Fotokemijska svojstva smoga, uzroci i posljedice



fotokemijski smog To je gusta magla koja nastaje uslijed kemijskih reakcija plinova koje ispuštaju motori izgaranja automobila. Ove reakcije su posredovane sunčevom svjetlošću i javljaju se u troposferi, sloju atmosfere koja se proteže od 0 do 10 km iznad tla. 

Riječ smog dolazi od kontrakcije dviju riječi s engleskog jezika: "magla ", što znači magla ili magla, ipušiti ", što znači dim. Njegova uporaba počela je pedesetih godina prošlog stoljeća za određivanje izmaglice koja je pokrivala London.

Smog se manifestira kao žućkasto sivkastosmeđa izmaglica, uzrokovana malim vodenim kapljicama razbacanim u atmosferi, koje sadrže kemijske reakcije koje se javljaju između onečišćivača zraka.

Ova izmaglica je vrlo česta u velikim gradovima zbog visoke koncentracije automobila i intenzivnijeg prometa vozila, ali se proširila i na područja koja su bila netaknuta, kao što je Grand Canyon u državi Arizona, SAD..

Vrlo često, smog ima karakterističan, neugodan miris, zbog prisutnosti nekih tipičnih plinovitih kemijskih komponenti. Međuproizvodi i konačni spojevi reakcija koje uzrokuju smog ozbiljno utječu na ljudsko zdravlje, životinje, biljke i neke materijale.

indeks

  • 1 Značajke
    • 1.1 Neke reakcije koje se događaju u troposferi
    • 1.2 Primarni i sekundarni atmosferski zagađivači
    • 1.3 Stvaranje ozona u troposferi
  • 2 Uzroci fotokemijskog smoga
  • 3 Učinci smoga
  • 4 Reference

značajke

Neke reakcije koje se događaju u troposferi

Jedna od karakteristika atmosfere planete Zemlje je njegov oksidacijski kapacitet, zbog velike relativne količine dijatomejskog molekularnog kisika (OR).2) sadrži (oko 21% njegovog sastava).

Na kraju, gotovo svi plinovi koji se emitiraju u atmosferu su potpuno oksidirani u zraku, a konačni proizvodi tih oksidacija se talože na površini Zemlje. Ovi oksidacijski procesi su od vitalnog značaja za čišćenje i dekontaminaciju zraka.

Mehanizmi kemijskih reakcija koji se javljaju između onečišćujućih tvari u zraku vrlo su složeni. U nastavku je prikazana pojednostavljena prezentacija:

Primarni i sekundarni atmosferski zagađivači

Plinovi koji nastaju sagorijevanjem fosilnih goriva u automobilskim motorima sadrže uglavnom dušikov oksid (NO), ugljikov monoksid (CO), ugljični dioksid (CO)2) i hlapljivi organski spojevi (HOS).

Ovi spojevi se nazivaju primarnim onečišćujućim tvarima, jer kemijskim reakcijama posredovanim svjetlom (fotokemijske reakcije) nastaje niz proizvoda koji se nazivaju sekundarni zagađivači.

U osnovi, najvažniji sekundarni zagađivači su dušikov dioksid (NO2)  i ozon (O3), koji su plinovi koji najviše utječu na stvaranje smoga.

Formiranje ozona u troposferi

Dušikov oksid (NO) proizvodi se u motorima automobila reakcijom između kisika i dušika u zraku na visokim temperaturama:

N2 (g) + O2 (g) →  2NO (g), gdje (g) znači u plinovitom stanju.

Dušikov oksid koji se jednom ispusti u atmosferu oksidira se u dušikov dioksid (NO2):

2NO (g) + 02 (g) → 2NO2 (G)

NE2 doživite fotokemijski slom posredovan sunčevom svjetlošću:

NE2 (g) + hγ (svjetlo) → NO (g) + O (g)

Kisik u atomskom obliku je izrazito reaktivna vrsta koja može inicirati mnoge reakcije kao što je stvaranje ozona (O3):

O (g) + 02 (g) → O3 (G)

Ozon u stratosferi (sloj atmosfere između 10 km i 50 km iznad zemljine površine) djeluje kao zaštitna komponenta života na Zemlji, apsorbirajući visoko-energetsko ultraljubičasto zračenje od sunca; ali u zemaljskoj troposferi ozon ima vrlo štetne učinke.

