Smoga fotochemiskās īpašības, cēloņi un sekas



The fotoķīmiskā smoga Tā ir blīva migla, kas veidojas automobiļu iekšdedzes dzinēju radīto gāzu ķīmisko reakciju dēļ. Šīs reakcijas izraisa saules gaisma un rodas troposfērā, atmosfēras slānī, kas stiepjas no 0 līdz 10 km virs zemes.. 

Vārds smog nāk no diviem vārdiem no angļu valodas:migla ", kas nozīmē miglu vai miglu, un "dūmi ", kas nozīmē dūmus. Tās izmantošana sākās 1950. gados, lai apzīmētu miglu, kas aptvēra Londonas pilsētu.

Smogs izpaužas kā dzeltenīgi pelēcīgi brūns migla, ko izraisa atmosfērā izkaisīti nelieli ūdens pilieni, kas satur ķīmiskās reakcijas starp gaisa piesārņotājiem..

Šī migla ir ļoti izplatīta lielās pilsētās, pateicoties lielajai automašīnu koncentrācijai un intensīvākai transporta satiksmei, bet tā ir izplatījusies arī vietās, kas bija neskartas, piemēram, Grand Canyon Arizonas štatā, ASV..

Ļoti bieži smogam piemīt raksturīga, nepatīkama smaka, jo ir dažas tipiskas gāzveida ķīmiskās sastāvdaļas. Starpprodukti un galīgie savienojumi, kas izraisa smogu, nopietni ietekmē cilvēku veselību, dzīvniekus, augus un dažus materiālus.

Indekss

  • 1 Raksturojums
    • 1.1 Dažas reakcijas, kas rodas troposfērā
    • 1.2. Primārie un sekundārie atmosfēras piesārņotāji
    • 1.3 Ozona veidošanās troposfērā
  • 2 Fotoķīmiskā smoga cēloņi
  • 3 Smoga ietekme
  • 4 Atsauces

Funkcijas

Dažas reakcijas, kas rodas troposfērā

Viena no planētas Zemes atmosfēras īpašajām iezīmēm ir tās oksidējošā spēja, pateicoties lielajam relatīvajam diatomiskā molekulārā skābekļa daudzumam (OR2), kas satur (aptuveni 21% no tā sastāva).

Galu galā gandrīz visas atmosfērā emitētās gāzes gaisā ir pilnīgi oksidētas, un šo oksidāciju gala produkti tiek nogulsnēti uz Zemes virsmas. Šie oksidēšanas procesi ir ļoti svarīgi, lai attīrītu un attīrītu gaisu.

Ķīmisko reakciju mehānismi, kas rodas starp gaisa piesārņotājiem, ir ļoti sarežģīti. Zemāk ir sniegts vienkāršots to izklāsts:

Primārie un sekundārie atmosfēras piesārņotāji

Gāzes, ko rada fosilā kurināmā sadedzināšana automobiļu dzinējos, galvenokārt satur slāpekļa oksīdu (NO), oglekļa monoksīdu (CO), oglekļa dioksīdu (CO).2) un gaistošie organiskie savienojumi (GOS).

Šos savienojumus sauc par primārajiem piesārņotājiem, jo ​​ar ķīmiskām reakcijām, ko izraisa gaisma (fotoķīmiskās reakcijas), rodas virkne produktu, ko sauc par sekundāriem piesārņotājiem..

Būtībā svarīgākie sekundārie piesārņotāji ir slāpekļa dioksīds (NO2)  un ozons (O3), kas ir gāzes, kas visvairāk ietekmē smoga veidošanos.

Ozona veidošanās troposfērā

Slāpekļa oksīds (NO) tiek ražots automobiļu dzinējos, reaģējot uz skābekli un slāpekli gaisā augstās temperatūrās:

N2 (g) + O2 g) →  2NO (g), kur (g) ir gāzveida stāvoklī.

Slāpekļa oksīds, kas nonāk atmosfērā, oksidējas līdz slāpekļa dioksīdam (NO2):

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)

NĒ2 piedzīvo saules gaismas starpniecību:

NĒ2 (g) + hγ (gaišs) → NO (g) + O (g)

Skābeklis atomu formā ir ļoti reaktīva suga, kas var izraisīt daudzas reakcijas, piemēram, ozona veidošanos (O3):

O (g) + O2 (g) → O3 (g)

Ozons stratosfērā (atmosfēras slānis no 10 km līdz 50 km virs zemes virsmas) darbojas kā aizsargājošs elements dzīvē uz Zemes, absorbējot augstas enerģijas ultravioleto starojumu no saules; bet zemes troposfērā ozonā ir ļoti kaitīga ietekme.

