Smog fotokjemiske egenskaper, årsaker og effekter

den fotokjemisk smog Det er en tett tåke som dannes på grunn av kjemiske reaksjoner av gasser som utledes av forbrenningsmotorer fra biler. Disse reaksjonene er formidlet av sollys og forekommer i troposfæren, lag av atmosfæren som strekker seg fra 0 til 10 km over bakken. 

Ordet smog kommer fra sammentrekningen av to ord i det engelske språket: "tåke ", som betyr tåke eller tåke, og "røyk ", som betyr røyk. Dens bruk begynte på 1950-tallet for å betegne en dis som dekket London.

Smoggen manifesteres som en gulaktig-gråbrun dis, forårsaket av små vanndråper spredt i atmosfæren, som inneholder de kjemiske reaksjonene som oppstår mellom luftforurensende stoffer.

Dette tåke er svært vanlig i store byer av den store konsentrasjonen av biler og den mest intense biltrafikk, men har også spredd seg til områder som var perfekt, som Grand Canyon i Arizona, USA.

Svært ofte har smog en karakteristisk, ubehagelig lukt, på grunn av tilstedeværelsen av noen typiske gassformige kjemiske komponenter. Mellomproduktene og de endelige forbindelsene av reaksjonene som forårsaker smog, påvirker menneskers helse, dyr, planter og enkelte materialer alvorlig.

index

• 1 Egenskaper
  • 1.1 Noen reaksjoner som forekommer i troposfæren
  • 1.2 Primær og sekundær luftforurensende stoffer
  • 1.3 Ozonformasjon i troposfæren
• 2 Årsaker til fotokjemisk smog
• 3 Effekter av smog
• 4 referanser

funksjoner

Noen reaksjoner som oppstår i troposfæren

En av de karakteristiske egenskapene til atmosfæren på planeten Jorden er dens oksidasjonskapasitet på grunn av den store relative mengden diatomisk molekylært oksygen (OR₂) som inneholder (omtrent 21% av sammensetningen).

Til slutt blir nesten alle gasser som sendes ut i atmosfæren fullstendig oksidert i luften, og de endelige produktene av disse oksidasjonene blir avsatt på jordens overflate. Disse oksidasjonsprosessene er av avgjørende betydning for å rengjøre og dekontaminere luften.

Mekanismer for kjemiske reaksjoner som forekommer mellom luftforurensende stoffer er svært komplekse. Nedenfor er en forenklet presentasjon av dem:

Primær og sekundær luftforurensende stoffer

Gassene som utledes av forbrenning av fossile brensler i bilmotorer inneholder hovedsakelig nitrogenoksid (NO), karbonmonoksid (CO), karbondioksid (CO)₂) og flyktige organiske forbindelser (VOC).

Disse forbindelsene kalles primære forurensninger, siden gjennom kjemiske reaksjoner mediert av lys (fotokjemiske reaksjoner) produserer en serie produkter som kalles sekundære forurensende stoffer.

I utgangspunktet er de viktigste sekundære forurensningene nitrogenoksid (NO₂)  og ozon (O₃), som er de gassene som mest påvirker dannelsen av smog.

Ozonformasjon i troposfæren

Nitrogenoksyd (NO) produseres i bilmotorer gjennom reaksjonen mellom oksygen og nitrogen i luften ved høye temperaturer:

N₂ (g) + O₂ (g) →  2NO (g), hvor (g) betyr i gassform.

Nitrogenoksyd som en gang er sluppet ut i atmosfæren, oksyderes til nitrogendioxyd (NO₂):

2NO (g) + 0₂ (g) → 2NO₂ (G)

NO₂ oppleve fotokjemisk nedbrytning formidlet av sollys:

NO₂ (g) + hγ (lys) → NO (g) + O (g)

Oksygen i atomform er en ekstremt reaktiv art som kan initiere mange reaksjoner som dannelse av ozon (O₃):

O (g) + O₂ (g) → O₃ (G)

Ozon i stratosfæren (lag av atmosfæren mellom 10 km og 50 km over jordoverflaten) virker som en beskyttende del av livet på jorden, og absorberer ultraviolett stråling fra høy energi fra solen. men i den terrestriske troposfæren har ozon meget skadelige effekter.

Årsaker til fotokjemisk smog

Andre veier for dannelse av ozon i troposfæren er komplekse reaksjoner som involverer nitrogenoksyder, hydrokarboner og oksygen.