Uzroci fotokemijskog smoga

Drugi putevi stvaranja ozona u troposferi su složene reakcije koje uključuju dušične okside, ugljikovodike i kisik.

Peroksiacetil nitrat (PAN), koji je snažan agens koji uzrokuje suze i također uzrokuje poteškoće u disanju, jedan je od kemijskih spojeva koji nastaju u tim reakcijama..

Hlapljivi organski spojevi dolaze ne samo od ugljikovodika koji nisu spaljeni u motorima s unutarnjim izgaranjem, već i iz nekoliko izvora, kao što je isparavanje otapala i goriva, među ostalima..

Ove HOS-eve također doživljavaju složene fotokemijske reakcije koje su izvor ozona, dušične kiseline (HNO)3) i djelomično oksidirani organski spojevi.

COV's + NO + O2 + Sunčeva svjetlost → Kompleksna smjesa: HNO3, O3   i nekoliko organskih spojeva

Svi ti oksidacijski produkti organskih spojeva (alkoholi i karboksilne kiseline) također su hlapljivi i njihove pare mogu se kondenzirati u minimalne kapljice tekućine koje se raspoređuju u zraku u obliku aerosola, koji raspršuju sunčevu svjetlost, smanjujući vidljivost. Na taj se način u troposferi javlja neka vrsta vela ili magle.

Učinci smoga

Čestice čađe ili ugljičnog produkta izgaranja, sumporni anhidrid (SO2i sekundarni zagađivač - sumporna kiselina (H2SW4) - također interveniraju u proizvodnji smoga.

Ozon u troposferi reagira s dvostrukim vezama C = C u tkivima pluća, biljnim i životinjskim tkivima, uzrokujući teška oštećenja. Osim toga, ozon može uzrokovati oštećenja materijala kao što su automobilske gume, što uzrokuje pucanje iz istih razloga.

Fotokemijski smog uzrokuje teške respiratorne probleme, napad kašlja, nadraženost nosa i grla, kraće disanje, bol u prsima, rinitis, iritaciju oka, disfunkciju pluća, smanjenu otpornost na respiratorne zarazne bolesti, prerano starenje plućno tkivo, teški bronhitis, zatajenje srca i smrt.

U gradovima kao što su New York, London, Mexico City, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Varšava, Prag, Stuttgart, Peking, Šangaj, Seul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Jakarta, Kairo, Manila, Karachi, tzv. megagradova, kritični vrhunci fotokemijskog smoga su uzrok alarma i posebne mjere ograničenja cirkulacije.

Neki istraživači su izvijestili da je zagađenje uzrokovano sumpornim dioksidom (SO)2) i sulfati uzrokuju smanjenje otpornosti na rak dojke i debelog crijeva u populacijama koje nastanjuju sjeverne geografske širine.

Mehanizam koji je predložio da se objasne ove činjenice je da smog, raspršivanjem upadne sunčeve svjetlosti na troposferu, uzrokuje smanjenje raspoloživog ultraljubičastog zračenja tipa B (UV-B), koje je neophodno za biokemijsku sintezu vitamina D Vitamin D djeluje kao zaštitno sredstvo za obje vrste raka.

Na taj način možemo vidjeti da je višak ultraljubičastog zračenja visoke energije vrlo štetan za zdravlje, ali i deficit zračenja tipa UV-B ima štetne učinke..

reference

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U., i Ahmad, S.R. (2018). Analiza smoga i njegov utjecaj na prijavljene površinske bolesti oka: studija slučaja smog u Lahoreu iz 2016. godine. Atmosfersko okruženje. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018.). Fotokemijsko modeliranje smoga primjenom kemijskog transportnog modela onečišćenja zraka (TAPM-CTM) u Ho Chi Minh Cityju, Vijetnamsko modeliranje i procjena okoliša. 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. i Holben, B.N. (1997). Utjecaj aerosola na solarno ultraljubičasto zračenje i fotokemijski smog. Znanost. 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / science.278.5339.827
  4. Hallquist, M., Munthe, J., Tao, M.H., Chak, W., Chan, K., Gao, J., i ostali (2016) Fotokemijski smog u Kini: znanstveni izazovi i implikacije za politike kvalitete zraka. Nacionalni pregled znanosti. 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., i Wang, W .: Oksidacijski kapacitet i radikalna kemija u zagađenoj atmosferi regije Hong Kong i delte rijeke Pearl River: analiza teške fotokemijske epizode smoga, Atmos. Chem., Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016..