- raksturojums
- Dažas reakcijas, kas notiek troposfērā
- Primārie un sekundārie gaisa piesārņotāji
- Ozona veidošanās troposfērā
- Fotoķīmiskā smoga cēloņi
- Smoga ietekme
- Atsauces
Fotoķīmisko smogu ir bieza migla veidojas sakarā ar ķīmiskās reakcijās gāzēm no iekšdedzes dzinēju automašīnām. Šīs reakcijas ir saistītas ar saules gaismu, un tās notiek troposfērā - atmosfēras slānī, kas sniedzas no 0 līdz 10 km virs zemes.
Vārds smogs ir cēlies no divu vārdu saīsināšanas angļu valodā: «migla», kas nozīmē migla vai migla, un «dūmi», kas nozīmē dūmi. Tās lietošana sākās pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados, lai apzīmētu miglu, kas aptvēra Londonas pilsētu.
1. attēls. Fotoķīmiskais smogs Soltleiksitijā, ASV. Avots: Eltiempo10, no Wikimedia Commons
Smogs izpaužas kā dzeltenīgi brūngani pelēcīga nokausēšana, ko rada mazi ūdens pilieni, kas izkliedēti atmosfērā un satur ķīmiskos produktus reakcijām, kas notiek starp gaisa piesārņotājiem.
Šī migla ir ļoti izplatīta lielās pilsētās, ņemot vērā augsto automašīnu koncentrāciju un intensīvāku transportlīdzekļu satiksmi, taču tā ir izplatījusies arī tādos apgabalos, kas bija senatnīgi, piemēram, Lielajā kanjonā Arizonas štatā ASV.
Ļoti bieži smogam ir raksturīga nepatīkama smaka dažu tipisku gāzveida ķīmisko komponentu klātbūtnes dēļ. Starpprodukti un reakciju gala savienojumi, kas izraisa smogu, nopietni ietekmē cilvēku veselību, dzīvniekus, augus un dažus materiālus.
raksturojums
Dažas reakcijas, kas notiek troposfērā
Viena no planētas Zemes atmosfēras atšķirīgajām iezīmēm ir tās oksidēšanas spēja lielā diatomiskā molekulārā skābekļa (O 2 ) daudzuma dēļ (apmēram 21% no tā sastāva).
Galu galā gandrīz visas atmosfērā emitētās gāzes gaisā tiek pilnībā oksidētas, un šo oksidāciju gala produkti tiek nogulsnēti uz Zemes virsmas. Šie oksidācijas procesi ir ārkārtīgi svarīgi, lai attīrītu un attīrītu gaisu.
Ķīmisko reakciju mehānismi, kas notiek starp gaisa piesārņotājiem, ir ļoti sarežģīti. Zemāk ir vienkāršota to ekspozīcija:
Primārie un sekundārie gaisa piesārņotāji
Gāzes, kas izdalās, sadedzinot fosilo degvielu automašīnu motoros, galvenokārt satur slāpekļa oksīdu (NO), oglekļa monoksīdu (CO), oglekļa dioksīdu (CO 2 ) un gaistošos organiskos savienojumus (GOS).
Šos savienojumus sauc par primārajiem piesārņotājiem, jo gaismas izraisītās ķīmiskās reakcijās (fotoķīmiskās reakcijas) tie rada produktu sēriju, ko sauc par sekundāriem piesārņotājiem.
Būtībā vissvarīgākie sekundārie piesārņotāji ir slāpekļa dioksīds (NO 2 ) un ozons (O 3 ), kas ir tās gāzes, kuras visvairāk ietekmē smoga veidošanos.
Ozona veidošanās troposfērā
Slāpekļa oksīds (NO) rodas automašīnu motoros, reaģējot starp skābekli un slāpekli gaisā augstā temperatūrā:
N 2 (g) + O 2 (g) → 2NO (g), kur (g) ir gāzveida stāvoklī.
Slāpekļa oksīds, nonākot atmosfērā, tiek oksidēts līdz slāpekļa dioksīdam (NO 2 ):
2NO (g) + O 2 (g) → 2NO 2 (g)
NO 2 notiek fotoķīmiska sadalīšanās, ko ietekmē saules gaisma:
NO 2 (g) + h (gaiši) → NO (g) + O (g)
Skābeklis O atomu formā ir ārkārtīgi reaģējoša suga, kas var ierosināt daudzas reakcijas, piemēram, ozona (O 3 ) veidošanos:
O (g) + O 2 (g) → O 3 (g)
Ozons stratosfērā (atmosfēras slānis no 10 km līdz 50 km virs zemes virsmas) darbojas kā aizsargājoša dzīvības sastāvdaļa uz Zemes, jo tas absorbē augstas enerģijas ultravioleto starojumu, kas nāk no saules; bet sauszemes troposfērā ozonam ir ļoti kaitīga ietekme.
