Смог фотохімічні характеристики, причини і наслідки



The фотохімічний смог Це щільний туман, який утворюється внаслідок хімічних реакцій газів, що випускаються двигунами внутрішнього згоряння автомобілів. Ці реакції опосередковуються сонячним світлом і відбуваються в тропосфері, шарі атмосфери, що простягається від 0 до 10 км над землею. 

Слово смог походить від скорочення двох слів з англійської мови: "туман ", що означає туман або туман, ідим ", що означає дим. Його використання почалося в 1950-х роках для позначення туману, який охоплював Лондон.

Смог проявляється як жовтувато-сірувато-коричнева туманність, викликана малими краплями води, розсіяними в атмосфері, які містять хімічні реакції, що відбуваються між забруднювачами повітря.

Цей туман є дуже поширеним у великих містах завдяки високій концентрації автомобілів і більш інтенсивному транспортному руху, але він також поширився на райони, які були незайманими, такі як Великий каньйон в штаті Арізона, США..

Дуже часто смог має характерний, неприємний запах, обумовлений наявністю деяких типових газоподібних хімічних компонентів. Проміжні продукти і кінцеві сполуки реакцій, які викликають смог, серйозно впливають на здоров'я людини, тварин, рослин і деяких матеріалів.

Індекс

  • 1 Характеристики
    • 1.1 Деякі реакції, що відбуваються в тропосфері
    • 1.2 Первинні та вторинні атмосферні забруднювачі
    • 1.3 Формування озону в тропосфері
  • 2 Причини фотохімічного смогу
  • 3 Вплив смогу
  • 4 Посилання

Особливості

Деякі реакції, що відбуваються в тропосфері

Однією з відмінних особливостей атмосфери планети Земля є її окислювальна здатність, обумовлена ​​великою відносною кількістю двоатомного молекулярного кисню (АБО).2) містить (приблизно 21% від її складу).

Зрештою, практично всі гази, що викидаються в атмосферу, повністю окислюються в повітрі, а кінцеві продукти цих окислень осідають на поверхні Землі. Ці процеси окислення мають життєво важливе значення для очищення та знезараження повітря.

Механізми хімічних реакцій, що відбуваються між забруднювачами повітря, дуже складні. Нижче наведено спрощене їх представлення:

Первинні та вторинні атмосферні забруднювачі

Гази, що виділяються при спалюванні викопного палива в автомобільних двигунах, містять в основному оксид азоту (NO), оксид вуглецю (CO), діоксид вуглецю (CO)2) і летючі органічні сполуки (ЛОС).

Ці сполуки називаються первинними забруднювачами, оскільки через хімічні реакції, опосередковані світлом (фотохімічні реакції), виробляється серія продуктів, що називаються вторинними забруднювачами.

В основному, найбільш важливими вторинними забруднювачами є діоксид азоту (NO2)  і озон (O3), які являють собою гази, які найбільше впливають на утворення смогу.

Утворення озону в тропосфері

Оксид азоту (NO) виробляється в автомобільних двигунах через реакцію між киснем і азотом у повітрі при високих температурах:

N2 (g) + O2 (g) →  2NO (g), де (g) означає в газоподібному стані.

Оксид азоту після викиду в атмосферу окислюється до діоксиду азоту (NO2):

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)

NO2 відчути фотохімічний пробій, опосередкований сонячним світлом:

NO2 (g) + hγ (світло) → NO (g) + O (g)

Кисень в атомній формі є надзвичайно реактивним видом, який може ініціювати багато реакцій, таких як утворення озону (O3):

O (g) + O2 (g) → O3 (g)

Озон в стратосфері (шар атмосфери між 10 км і 50 км над земною поверхнею) працює як захисний компонент життя на Землі, поглинаючи високоенергетичне ультрафіолетове випромінювання від сонця; але в наземному тропосфері озон має дуже шкідливу дію.

Причини фотохімічного смогу

Іншими шляхами утворення озону в тропосфері є складні реакції з залученням оксидів азоту, вуглеводнів і кисню.

Пероксиацетил нітрат (PAN), який є потужним агентом, що викликає розрив, що також викликає труднощі в диханні, є одним з хімічних сполук, що утворюються в цих реакціях..