Peroksyacetylnitrat (PAN), som er en kraftig tårefremkallende agent som også forårsaker problemer med å puste, er en av de kjemiske forbindelser som genereres i disse reaksjonene..

Flyktige organiske forbindelser kommer ikke bare fra hydrokarboner som ikke brennes i forbrenningsmotorer, men fra flere kilder, som for eksempel fordamping av løsemidler og drivstoff, blant annet..

Disse VOCene opplever også komplekse fotokjemiske reaksjoner som er en kilde til ozon, salpetersyre (HNO)₃) og delvis oksyderte organiske forbindelser.

COV er + NO + O₂ + Sollys → Kompleks blanding: HNO_3, O₃   og flere organiske forbindelser

Alle disse organiske forbindelser oksidasjonsprodukter (alkoholer og karboksylsyrer), er også flyktige og dens damp kan kondensere på minimal væskedråper spredt over den luft som aerosoler, som sprer sollys, noe som reduserer sikten. På denne måten oppstår en slags slør eller tåke i troposfæren.

Effekter av smog

Partikler av sot eller karbonprodukt av forbrenning, svovelsyreanhydrid (SO₂) og sekundærforurensende - svovelsyre (H₂SW₄) -, også gripe inn i produksjon av smog.

Ozon i troposfæren reagerer med C = C dobbeltbindinger i lungevev, plante og dyr vev, og forårsaker alvorlig skade. I tillegg kan ozon forårsake skade på materialer som bildekk, noe som fører til sprekk av samme grunner.

Fotokjemisk smog forårsaker alvorlige luftveisproblemer, hoste, nasal irritasjon og svelg, kort pust, brystsmerter, rhinitt, øyeirritasjon, pulmonal dysfunksjon, nedsatt motstand mot luftveisinfeksjonssykdommer, for tidlig aldring lungvev, alvorlig bronkitt, hjertesvikt og død.

I byer som New York, London, Mexico by, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Warszawa, Praha, Stuttgart, Beijing, Shanghai, Seoul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Jakarta, Kairo, Manila, Karachi, kalt megabyer, De kritiske episodene på toppen av fotokjemisk smog har vært årsak til alarm og spesielle tiltak for å begrense sirkulasjonen.

Noen forskere har rapportert at forurensning forårsaket av svoveldioksyd (SO)₂) og sulfater forårsaker en reduksjon i resistens mot bryst- og tykktarmskreft hos befolkninger som bor i nordlig breddegrad.

Den foreslått for å forklare disse fakta mekanisme er at den smog, for å spre den innfallende sollys på troposfæren, som fører til en reduksjon i den type B (UV-B) som er tilgjengelig ultrafiolett stråling som er nødvendig for den biokjemiske syntese av vitamin D D-vitamin fungerer som et beskyttelsesmiddel for begge typer kreft.

På denne måten kan vi se at et overskudd av ultrafiolett stråling av høy energi er svært helsefare, men også underskuddet av strålingstype UV-B har skadelige effekter.

referanser

1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U., og Ahmad, S. R. (2018). Smog analyse og dens effekt på rapporterte okulære overflate sykdommer: En case study av 2016 smog event av Lahore. Atmosfærisk miljø. doi: 10,1016 / j.atmosenv.2018.10.029
2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018). Fotokjemisk smogmodellering Ved hjelp av luftforurensningskemisk transportmodell (TAPM-CTM) i Ho Chi Minh-byen, Vietnam Miljømodellering og vurdering. 1: 1-16. doi.org/10.1007/s10666-018-9613-7
3. Dickerson, R.R., Kondragunta, S., Stenchikov, G., Civerolo, K.L., Doddridge, B.G. and Holben, B.N. (1997). Virkningen av aerosoler på solens ultrafiolett stråling og fotokjemisk smog. Science. 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / science.278.5339.827
4. Hallquist, M., Munthe, J., Tao, M.H., Ze, W. Chan, K., Gao, J., et al (2016) fotokjemisk smog i Kina: vitenskapelige utfordringer og implikasjoner for luftkvaliteten retningslinjer. National Science Review. 3 (4): 401-403. Doi: 10.1093 / nsr / nww080
5. Xue, L., Gu, R., Wang, T., Wang, X., Saunders, S., Blake, D., Louie, PKK, Luk, CWY, Simpson, I., Xu, Z., Wang, Z. Gao, Y., Lee, S., Mellouki, A., og Wang, W:. Oksidativt kapasitet radikal og kjemi i forurenset atmosfære av Hong Kong og Pearl River Delta-regionen: analyse av en fotokjemisk smog alvorlig episode, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.