Smog-valokemialliset ominaisuudet, syyt ja vaikutukset



valokemiallinen haju Se on tiheä sumu, joka muodostuu autojen polttomoottoreiden päästöjen kemiallisten reaktioiden vuoksi. Näitä reaktioita välittävät auringonvalo ja esiintyvät troposfäärissä, ilmakehän kerroksessa, joka ulottuu 0–10 km maanpinnan yläpuolelle. 

Sana smog tulee kahden englanninkielisen sanan supistumisesta: "sumu ", mikä tarkoittaa sumua tai sumua, ja "savu ", mikä tarkoittaa savua. Sen käyttö alkoi 1950-luvulla Lontoon kaupungin peitossa.

Smog ilmenee kellertävän harmahtavan ruskeena, jonka aiheuttavat ilmakehässä hajallaan olevat pienet vesipisarat, jotka sisältävät ilman epäpuhtauksien välisiä kemiallisia reaktioita.

Tämä hämärtyminen on hyvin yleistä suurissa kaupungeissa, koska autojen pitoisuus ja ajoneuvoliikenne ovat voimakkaampia, mutta se on levinnyt myös koskematon alueille, kuten Arizonan osavaltiossa sijaitsevaan Grand Canyoniin..

Hajulla on hyvin tyypillistä, epämiellyttävää hajua, mikä johtuu joidenkin tyypillisten kaasumaisten kemiallisten komponenttien läsnäolosta. Välituotteet ja hajua aiheuttavien reaktioiden lopulliset yhdisteet vaikuttavat vakavasti ihmisten terveyteen, eläimiin, kasveihin ja joihinkin materiaaleihin.

indeksi

  • 1 Ominaisuudet
    • 1.1 Jotkin troposfäärissä esiintyvät reaktiot
    • 1.2 Ensisijaiset ja toissijaiset ilman epäpuhtaudet
    • 1.3 Otsonin muodostuminen troposfäärissä
  • 2 Fotokemiallisen sumun syyt
  • 3 Smogin vaikutukset
  • 4 Viitteet

piirteet

Jotkut troposfäärissä esiintyvät reaktiot

Yksi maapallon ilmakehän erottuvista piirteistä on sen hapettava kapasiteetti, joka johtuu diatomi-molekyylin hapen suuresta suhteellisesta määrästä (OR2), joka sisältää (noin 21 prosenttia sen koostumuksesta).

Loppujen lopuksi lähes kaikki ilmakehään päästetyt kaasut hapetetaan täysin ilmassa, ja näiden hapettumien lopputuotteet talletetaan maan pinnalle. Nämä hapetusprosessit ovat erittäin tärkeitä ilman puhdistamiseksi ja puhdistamiseksi.

Ilman epäpuhtauksien väliset kemiallisten reaktioiden mekanismit ovat hyvin monimutkaisia. Alla on yksinkertaistettu esitys niistä:

Ensisijaiset ja toissijaiset ilman epäpuhtaudet

Fossiilisten polttoaineiden polttamisen aiheuttamat kaasut moottoriajoneuvoissa sisältävät pääasiassa typpioksidia (NO), hiilimonoksidia (CO), hiilidioksidia (CO).2) ja haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC: t).

Näitä yhdisteitä kutsutaan ensisijaisiksi epäpuhtauksiksi, koska valon välittämien kemiallisten reaktioiden avulla (fotokemialliset reaktiot) tuotetaan sarja toissijaisia ​​epäpuhtauksia..

Tärkeimmät toissijaiset epäpuhtaudet ovat pohjimmiltaan typpidioksidi (NO2)  ja otsoni (O3), jotka ovat kaasuja, jotka vaikuttavat eniten savun muodostumiseen.

Otsonin muodostuminen troposfäärissä

Typpioksidia (NO) tuotetaan autojen moottoreissa hapen ja typen välisessä reaktiossa korkeissa lämpötiloissa:

N2 (g) + O2 (g) →  2NO (g), jossa (g) tarkoittaa kaasumaisessa tilassa.

Kun typpioksidi vapautuu ilmakehään, se hapetetaan typpidioksidiksi (NO2):

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (G)

NO2 kokea auringonvalon välittämä valokemiallinen jakauma:

NO2 (g) + hy (kevyt) → NO (g) + O (g)

Atomimuodossa oleva happi on erittäin reaktiivinen laji, joka voi käynnistää monia reaktioita, kuten otsonin muodostumista (O3):

O (g) + O2 (g) → O3 (G)

Stratosfäärin otsoni (ilmakehä 10 km: n ja 50 km: n yläpuolella maan pinnan yläpuolella) toimii suojaavana osana maapallon elämää, joka absorboi auringon korkean energian ultraviolettisäteilyä; mutta maanpäällisessä troposfäärissä otsonilla on hyvin haitallisia vaikutuksia.

Fotokemiallisen sumun syyt

Muut reitit otsonin muodostamiseksi troposfäärissä ovat monimutkaisia ​​reaktioita, joihin liittyy typen oksideja, hiilivetyjä ja happea.