Fotoķīmiskā smoga cēloņi

Citi ceļi ozona veidošanai troposfērā ir sarežģītas reakcijas, kas saistītas ar slāpekļa oksīdiem, ogļūdeņražiem un skābekli.

Peroksiacetilnitāts (PAN), kas ir spēcīgs asarojošs līdzeklis, kas arī rada apgrūtinātu elpošanu, ir viens no šiem reakcijām radītajiem ķīmiskajiem savienojumiem..

Gaistošie organiskie savienojumi nāk ne tikai no ogļūdeņražiem, kas nav sadedzināti iekšdedzes dzinējos, bet arī no vairākiem avotiem, piemēram, šķīdinātāju un degvielu iztvaikošanas..

Šīs GOS arī rodas sarežģītas fotochemiskas reakcijas, kas ir ozona, slāpekļskābes (HNO) avots.3) un daļēji oksidēti organiskie savienojumi.

COV + NO + O2 + Saules gaisma → Komplekss maisījums: HNO3, O3   un vairāki organiskie savienojumi

Visi šie organisko savienojumu oksidācijas produkti (spirti un karbonskābes) arī ir gaistoši, un to tvaiki var kondensēties minimālos šķidruma pilienos, kas tiek izplatīti gaisā aerosolu veidā, kas izkliedē saules gaismu, samazinot redzamību. Tādā veidā troposfērā rodas sava veida plīvurs vai migla.

Smoga ietekme

Sodrēju vai sadegšanas oglekļa produkta daļiņas, sērskābes anhidrīds (SO2) un sekundāro piesārņotāju - sērskābi (H. \ t2SO4) - arī iejaucas smoga ražošanā.

Ozons troposfērā reaģē ar C = C divkāršām saitēm plaušu audos, augu un dzīvnieku audos, radot nopietnus bojājumus. Turklāt ozons var izraisīt tādus materiālus kā automašīnu riepas, kas izraisa plaisāšanu tādu pašu iemeslu dēļ.

Fotoķīmiskais smogs izraisa smagas elpošanas problēmas, klepus, deguna un rīkles kairinājumu, īsāku elpošanu, sāpes krūtīs, rinītu, acu kairinājumu, plaušu disfunkciju, samazinātu rezistenci pret elpceļu infekcijas slimībām, priekšlaicīgu novecošanos. plaušu audi, smags bronhīts, sirds mazspēja un nāve.

Tādās pilsētās kā Ņujorka, Londona, Mehiko, Atlanta, Detroita, Soltleiksitija, Varšava, Prāga, Štutgarte, Pekina, Šanhaja, Seula, Bangkoka, Bombeja, Kalkuta, Deli, Džakarta, Kaira, Manila, Karači, ts megacities, fotoķīmiskā smoga kritiskās epizodes ir izraisījušas trauksmi un īpašus aprites ierobežošanas pasākumus.

Daži pētnieki ziņoja, ka sēra dioksīda (SO) radītais piesārņojums2) un sulfāti samazina rezistenci pret krūts un resnās zarnas vēzi populācijās, kas dzīvo ziemeļu platuma grādos.

Mehānisms, kas ierosināts šo faktu izskaidrošanai, ir tāds, ka smogs, izkliedējot avārijas saules gaismu uz troposfēras, izraisa pieejamā B tipa ultravioletā starojuma (UV-B) samazināšanos, kas nepieciešama D vitamīna bioķīmiskai sintēzei. D vitamīns darbojas kā aizsarglīdzeklis abiem vēža veidiem.

Tādā veidā mēs redzam, ka augstās enerģijas ultravioletā starojuma pārpalikums ir ļoti kaitīgs veselībai, bet arī UV-B radiācijas tipa deficītam ir kaitīga ietekme.

Atsauces

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U. un Ahmad, S. R. (2018). Smoga analīze un tās ietekme uz ziņotām acu virsmas slimībām: 2016. gada Lahora smoga gadījuma gadījuma izpēte. Atmosfēras vide. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018). Fotoķīmiskā smoga modelēšana, izmantojot gaisa piesārņojuma ķīmisko transporta modeli (TAPM-CTM) Ho Chi Minh City, Vjetnamas vides modelēšanas un novērtēšanas jomā. 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 un Holben, B. N. (1997). Aerosolu ietekme uz saules ultravioleto starojumu un fotoķīmisko smogu. Zinātne 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / zinātne.278.5339.827
  4. Hallquist, M., Munthe, J., Tao, M.H., Chak, W., Chan, K., Gao, J., et al. Nacionālais zinātnes pārskats. 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. un Wang, W.: Oksidatīvā jauda un radikālā ķīmija Honkongas un Pērļu upes deltas reģiona piesārņotajā atmosfērā: smaga fotochemiskā smoga epizodes analīze, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.