Летючі органічні сполуки надходять не тільки з вуглеводнів, які не спалюються в двигунах внутрішнього згоряння, але і з декількох джерел, таких як випаровування розчинників і палива, серед інших..

Ці ЛОС також мають складні фотохімічні реакції, які є джерелом озону, азотної кислоти (HNO)3) і частково окислені органічні сполуки.

COV + NO + O2 + Сонячне світло → Комплексна суміш: HNO3, O3   і кілька органічних сполук

Всі ці продукти окислення органічних сполук (спирти і карбонові кислоти) також є летючими, а їх пари можуть конденсуватися в мінімальні краплі рідини, які розподіляються в повітрі у вигляді аерозолів, які розсіюють сонячне світло, зменшуючи видимість. Таким чином у тропосфері відбувається певна завіса або туман.

Вплив смогу

Частинки сажі або вуглецевого продукту згоряння, сірчаний ангідрид (SO2) і вторинний забруднювач - сірчана кислота (Н2SO4) - також втручаються у виробництво смогу.

Озон в тропосфері реагує з подвійними зв'язками C = C в тканинах легенів, тканинах рослин і тварин, викликаючи серйозні пошкодження. Крім того, озон може призвести до пошкодження матеріалів, таких як автомобільні шини, що призводить до розтріскування з тих самих причин.

Фотохімічний смог викликає серйозні респіраторні проблеми, кашель, роздратування носа і горла, коротке дихання, біль у грудях, риніт, подразнення очей, дисфункція легенів, зниження стійкості до респіраторних інфекційних захворювань, передчасне старіння легенева тканина, важкий бронхіт, серцева недостатність і смерть.

У таких містах, як Нью-Йорк, Лондон, Мехіко, Атланта, Детройт, Солт-Лейк-Сіті, Варшава, Прага, Штутгарт, Пекін, Шанхай, Сеул, Бангкок, Бомбей, Калькутта, Делі, Джакарта, Каїр, Маніла, Карачі, так звані мегаполіси, критичні епізоди піку фотохімічного смогу були причиною тривоги і спеціальних заходів обмеження циркуляції.

Деякі дослідники повідомили, що забруднення, викликане діоксидом сірки (SO)2) і сульфати викликають зниження стійкості до раку молочної залози і товстої кишки у популяціях, що населяють північні широти.

Механізм, запропонований пояснити ці факти, полягає в тому, що смог, розсіюючи падаюче сонячне світло на тропосферу, викликає зменшення наявного ультрафіолетового випромінювання типу В (УФ-В), необхідного для біохімічного синтезу вітаміну D Вітамін D працює як захисний засіб для обох типів раку.

Таким чином, ми бачимо, що надлишок ультрафіолетового випромінювання високої енергії є дуже шкідливим для здоров'я, але й дефіцит радіаційного типу УФ-В має шкідливий вплив..

Список літератури

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U., і Ahmad, S.R. (2018). Аналіз смогу та його вплив на зареєстровані захворювання поверхні очей: приклад зразка смога 2016 року в Лахорі. Атмосферне середовище. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018). Фотохімічне моделювання смогу з використанням моделі хімічного транспорту забруднення повітря (TAPM-CTM) у м. Хошимін, В'єтнам Моделювання та оцінка навколишнього середовища. 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). Вплив аерозолів на сонячне ультрафіолетове випромінювання та фотохімічний смог. Наука 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., et al (2016) Фотохімічний смог у Китаї: наукові проблеми та наслідки для політики якості повітря. Національний огляд науки. 3 (4): 401-403. Doi: 10.1093 / nsr / nww080
  5. Xue, L., Gu, R., Wang, T., Wang, X., Saunders, S., Blake, D., Louie, PKK, Лук, CWY, Simpson, I., Xu, Z., Wang, Z., Gao, Y., Lee, S., Mellouki, A., і Wang, W.: Окислювальна здатність і радикальна хімія в забрудненій атмосфері регіону Гонконгу і дельти річки Чжуцзян: аналіз епізоду важкого фотохімічного смогу, Атмос. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.