액상화학 (aqueous-phase chemistry)
한 줄 정의: 구름 물방울이나 젖은 입자의 물속에서 일어나는 대기 화학 반응입니다.
쉽게 풀면
대기 화학 반응은 기체 상태에서만 일어나는 것이 아닙니다. 구름 물방울 속에 기체가 녹아 들어가면, 물속에서 훨씬 빠르게 반응이 진행되기도 합니다. 아황산가스가 구름 속에서 황산염으로 바뀌는 과정이 대표적인 예이며, 이런 반응을 액상화학이라고 부릅니다.
왜 중요한가
황산염 에어로졸과 산성비 생성의 주된 경로여서 대기질과 기후 모두에 영향을 줍니다. 겨울철 고농도 미세먼지 사례에서 습한 조건에 농도가 급증하는 현상을 설명하는 데도 자주 인용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"고습 조건에서 액상화학에 의한 황산염 생성이 급격히 증가하며 미세먼지 농도 상승에 기여하였다."
습도가 높을 때 입자 생성이 빨라지는 기작을 설명하는, 고농도 사례 분석의 전형적 문장입니다.
조금 더 깊게 보면
기체가 헨리 법칙에 따라 물에 녹은 뒤 과산화수소나 오존에 의해 산화되며, 반응 속도는 물방울의 산도에 크게 좌우됩니다. 과산화수소 경로는 산성 조건에서도 빠르지만 오존 경로는 산도가 높아지면 급격히 느려지므로, 산도 완충을 하는 암모니아의 역할이 중요합니다. 구름이 증발하면 그 안에서 만들어진 황산염이 입자로 남기 때문에, 구름을 거친 공기는 에어로졸 질량과 크기 분포가 달라집니다.
주의할 점
비균질화학반응이 고체나 액체 입자의 '표면'에서 일어나는 반응을 주로 가리킨다면, 액상화학은 물에 녹아든 상태에서 용액 속 반응이 진행되는 경우를 말합니다. 실제 대기에서는 두 경로가 함께 작동해 엄밀히 나누기 어려운 경우도 있습니다.