[미국] 대기 오염을 크게 악화시키는 개방형 쓰레기 소각
전 세계에서 이루어지고 있는 규제되지 않은 개방형 쓰레기 소각(open trash burning)이 공식적인 기록에서 보여준 것보다 훨씬 더 많은 오염을 대기로 배출하고 있다. 미국 국립대기연구소(NCAR; National Center for Atmospheric Research) 소속의 연구진이 주도한 새로운 연구는 전 세계 쓰레기의 40% 이상이 소각을 통하여 인간 건강과 기후 변화에 상당한 영향을 끼치는 기체와 입자를 배출하는 것으로 추정했다.
새로운 연구는 화재로 배출되는 입자, 일산화탄소 및 수은 등과 같은 오염물질을 국가 대 국가 기반으로 하는 대략적인 추정을 처음으로 제공했다. 이러한 오염물질은 심각한 의료 문제와 상관관계를 가지고 있다. 또 연구진은 인간의 활동에 의해 생성되는 가장 일반적인 온실가스인 이산화탄소의 배출을 추정했다. 연구진의 논문은 ACS Environmental Science & Technology 저널에 발표됐다.
다른 오염물질 배출에 대한 개방형 폐기물 연소(open waste combustion)의 기여는 상당하다. 2014년 3월 TFHTAP(Task Force on Hemispheric Transport of Air Pollution)에서 평가한 전 세계 배출 목록과 비교할 때, NMOC와 일산화탄소의 개방형 폐기물 연소 배출은 추정된 전 세계적 전체 인위적인 배기가스의 각각 7%와 5%에 상응한다. HTAP(Hemispheric Transport of Air Pollution) 배출 목록은 개방형 폐기물 연소의 배기가스는 포함하지 않았다.
개방형 폐기물 연소에서 유래하는 입자상 물질(PM; particulate matter)의 전 세계 배출은 HTAP 배출목록에 대하여 추정된 전 세계 인위적인 배기가스와 비교했을 때, 상당히 높다. 개방형 폐기물 연소 PM2.5 배출은 전체 전 세계 인위적인 PM2.5 배출의 약 29%에 해당한다. 또 이 연구에서 추정된 입자상 유기 탄소(OC; organic carbon) 배출은 전 세계 인위적인 OC 배출의 43 %에 해당한다. 이 연구의 일환으로 추정된 수은(mercury) 배출은 유엔이 가장 최근에 수행한 평가에서 보고한 전체 배출의 약 10%를 차지한다고 Christine Wiedinmyer 등의 연구진은 밝혔다.
상용 소각로에서 배출되는 것과는 달리 개방된 쓰레기의 연소로 발생하는 배기가스는 종종 대기 오염(air pollution)에 대한 수많은 국가 배출 목록에서 제외되고, 환경 기관에 보고되지 않는다. 이러한 이유로, 환경 기관은 통합적인 정책 결정을 수행하지 못했다.
개방형 폐기물 연소를 추적하지 못했기 때문에, 전 세계 수많은 대기 오염은 상당히 과소평가되고 있다. 규제되지 않은 폐기물의 연소는 오염물질의 주요 공급원으로 많은 관심이 집중될 필요가 있다고 주저자인 Wiedinmyer는 밝혔다.
연소되는 쓰레기의 정도를 정량화하는 것은 과학자들이 대기를 연구하기 위하여 이용되는 전산 모델에 대기 오염을 어떻게 통합할 것인가뿐 아니라, 정책 입안자들이 배기가스를 어떻게 추적할 것인가 등의 과정을 변화시킬 수 있다.
폐기물 연소가 규제되지 않고 있으며, 모니터링되지 않기 때문에, 실제적인 배출은 2배 가까이 연구의 추정치보다 더 크거나 작을 수 있다고 Wiedinmyer는 밝혔다. 아직까지, 분석은 폐기물 연소로부터 배출을 추정하는 최신의 가장 포괄적인 노력을 대표하고 있다.
전 세계 더 많은 인구가 더 많은 제품을 소비하고 있기 때문에, 인구 밀도가 높은 대도시와 멀리 떨어진 시골 지역에서 연소되는 쓰레기의 양은 증가하고 있다. 쓰레기는 종종 식품 찌꺼기와 나무 등과 같은 전통적인 재료뿐 아니라, 버려진 플라스틱과 전자제품을 포함하고 있다.
