Smog fotokemiske egenskaber, årsager og virkninger



den fotokemisk smog Det er en tæt tåge, der dannes på grund af de kemiske reaktioner af de gasser, der udledes af bilens forbrændingsmotorer. Disse reaktioner er medieret af sollys og forekommer i troposfæren, lag af atmosfæren, der strækker sig fra 0 til 10 km over jorden. 

Ordet smog kommer fra sammentrækningen af ​​to ord fra det engelske sprog: "tåge ", hvilket betyder tåge eller tåge og "røg ", hvilket betyder røg. Dens brug begyndte i 1950'erne at udpege en dråbe, der dækkede byen London.

Smog manifesterer sig som en tåge gullig-brunlig-grå, forårsaget af små vanddråber dispergeret i atmosfære indeholdende kemikalier reaktioner mellem luftforurenende stoffer.

Denne tåge er meget almindelig i store byer ved den store koncentration af biler og den mest intense biltrafik, men har også spredt sig til områder, der var uberørt, såsom Grand Canyon i Arizona, USA.

Meget ofte har smog en karakteristisk, ubehagelig lugt på grund af tilstedeværelsen af ​​nogle typiske gasformige kemiske komponenter. Mellemprodukterne og de endelige forbindelser af de reaktioner, der forårsager smog, har alvorlig indflydelse på menneskers sundhed, dyr, planter og nogle materialer.

indeks

  • 1 kendetegn
    • 1.1 Nogle reaktioner, der forekommer i troposfæren
    • 1.2 Primære og sekundære atmosfæriske forurenende stoffer
    • 1.3 Ozondannelse i troposfæren
  • 2 Årsager til fotokemisk smog
  • 3 Virkninger af smog
  • 4 referencer

funktioner

Nogle reaktioner, der forekommer i troposfæren

Et af de karakteristiske træk ved atmosfæren på planet Jorden er dets oxiderende kapacitet på grund af den store relative mængde diatomisk molekylært oxygen (OR2) indeholdende (ca. 21% af dets sammensætning).

I sidste ende, næsten alle gasser udledes i atmosfæren er fuldstændigt oxideres i luften, og de endelige produkter af disse oxidationer aflejres på overfladen af ​​jorden. Disse oxidationsprocesser er af afgørende betydning for at rengøre og dekontaminere luften.

Mekanismerne for kemiske reaktioner, som forekommer mellem luftforurenende stoffer, er meget komplekse. Nedenfor er en forenklet præsentation af dem:

Primær og sekundær luftforurenende stoffer

De gasser, der udledes af forbrændingen af ​​fossile brændstoffer i bilmotorer, indeholder hovedsageligt nitrogenoxid (NO), carbonmonoxid (CO), kuldioxid (CO)2) og flygtige organiske forbindelser (VOC'er).

Disse forbindelser kaldes primære forurenende stoffer, da der gennem kemiske reaktioner medieret af lys (fotokemiske reaktioner) produceres en række produkter kaldet sekundære forurenende stoffer.

Dybest set er de vigtigste sekundære forurenende stoffer kvælstofdioxid (NO2)  og ozon (O3), som er de gasser, der mest påvirker dannelsen af ​​smog.

Ozondannelse i troposfæren

Nitrogenoxid (NO) fremstilles i automobilmotorer gennem reaktionen mellem oxygen og nitrogen i luften ved høje temperaturer:

N2 (g) + O2 (g) →  2NO (g), hvor (g) betyder i gasform.

Nitrogenoxid, der engang er frigivet til atmosfæren, oxideres til nitrogendioxid (NO2):

2NO (g) + 02 (g) → 2NO2 (G)

NO2 opleve fotokemisk nedbrydning medieret af sollys:

NO2 (g) + hγ (lys) → NO (g) + O (g)

Oxygen i atomform er en ekstremt reaktiv art, der kan initiere mange reaktioner som dannelse af ozon (O3):

O (g) + O2 (g) → O3 (G)

Det stratosfæriske ozon (lag af atmosfæren mellem 10 km og 50 km over jordens overflade) tjener som beskyttende komponent livet på Jorden, absorberer ultraviolet højenergi-stråling fra solen; men i den terrestriske troposfære har ozon meget skadelige virkninger.

