Smogių fotocheminės savybės, priežastys ir padariniai



The fotocheminis smogas Tai tankus rūkas, susidarantis dėl automobilių degimo variklių išmetamų dujų cheminių reakcijų. Šias reakcijas skatina saulės spinduliai ir atsiranda troposferoje, atmosferos sluoksnyje, kuris yra nuo 0 iki 10 km virš žemės. 

Žodis smog kilęs iš dviejų anglų kalbos žodžių susitraukimo: "rūkas, kuris reiškia rūką ar rūko, ir "dūmai, tai reiškia dūmus. Jo naudojimas prasidėjo 1950-aisiais, norint paskirti migla, kuri apėmė Londono miestą.

Smogas pasireiškia kaip gelsvai pilkšvai ruda migla, kurią sukelia nedideli atmosferoje išsklaidyti vandens lašeliai, kuriuose yra cheminių reakcijų tarp oro teršalų.

Šis migla yra labai paplitęs dideliuose miestuose dėl didelės automobilių koncentracijos ir intensyvesnio transporto eismo, tačiau jis taip pat išplito į nesugadintas vietas, pvz., Grand Canyon Arizonos valstijoje, JAV..

Labai dažnai kvapas turi būdingą, nemalonų kvapą dėl kai kurių tipinių dujinių cheminių komponentų. Tarpiniai produktai ir galutiniai kvapą sukeliančių reakcijų junginiai daro didelį poveikį žmonių sveikatai, gyvūnams, augalams ir kai kurioms medžiagoms.

Indeksas

  • 1 Charakteristikos
    • 1.1 Kai kurios troposferos reakcijos
    • 1.2 Pirminiai ir antriniai atmosferos teršalai
    • 1.3 Ozono susidarymas troposferoje
  • 2 Fotocheminio smogo priežastys
  • 3 Smogo poveikis
  • 4 Nuorodos

Savybės

Kai kurios troposferos reakcijos

Vienas iš išskirtinių Žemės planetos atmosferos bruožų yra jo oksidacinis pajėgumas dėl didelio santykinio diatominio molekulinio deguonies kiekio (AR2), kuriuose yra (apie 21% jos sudėties).

Galiausiai beveik visos į atmosferą išmetamos dujos ore yra visiškai oksiduojamos, o galutiniai šių oksidacijų produktai nusodinami ant Žemės paviršiaus. Šie oksidacijos procesai yra gyvybiškai svarbūs oro valymui ir dezinfekavimui.

Cheminių reakcijų mechanizmai, atsirandantys tarp oro teršalų, yra labai sudėtingi. Žemiau pateikiamas supaprastintas jų pristatymas:

Pirminiai ir antriniai atmosferos teršalai

Dujos, išmetamos deginant iškastinį kurą automobilių varikliuose, daugiausia apima azoto oksidą (NO), anglies monoksidą (CO), anglies dioksidą (CO).2) ir lakieji organiniai junginiai (LOJ).

Šie junginiai vadinami pirminiais teršalais, nes per chemines reakcijas, kurias skleidžia šviesa (fotocheminės reakcijos), gaminami produktai, vadinami antriniais teršalais..

Iš esmės svarbiausi antriniai teršalai yra azoto dioksidas (NO2)  ozonas (O3), kurios yra dujos, kurios labiausiai veikia purvo formavimąsi.

Ozono susidarymas troposferoje

Azoto oksidas (NO) gaminamas automobilių varikliuose per reakciją tarp oro ir azoto deguonies aukštoje temperatūroje:

N2 (g) + O2 g) →  2NO (g), kur (g) reiškia dujinę būseną.

Azoto oksidas, išleistas į atmosferą, oksiduojamas į azoto dioksidą (NO2):

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)

NE2 patiria saulės šviesos skleidžiamą fotocheminį suskirstymą:

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

Deguonies atomo forma yra labai reaktyvi rūšis, kuri gali inicijuoti daugelį reakcijų, pavyzdžiui, ozono susidarymą (O3):

O (g) + O2 (g) → O3 (g)

Ozonas stratosferoje (atmosferos sluoksnis nuo 10 km iki 50 km virš žemės paviršiaus) veikia kaip apsauginis Žemės gyvybės komponentas, sugeriantis didelės energijos ultravioletinę saulės spinduliuotę; o antžeminėje troposferoje ozonas turi labai žalingą poveikį.

Fotocheminio smogo priežastys

Kiti ozono susidarymo keliai troposferoje yra sudėtingos reakcijos, susijusios su azoto oksidais, angliavandeniliais ir deguonimi.