쓰레기 소각으로부터 발생하는 배기가스를 추정하기 위하여, Wiedinmyer와 그녀의 공동 저자들은 전 세계 각 국가에 대한 쓰레기 처분의 공식적인 기록에 따라 1인당 폐기물 생산과 인구 수치를 비교했다. 연구팀은 11억 톤 또는 전 세계적으로 생성된 전체 폐기물의 41%가 매년 규제되지 않은 연소를 통하여 폐기된다고 추정했다.
이 연구의 분석 방법에 따르면, 가장 많은 전체 폐기물을 생성하는 국가는 중국, 미국, 인도, 일본, 브라질 및 독일 등과 같은 다양한 수준의 산업 발달 상태에 있는 인구 밀도가 높은 국가로 나타났다. 그러나 이 연구는 폐기물 연소로부터 가장 높은 배출을 가지는 국가가 중국, 인도, 브라질, 멕시코, 파키스탄 및 터키 등과 같은 인구 밀도가 높은 개발도상국가라고 결론지었다.
각 국가에서 소비 유형(consumption pattern)을 분석함으로써, 연구팀은 연소로부터 오염물질의 유형과 양을 추정했다. 연구는 수은 10 %, 다환 방향성탄화수소(PAHs; polycyclic aromatic hydrocarbons) 40%뿐 아니라, 인간과 관련된 직경 2.5 마이크론 이하의 작은 입자에 대한 배출의 29%가 연소에서 유래한다고 결론지었다. 이러한 오염물질은 감소된 폐 기능, 신경 질환, 암 및 심장 마비 등과 같은 상당한 건강 영향과 연관이 있다.
일부 국가에서 쓰레기 연소는 특정 유형의 오염물질을 특히 많이 발생시키는 것으로 추산됐다. 예를 들면, 중국에서 직경이 10 마이크론까지인 보다 더 큰 입자의 22%가 쓰레기 연소로부터 유래한다.
모든 배기가스가 가장 높은 국가에서 개방된 폐기물 연소에서 발생하는 미량 기체와 입자상 물질의 배출은 상당하다. 중국은 개방형 폐기물 연소로부터 배출이 포함되지 않은 배출 목록 EDGAR 버전 4.2에서 가장 배출이 높은 국가이다. 이 연구의 일환으로 산출된 CO, PM10 및 NMOC 등의 개방형 폐기물 연소는 중국에 대하여 전체 인위적인 배출의 10 %, 22 % 및 9 % 등을 차지했다고 Wiedinmyer 등은 밝혔다.
비록 아직까지는 상당하지만, 온실가스 배출에 대한 전 세계 영향은 인간과 관련된 이산화탄소 배출의 약 5%가 폐기물 연소로부터 유래하는 것으로 추산됐다. 그에 비교하여, 교토 의정서는 산업화된 국가로부터 온실가스 배출의 전 세계 5% 삭감을 목표로 노력하고 있다. 레소토, 부룬디, 말리, 소말리아 및 스리랑카 등과 같은 특정 개발도상국에서, 폐기물 연소는 공식적인 배출 목록에서 집계된 것보다 더 많은 이산화탄소를 생산한다. 이러한 불일치는 온실가스 배출을 줄이려는 국제 협력에서 중요할 수 있다. 다음 단계의 연구는 가장 큰 영향을 끼치는 지역을 규명하기 위하여 오염물질을 추적하는 것이라고 Wiedinmyer는 밝혔다.
그림1> EDGAR 버전 4.2 배출 목록으로부터 보고된 전체 인위적인 배기가스에 대한 개방형 폐기물 연소로부터 PM10(위)과 CO(아래)의 배출 비율.
[원문보기]
Study, open trash burning worldwide significantly worsening air pollution; unaccounted for in emission inventories
Unregulated open trash burning around the globe is pumping far more pollution into the atmosphere than shown by official records. A new study led by the National Center for Atmospheric Research (NCAR) estimates that more than 40% of the world’s garbage is burned in such fires, emitting gases and particles that can substantially affect human health and climate change.
The new study provides the first rough estimates, on a country-by-country basis, of pollutants such as particulates, carbon monoxide, and mercury that are emitted by the fires. Such pollutants have been linked to serious medical issues. The researchers also estimated emissions of carbon dioxide, the most common greenhouse gas produced by human activity. Their paper is published in the ACS journal Environmental Science & Technology.