Peroksiasetyylinitraatti (PAN), joka on voimakas repeytymistä aiheuttava aine, joka myös aiheuttaa hengitysvaikeuksia, on yksi näissä reaktioissa syntyvistä kemiallisista yhdisteistä..

Haihtuvat orgaaniset yhdisteet tulevat paitsi hiilivedyistä, joita ei polteta polttomoottoreissa, mutta myös useista lähteistä, kuten liuottimien ja polttoaineiden haihtumisesta..

Näissä VOC-yhdisteissä esiintyy myös monimutkaisia ​​valokemiallisia reaktioita, jotka ovat otsonin, typpihapon (HNO) lähde.3) ja osittain hapettuneet orgaaniset yhdisteet.

COV: t + NO + O2 + Auringonvalo → Monimutkainen seos: HNO3, O3   ja useita orgaanisia yhdisteitä

Kaikki nämä orgaanisten yhdisteiden hapetustuotteet (alkoholit ja karboksyylihapot) ovat myös haihtuvia ja niiden höyryt voivat tiivistyä minimiin nestepisaroihin, jotka jakautuvat ilmaan aerosolien muodossa, jotka hajottavat auringonvaloa ja vähentävät näkyvyyttä. Tällä tavalla troposfäärissä esiintyy eräänlainen verho tai sumu.

Savun vaikutukset

Palavan noki- tai hiilituotteen hiukkaset, rikkihappoanhydridi (SO2) ja sekundaarinen epäpuhtaus - rikkihappo (H2SW4) - puuttuu myös hajujen tuotantoon.

Troposfäärin otsoni reagoi C = C-kaksoissidosten kanssa keuhkojen kudoksissa, kasvi- ja eläinkudoksissa ja aiheuttaa vakavia vahinkoja. Lisäksi otsoni voi aiheuttaa vahinkoa materiaaleille, kuten auton renkaille, mikä aiheuttaa halkeamia samoista syistä.

Fotokemiallinen haju aiheuttaa vakavia hengitysvaikeuksia, yskää, nenä- ja kurkkutärmää, lyhyempää hengitystä, rintakipua, nuhaa, silmien ärsytystä, keuhkojen toimintahäiriöitä, heikentynyttä vastustuskykyä hengitysteiden tartuntatauteja vastaan, ennenaikaista ikääntymistä. keuhkokudos, vaikea keuhkoputkentulehdus, sydämen vajaatoiminta ja kuolema.

New Yorkissa, Lontoossa, Mexico Cityssä, Atlantassa, Detroitissa, Salt Lake Cityssä, Varsovassa, Prahassa, Stuttgartissa, Pekingissä, Shanghaissa, Soulissa, Bangkokissa, Bombayssa, Kalkutassa, Delhissä, Jakartassa, Kairossa, Manilassa, Karakissa, ns. megakaupungeille, fotokemiallisen haaran kriittiset jaksot ovat aiheuttaneet hälytystä ja erityisiä toimenpiteitä verenkierron rajoittamiseksi.

Jotkut tutkijat ovat ilmoittaneet, että rikkidioksidin aiheuttama \ t2) ja sulfaatit aiheuttavat rintojen ja paksusuolen syövän resistenssin vähenemistä väestöissä, jotka asuvat pohjoisilla leveysasteilla.

Näiden tosiseikkojen selittämiseksi ehdotettu mekanismi on se, että smog, hajottamalla satunnaista auringonvaloa troposfääriin, aiheuttaa käytettävissä olevan ultraviolettisäteilyn tyypin B (UV-B) vähenemistä, mikä on välttämätöntä D-vitamiinin biokemialliselle synteesille. D-vitamiini toimii suojausaineena molemmille syöpätyypeille.

Tällä tavoin voimme nähdä, että korkea energian ultraviolettisäteily on erittäin haitallista terveydelle, mutta myös UV-B-säteilytyypin alijäämällä on haitallisia vaikutuksia.

viittaukset

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U. ja Ahmad, S. R. (2018). Smogianalyysi ja sen vaikutus ilmoitettuihin silmän pintatauteihin: tapaustutkimus Lahoren vuonna 2016 tapahtuneesta savustapahtumasta. Ilmakehän ympäristö. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et ai. (2018). Valokemiallinen Smog-mallinnus ilman saastumisen kemiallisen liikennemallin (TAPM-CTM) avulla Ho Chi Minh Cityssä, Vietnamin ympäristömallinnuksessa ja arvioinnissa. 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 ja Holben, B. N. (1997). Aerosolien vaikutus aurinkosäteilylle ja fotokemialle. Science. 278 (5339): 827-830. doi: 10,126 / science.278.5339.827
  4. Hallquist, M., Munthe, J., Tao, M.H., Chak, W., Chan, K., Gao, J., et ai. (2016) Photochemical smog Kiinassa: tieteelliset haasteet ja vaikutukset ilmanlaatupolitiikkaan. 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. ja Wang, W. Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.