Peroksiacetilo nitratas (PAN), kuris yra galingas ašaros sukėlėjas ir kuris taip pat sukelia kvėpavimo sunkumų, yra vienas iš cheminių junginių, susidariusių šiose reakcijose..

Lakieji organiniai junginiai atsiranda ne tik iš angliavandenilių, kurie nėra sudeginti vidaus degimo varikliuose, bet ir iš kelių šaltinių, pvz., Tirpiklių ir degalų garavimo..

Šie LOJ taip pat susiduria su sudėtingomis fotocheminėmis reakcijomis, kurios yra ozono, azoto rūgšties (HNO) šaltinis.3) ir iš dalies oksiduoti organiniai junginiai.

COV + NO + O2 + Saulės šviesa → Kompleksinis mišinys: HNO3, O3   ir keli organiniai junginiai

Visi šie organinių junginių oksidacijos produktai (alkoholiai ir karboksirūgštys) taip pat yra lakūs ir jų garai gali kondensuotis į minimalius skysčius, kurie pasiskirsto ore aerozolių pavidalu, kurie išsklaido saulės šviesą ir mažina matomumą. Tokiu būdu troposferoje atsiranda rūko ar rūko.

Smogo poveikis

Suodžių arba degimo anglies produkto dalelės, sieros anhidridas (SO2) ir antrinis teršalas - sieros rūgštis (H. \ t2SO4) - taip pat įsikiša į smogo gamybą.

Ozonas troposferoje reaguoja su C = C dvigubomis jungtimis plaučių audiniuose, augalų ir gyvūnų audiniuose, sukeldamas didelę žalą. Be to, ozonas gali sugadinti medžiagas, pvz., Automobilių padangas, dėl tų pačių priežasčių krekingo.

Fotocheminis smogas sukelia sunkius kvėpavimo sutrikimus, kosulį, nosies ir gerklės dirginimą, trumpesnį kvėpavimą, krūtinės skausmą, rinitą, akių dirginimą, plaučių disfunkciją, sumažėjusį atsparumą kvėpavimo takų ligoms, ankstyvą senėjimo senėjimą. plaučių audinys, sunkus bronchitas, širdies nepakankamumas ir mirtis.

Tokiuose miestuose kaip Niujorkas, Londonas, Meksikas, Atlanta, Detroitas, Solt Leik Sitis, Varšuva, Praha, Štutgartas, Pekinas, Šanchajus, Seulas, Bankokas, Bombėjus, Kalkuta, Delis, Džakarta, Kairas, Manila, Karačis, vadinamasis megacities, kritinės epochos fotocheminio smogo viršūnė buvo aliarmo priežastis ir specialios apyvartos ribojimo priemonės.

Kai kurie mokslininkai pranešė, kad sieros dioksido (SO) \ t2) ir sulfatai sukelia atsparumą krūties ir gaubtinės žarnos vėžiui gyventojų, gyvenančių šiaurinėse platumose.

Šį faktą paaiškinantis mechanizmas yra tas, kad smogas, išsklaidydamas saulės šviesą ant troposferos, sukelia B tipo ultravioletinės spinduliuotės (UV-B) sumažėjimą, kuris būtinas vitamino D biocheminei sintezei. Vitaminas D veikia kaip apsauginis agentas abiems vėžio tipams.

Tokiu būdu matome, kad didelės energijos ultravioletinės spinduliuotės perteklius yra labai kenksmingas sveikatai, bet ir UV-B spinduliuotės trūkumas turi žalingą poveikį.

Nuorodos

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U. ir Ahmad, S. R. (2018). Dūmų analizė ir jos poveikis pastebėtoms akių paviršiaus ligoms: 2016 m. Atmosferos aplinka. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018). Fotocheminis smogų modeliavimas naudojant oro taršos cheminio transporto modelį (TAPM-CTM) Ho Chi Minh mieste, Vietnamo aplinkos modeliavime ir vertinime. 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 ir Holben, B. N. (1997). Aerozolių poveikis saulės ultravioletinei spinduliuotei ir fotocheminei smogai. Mokslas 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / mokslas.278.5339.827
  4. Hallquist, M., Munthe, J., Tao, M.H., Chak, W., Chan, K., Gao, J. ir kt. (2016) Fotocheminis smogas Kinijoje: moksliniai iššūkiai ir pasekmės oro kokybės politikai. Nacionalinė mokslo apžvalga. 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. ir Wang, W.: Oksidacinis pajėgumas ir radikali chemija užterštoje Honkongo ir Perlo upės deltos regiono atmosferoje: sunkios fotocheminės smogo epizodo analizė, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.