The contribution of open waste combustion to other pollutant emissions is rather substantial. When compared to the global emission inventories recently prepared for the Task Force on Hemispheric Transport of Air Pollution (HTAP, accessed 18 March 2014), the open waste combustion emissions of NMOC and carbon monoxide are each equivalent to 7 and 5% of the global total estimated anthropogenic emissions, respectively. The HTAP inventory does not include the emissions of open waste burning.
The global emissions of particulate matter (PM) from the open combustion of waste are very significant compared to the global anthropogenic emissions estimated for the HTAP inventory. The open waste combustion PM2.5 emissions are equivalent to 29% of the total global anthropogenic PM2.5 emissions, and the particulate organic carbon (OC) emissions estimated here are equivalent to 43% of the total global anthropogenic OC emissions. The mercury emissions estimated as part of this study are equivalent to 10% of the total emissions reported by the most recent assessment of the United Nations.
—Wiedinmyer et al.
Unlike emissions from commercial incinerators, the emissions from burning trash in open fires often go unreported to environmental agencies and are left out of many national inventories of air pollution. For that reason, they are not incorporated into policy making.
Air pollution across much of the globe is significantly underestimated because no one is tracking open-fire burning of trash. The uncontrolled burning of trash is a major source of pollutants, and it’s one that should receive more attention.
—Christine Wiedinmyer, lead author
Quantifying the extent of burning trash may change how policy makers track emissions, as well as how scientists incorporate air pollution into computer models used to study the atmosphere.
Because trash burning is unregulated and unmonitored, Wiedinmyer said that actual emissions could be larger or smaller than the study’s estimates by a factor of two. Still, the analysis represents the most comprehensive effort to date to account for emissions from trash burning.
The new study was funded by the National Science Foundation, which is NCAR’s sponsor. It was co-authored by scientists from the University of Montana and the US Environmental Protection Agency who were also involved in measuring the composition of trash-burning emissions.
Trash burning is a global phenomenon, but it is most prevalent in developing countries where there are fewer trash disposal facilities, such as landfills and incinerators.
The amount of garbage burned in remote villages and crowded megacities is likely on the rise, as more people worldwide are consuming more goods. The trash often contains discarded plastics and electronics as well as traditional materials such as food scraps and wood.
To estimate emissions from trash fires, Wiedinmyer and her co-authors compared population figures and per capita waste production with official tallies of trash disposal for each country in the world. They estimated that 1.1 billion tons (1 billion metric tons), or 41%, of the total waste generated worldwide is disposed of through unregulated burning every year.
The countries that produce the most total waste, according to the study’s methods, are heavily populated countries with various levels of industrial development: China, the United States, India, Japan, Brazil, and Germany. But the study concluded that the nations with the greatest emissions from trash burning are populous developing countries: China, India, Brazil, Mexico, Pakistan, and Turkey.
By analyzing consumption patterns in each country, the research team then estimated the type and amount of pollutants from the fires.
The study concluded that as much as 29% of human-related global emissions of small particulates (less than 2.5 microns in diameter) come from the fires, as well as 10% of mercury and 40% of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). These pollutants have been linked to such significant health impacts as decreased lung function, neurological disorders, cancer, and heart attacks.
Trash burning in some countries accounts for particularly high quantities of certain types of pollutants. In China, for example, 22% of larger particles (those up to 10 microns in diameter) come from burning garbage.
The emissions of trace gases and particulate matter from open waste burning in countries with the highest overall emissions are significant. China has the largest emissions of any country in the EDGARv4.2 emissions inventory, which does not include emissions from open waste burning. The open waste burning emissions of CO, PM10 and NMOC calculated as part of this study are equivalent to 10%, 22%, and 9% of the total anthropogenic emissions for China.
—Wiedinmyer et al.
The global impact on greenhouse gas emissions appears to be less, though still significant, with burning trash producing an estimated 5% of human-related carbon dioxide emissions. (By comparison, the Kyoto Protocol strove for a global 5% cut in greenhouse-gas emissions from industrialized countries.) In certain developing countries—such as Lesotho, Burundi, Mali, Somalia, and Sri Lanka—the trash burning produces more carbon dioxide than is tallied in official inventories. This discrepancy can be important in international negotiations over reducing greenhouse gas emissions.
Wiedinmyer said the next step in her research will be to track the pollutants to determine where they are having the greatest impacts.
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