2. attēls. Smogs Ņujorkā. Avots: Wikipedia Commons
Fotoķīmiskā smoga cēloņi
Citi ceļi ozona veidošanai troposfērā ir sarežģītas reakcijas, kurās iesaistīti slāpekļa oksīdi, ogļūdeņraži un skābeklis.
Viens no ķīmiskajiem savienojumiem, kas rodas šajās reakcijās, ir peroksiacetilnitrāts (PAN), kas ir spēcīgs asaru līdzeklis, kas arī apgrūtina elpošanu.
Gaistošie organiskie savienojumi rodas ne tikai no ogļūdeņražiem, kas netiek sadedzināti iekšdedzes dzinējos, bet arī no dažādiem avotiem, piemēram, piemēram, šķīdinātāju un degvielas iztvaikošanas.
Šie GOS notiek arī sarežģītās fotoķīmiskās reakcijās, kas ir ozona, slāpekļskābes (HNO 3 ) un daļēji oksidētu organisko savienojumu avots .
GOS + NO + O 2 + saules gaisma → Komplekss maisījums: HNO 3, O 3 un dažādi organiski savienojumi
Visi šie organiskie savienojumi, oksidācijas produkti (spirti un karbonskābes), arī ir gaistoši, un to tvaiki var kondensēties sīkos šķidruma pilienos, kas gaisā tiek sadalīti aerosolu veidā, kas izkliedē saules gaismu, samazinot redzamību. Tādā veidā troposfērā veidojas savdabīgs plīvurs vai migla.
Smoga ietekme
Kvēpu vai oglekļa daļiņas, kas rodas sadedzināšanas laikā, sēra anhidrīds (SO 2 ) un sekundārais piesārņotājs - sērskābe (H 2 SO 4 ) - ir iesaistīti arī smoga ražošanā.
Troposfēras ozons reaģē ar C = C dubultsaitēm plaušu audos, augu un dzīvnieku audos, nodarot nopietnu kaitējumu. Turklāt ozons var sabojāt materiālus, piemēram, automašīnu riepas, to pašu iemeslu dēļ izraisot plaisāšanu.
Fotoķīmiskais smoga cēlonis ir smagas elpošanas problēmas, klepus burvestības, deguna un rīkles kairinājums, īsāka elpošana, sāpes krūtīs, rinīts, acu kairinājums, plaušu disfunkcija, samazināta izturība pret saslimšanu ar elpceļu infekcijas slimībām, priekšlaicīga ķermeņa novecošanās. 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, ko sauc par Lielpilsētās fotoķīmiskā smoga kritiskās epizodes ir izraisījušas trauksmi un īpašus pasākumus cirkulācijas ierobežošanai.
Daži pētnieki ir ziņojuši, ka piesārņojums, ko izraisa sēra dioksīds (SO 2 ) un sulfāti, samazina pretestību saslimstībai ar krūts un resnās zarnas vēzi populācijās, kas dzīvo ziemeļu platuma grādos.
Šo faktu izskaidrošanai piedāvātais mehānisms ir tāds, ka smogs, izkliedējot krītošo saules gaismu troposfērā, izraisa pieejamā B tipa ultravioletā (UV-B) starojuma samazināšanos, kas nepieciešams D vitamīna bioķīmiskajai sintēzei. D vitamīns darbojas kā aizsargājošs līdzeklis pret abiem vēža veidiem.
Tādā veidā mēs redzam, ka augstas enerģijas ultravioletā starojuma pārpalikums ir ļoti kaitīgs veselībai, bet arī UV-B starojuma trūkumam ir kaitīga ietekme.
Atsauces
- Ašrafs, A., Butts, A., Khalid, I., Alam, RU un Ahmad, SR (2018). Smogo analīze un tās ietekme uz ziņotajām acs virsmas slimībām: Lahoras 2016. gada smoga gadījuma gadījuma izpēte. Atmosfēras vide. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
- Bang, HQ, Nguyen, HD, Vu, K. et al. (2018). Fotoķīmiskās emisijas modelēšana, izmantojot gaisa piesārņojuma ķīmiskā transporta modeli (TAPM-CTM) Hošiminā, Vjetnamā, Vides modelēšana un novērtēšana. 1: 1-16. doi.org/10.1007/s10666-018-9613-7
- Dikersons, RR, Kondragunta, S., Stenčikov, G., Civerolo, KL, Doddridge, B. G un Holben, BN (1997). Aerosolu ietekme uz ultravioleto starojumu un fotoķīmisko izmešu daudzumu. Zinātne. 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / zinātne.278.5339.827
- Hallquist, M., Munthe, J., Tao, MH, Chak, W., Chan, K., Gao, J., et al (2016) Fotoķīmiskais smogs Ķīnā: zinātniskas problēmas un ietekme uz gaisa kvalitātes politiku. Nacionālās zinātnes apskats. 3 (4): 401–403. Doi: 10.1093 / nsr / nww080
- 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 .: Oksidējošās spējas un radikālā ķīmija Honkongas un Pērļu upes deltas reģiona piesārņotajā atmosfērā: smagas fotoķīmiskā smoga epizodes analīze, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.