하며, 이는 몽골의 새로운 시장 경제와 매우 추운 겨울철로 인해 형성되었다. 이 지역의 빈곤층은 나무나 석탄으로 연료를 공급하는 실내 난로로 나무집을 요리하고 난방한다. 이로 인한 대기 오염은 이산화황 및 질소 산화물 수치 상승과 매우 높은 농도의 대기 중 입자상 물질(PM)이 특징이다.
연간 계절 평균 입자상 물질 농도는  (1세제곱미터당 마이크로그램)에 달하는 것으로 기록되었다. 세계보건기구의 권장 연평균 PM 농도는 이며, 이는 울란바토르의 PM 연평균 농도가 권장 수준보다 14배 높다는 것을 의미한다.

특히 겨울철에는 대기 오염으로 인해 도시의 가시성이 심하게 저하되어 때로는 비행기가 공항에 착륙하지 못하는 경우도 발생한다.

굴뚝 배출 외에도 배출량 목록에 포함되지 않은 또 다른 오염원은 침전조에서 수집된 분진의 최종 처리 장소인 분진 침전지에서 발생하는 분진이다. 분진 침전지는 겨울철에 바람에 의해 지속적으로 침식된다.

 미국 

2018년부터 2020년까지 미국 환경보호청의 데이터를 사용하여 미국 폐 건강 협회(American Lung Association)가 작성한 "2022년 공기 상태" 보고서에 따르면, 캘리포니아의 도시들은 미국에서 가장 오염된 도시(PM 기준)인 반면 동해안은 더 깨끗하다.

그러나 또 다른 연구는 매우 다른 결론을 내렸다. 포브스에 따르면, 여행 보험 비교 사이트 InsureMyTrip은 2020년에 50개 미국 도시를 대상으로 손 소독제 수요, 식당의 청결도, 재활용 수거량, 쓰레기 처리 만족도, 전기차 시장 점유율, 오염도 등의 기준으로 청결도를 조사하고 순위를 매겼다. 그들의 가장 깨끗한 상위 10개 도시 목록에는 롱비치(1위), 샌디에이고(2위), 새크라멘토(3위), 새너제이(6위), 오클랜드(7위), 베이커스필드(9위), 샌프란시스코(10위) 등 7개 도시가 캘리포니아에 있다. 이러한 불일치는 데이터 선택, 계산 방법, "청결도"의 정의 및 동일한 주 내에서 대기질의 큰 변화 등으로 인해 발생할 수 있다. 이는 인터넷에서 제공되는 많은 대기질 순위에서 결론을 도출할 때 매우 신중해야 한다는 것을 다시 한번 보여준다.

2023년 중반, 캐나다 산불의 입자상 물질이 날아오면서 미국 동부의 대기질이 크게 저하되었다. NASA에 따르면, 일부 산불은 번개로 인해 발생했다.

 같이 보기 

 공기여과기
 대기질 지수 | 대기질 법
 ASTDR
 바이오에어로졸
 블랙카본
 CCN (구름 응집핵)
 청정실
 먼지
 노출 평가 | 노출 과학
 비료 | 농약
 안개 | 피 수프 안개
 중공업
 미세먼지 농도에 따른 가장 덜 오염된 도시 목록
 미세먼지 농도에 따른 가장 오염된 도시 목록
 금속 스와프 | 톱밥
 NIEHS
 비배기 배출
 직업적 먼지 노출
 호흡용 보호구
 재활용
 스크러버
 고형현탁물
건강 영향:
 석탄재의 건강 영향
 농약의 건강 영향
 석면의 건강 영향
 톱밥의 건강 영향
건강 관련:
 천식 유발 물질
 죽상경화증
 만성 폐쇄 폐 질환
 운동 유발 기관지 수축
 진폐
 폐기종
 폐섬유증

 내용주 

 각주 

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 통제 



 건강 





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 2020년 ~ 2025년 










 2010년 ~ 2019년 




 2000년 ~ 2009년 




 1990년 ~ 1999년 



분류:스모그
분류:IARC 1군 발암 물질
분류:연무질