Smog fotokémiai jellemzők, okok és hatások



az fotokémiai szmog Ez egy sűrű köd, amely a gépkocsik égésű motorjai által kibocsátott gázok kémiai reakciói miatt keletkezik. Ezeket a reakciókat a napfény közvetíti, és a troposzférában, a légköri rétegben, a földtől 0 és 10 km-re terjedő rétegben fordul elő.. 

A smog szó az angol nyelvből két szó összehúzódásából származik: "köd ", ami köd vagy köd, és "füst, ami füstöt jelent. Az ötvenes években kezdte el használni a londoni várost lefedő ködöt.

A szmog sárgás-szürkésbarna ködként jelentkezik, amelyet a légkörben szétszóródó kis vízcseppek okoznak, amelyek a levegőszennyező anyagok között bekövetkező kémiai reakciókat tartalmazzák..

Ez a köd nagyon gyakori a nagyvárosokban a nagy autók koncentrációja és az intenzívebb közlekedési forgalom miatt, de az olyan területekre is kiterjedt, mint például a Grand Canyon, az Arizona államban..

Nagyon gyakran a szmognak jellegzetes, kellemetlen szaga van, jellemzően néhány tipikus gáznemű kémiai komponens jelenléte miatt. A köztes termékek és a szmogot okozó reakciók végső összetevői súlyosan érintik az emberi egészséget, az állatokat, a növényeket és néhány anyagot.

index

  • 1 Jellemzők
    • 1.1 Néhány reakció a troposzférában
    • 1.2 Elsődleges és másodlagos légköri szennyező anyagok
    • 1.3 Az ózonképződés a troposzférában
  • 2 A fotokémiai szmog okai
  • 3 A szmog hatásai
  • 4 Referenciák

jellemzői

Néhány reakció a troposzférában

A Föld bolygó atmoszférájának egyik jellegzetessége az oxidáló kapacitása, a diatóma molekuláris oxigén nagy relatív mennyisége miatt (OR2) (a készítmény összetételének kb. 21% -a).

Végső soron gyakorlatilag minden, a légkörbe kibocsátott gáz teljesen levegőn oxidálódik, és ezeknek az oxidációknak a végtermékei a Föld felszínén lerakódnak. Ezek az oxidációs folyamatok létfontosságúak a levegő tisztításához és fertőtlenítéséhez.

A légszennyező anyagok közötti kémiai reakciók mechanizmusai nagyon összetettek. Az alábbiakban bemutatjuk őket:

Elsődleges és másodlagos légköri szennyező anyagok

A gépjárműmotorokban a fosszilis tüzelőanyagok égetéséből származó gázok főként nitrogén-oxidot (NO), szén-monoxidot (CO), szén-dioxidot (CO) tartalmaznak.2) és illékony szerves vegyületek (VOC-k) \ t.

Ezeket a vegyületeket elsődleges szennyező anyagoknak nevezik, mivel a fény által közvetített kémiai reakciók révén (fotokémiai reakciók) a másodlagos szennyeződéseknek nevezett termékek sorozatát állítják elő..

Alapvetően a legfontosabb másodlagos szennyező anyagok a nitrogén-dioxid (NO2)  és ózon (O3), amelyek a szmog képződését leginkább befolyásoló gázok.

Ózonképződés a troposzférában

A nitrogén-monoxid (NO) az autómotorokban magas hőmérsékleten a levegőben lévő oxigén és nitrogén közötti reakció útján keletkezik:

N2 (g) + O2 (g) →  2NO (g), ahol (g) gázállapotú.

A légkörbe kibocsátott nitrogén-oxidot nitrogén-dioxiddá oxidáljuk (NO2):

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (G)

NO2 napfény által közvetített fotokémiai bontás tapasztalható:

NO2 (g) + hy (könnyű) → NO (g) + O (g)

Az atomi formában lévő oxigén rendkívül reaktív faj, amely számos reakciót kezdeményezhet, mint például az ózon képződése (O3):

O (g) + O2 (g) → O3 (G)

Az ózon a sztratoszférában (a földfelszín feletti 10 km és 50 km közötti légköri réteg) a Föld életének védőkomponenseként működik, felszívva a napsugárzás nagy energiájú ultraibolya sugárzását; de a szárazföldi troposzférában az ózonnak nagyon káros hatása van.