Årsager til fotokemisk smog

Andre veje til dannelse af ozon i troposfæren er komplekse reaktioner, der involverer nitrogenoxider, carbonhydrider og oxygen.

Peroxyacetylnitrat (PAN), som er et kraftigt tårefremkaldende middel, der også forårsager vejrtrækningsbesvær, er en af ​​de kemiske forbindelser, som genereres i disse reaktioner..

Flygtige organiske forbindelser stammer ikke alene carbonhydrider ikke brændt i forbrændingsmotorer, men fra forskellige kilder, såsom afdampning af opløsningsmidler og brændstoffer, herunder.

Disse VOC'er oplever også komplekse fotokemiske reaktioner, der er en kilde til ozon, salpetersyre (HNO)3) og delvist oxiderede organiske forbindelser.

COV's + NO + O2 + Sollys → Kompleks blanding: HNO3, O3   og flere organiske forbindelser

Alle disse organiske forbindelser oxidationsprodukter (alkoholer og carboxylsyrer), er også flygtige og dens damp kan kondensere på minimale væskedråber spredt via luften som aerosoler, som spreder sollyset, reducere synlighed. På denne måde forekommer der en slags slør eller tåge i troposfæren.

Smogens virkninger

Partikler af sod eller carbonprodukt af forbrænding, svovlsyreanhydrid (SO2) og det sekundære forurenende stof - svovlsyre (H2SW4) - også gribe ind i produktionen af ​​smog.

Ozon i troposfæren reagerer med C = C dobbeltbindinger i lungevæv, plante- og dyrevæv, hvilket forårsager alvorlig skade. Derudover kan ozon forårsage skade på materialer som bildæk, der forårsager revner af samme årsager.

Fotokemisk smog medfører alvorlige åndedrætsproblemer, hoste, nasal irritation og hals, kort- ånde, brystsmerter, rhinitis, øjenirritation, pulmonal dysfunktion, nedsat resistens mod infektiøse luftvejssygdomme, tidlig aldring lungevæv, alvorlig bronkitis, hjertesvigt og død.

I byer som New York, London, Mexico City, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Warszawa, Prag, Stuttgart, Beijing, Shanghai, Seoul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Jakarta, Kairo, Manila, Karachi, kaldet megabyer, De kritiske episoder, der er toppen af ​​fotokemisk smog, har været årsag til alarm og særlige foranstaltninger for begrænsning af omsætning.

Nogle forskere har rapporteret, at forurening forårsaget af svovldioxid (SO)2) og sulfater forårsager et fald i resistens over for bryst- og tyktarmscancer hos befolkninger, der bebor nordlige breddegrader.

Den foreslået at forklare disse kendsgerninger mekanisme er, at smog, at dispergere det indfaldende sollys på troposfæren, forårsager et fald i type B (UV-B) findes ultraviolet stråling, som er nødvendig for den biokemiske syntese af vitamin D D-vitamin virker som et beskyttelsesmiddel til begge typer kræft.

Således kan vi se, at et overskud af højenergi-ultraviolet stråling er skadeligt for helbredet, men også underskuddet typen UV-B-stråling har skadelige virkninger.

referencer

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U., og Ahmad, S. R. (2018). Smog analyse og dens virkning på rapporterede okulære overflade sygdomme: En case study af 2016 smog begivenhed i Lahore. Atmosfærisk Miljø. doi: 10,1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018). Fotokemisk smogmodellering ved hjælp af luftforurenende kemisk transportmodel (TAPM-CTM) i Ho Chi Minh City, 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 af ​​aerosoler på sol ultraviolet stråling og fotokemisk smog. Videnskab. 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) Fotokemisk smog i Kina: videnskabelige udfordringer og Betydning for politikker luftkvaliteten. 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:. oxidativkapacitet radikal og kemi i den forurenede atmosfære i Hong Kong og Pearl River Delta region: analyse af en fotokemisk smog alvorlig episode, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.