A fotokémiai szmog okai

A troposzférában az ózon képződésének egyéb útjai a nitrogén-oxidokat, szénhidrogéneket és oxigént tartalmazó komplex reakciók.

A peroxi-acetil-nitrát (PAN), amely egy erőteljes szakadásgátló anyag, amely szintén légzési nehézséget okoz, az egyik ilyen kémiai vegyület..

Az illékony szerves vegyületek nemcsak a belső égésű motorokban nem égetett szénhidrogénekből, hanem több forrásból is származnak, mint például az oldószerek és az üzemanyagok elpárolgása..

Ezek a VOC-ok komplex fotokémiai reakciókat is tapasztalnak, amelyek ózon, salétromsav (HNO) forrásai.3) és részlegesen oxidált szerves vegyületek.

COV + NO + O2 + Napfény → Komplex keverék: HNO3, O3   és több szerves vegyület

Mindezek a szerves vegyületek oxidációs termékei (alkoholok és karbonsavak) is illékonyak és gőzeik kondenzálódhatnak minimális folyadékcseppekké, amelyek a levegőben aeroszolok formájában eloszlanak, ami szétszórja a napfényt, csökkentve a láthatóságot. Ily módon a troposzférában egyfajta fátyol vagy köd keletkezik.

A szmog hatásai

A korom vagy az égési széntermék részecskéi, kénsav-anhidrid (SO2) és a másodlagos szennyező anyag - kénsav (H)2SW4) - szintén beavatkozik a szmog termelésébe.

A troposzférában lévő ózon a tüdőszövetekben, a növényi és állati szövetekben C = C kettős kötéssel reagál, súlyos károkat okozva. Ezenkívül az ózon károsíthatja az olyan anyagokat, mint például az autó gumiabroncsai, ugyanezen okok miatt repedést okozva.

A fotokémiai szmog súlyos légzési problémákat, köhögési illatokat, orr- és torokirritációt, rövidebb légzést, mellkasi fájdalmat, rhinitist, szemirritációt, tüdő-diszfunkciót, csökkent légúti fertőző betegségekkel szembeni ellenállást, idő előtti öregedést okoz. tüdőszövet, súlyos hörghurut, szívelégtelenség és halál.

A városokban, mint New York, London, Mexikóváros, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Varsó, Prága, Stuttgart, Peking, Sanghaj, Szöul, Bangkok, Bombay, Kalkutta, Delhi, Jakarta, Kairó, Manila, Karacsi, úgynevezett metropoliszok, a fotokémiai szmog kritikus epizódjai a riasztás és a keringés korlátozásának speciális intézkedései voltak.

Egyes kutatók arról számoltak be, hogy a kén-dioxid által okozott szennyezés (SO) \ t2) és a szulfátok csökkentik az emlő- és vastagbélrák elleni rezisztenciát az északi szélességi fokú lakosság körében.

Ezeknek a tényeknek a magyarázatára javasolt mechanizmus az, hogy a szmog a napsugárzás troposzféra szétszórásával a B-vitamin biokémiai szintéziséhez szükséges B-típusú ultraibolya sugárzás (UV-B) csökkenését okozza. A D-vitamin mindkét ráktípus védőszerként működik.

Ily módon láthatjuk, hogy a nagy energiájú ultraibolya sugárzás feleslege nagyon káros az egészségre, de az UV-B sugárzás hiánya is káros hatással van.

referenciák

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U. és Ahmad, S. R. (2018). Szmoganalízis és hatása a jelentett szemfelszíni megbetegedésekre: A Lahore 2016-as szmogeseményének esettanulmánya. Légköri környezet. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. és mtsai. (2018). Fotókémiai szmogmodellezés a légszennyezés kémiai közlekedési modelljének használatával (TAPM-CTM) Ho Si Minh-városban, Vietnam környezeti modellezése és értékelése. 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 és Holben, B. N. (1997). Az aeroszolok hatása a napenergia ultraibolya sugárzására és a fotokémiai szmogra. Science. 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. és munkatársai (2016) Fotokémiai szmog Kínában: tudományos kihívások és hatások a levegőminőségi politikákra. Nemzeti Tudományos Felülvizsgálat. 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. és Wang, W.: Oxidatív kapacitás és radikális kémia a szennyezett légkörben Hong Kong és Pearl River Delta régióban: súlyos fotokémiai szmog epizód elemzése, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.