Смог фотохимические характеристики, причины и следствия

фотохимический смог Это густой туман, который образуется в результате химических реакций газов, выделяемых двигателями внутреннего сгорания автомобилей. Эти реакции опосредованы солнечным светом и происходят в тропосфере, слое атмосферы, которое простирается от 0 до 10 км над землей.. 

Слово «смог» происходит от сокращения двух слов английского языка: «туман ", что означает туман или туман, и "курить, что означает дым. Его использование началось в 1950-х годах для обозначения тумана, охватившего Лондон..

Смог проявляется в виде желтовато-серовато-коричневой дымки, вызванной небольшими каплями воды, рассеянными в атмосфере, которые содержат химические реакции, которые происходят между загрязнителями воздуха.

Эта дымка очень распространена в крупных городах из-за высокой концентрации автомобилей и более интенсивного автомобильного движения, но она также распространилась на нетронутые районы, такие как Большой Каньон в штате Аризона, США..

Очень часто смог имеет характерный, неприятный запах из-за присутствия некоторых типичных газообразных химических компонентов. Промежуточные продукты и конечные соединения реакций, вызывающих смог, серьезно влияют на здоровье человека, животных, растений и некоторых материалов..

индекс

• 1 Характеристики
  • 1.1 Некоторые реакции, которые происходят в тропосфере
  • 1.2 Первичные и вторичные загрязнители атмосферы
  • 1.3 Образование озона в тропосфере
• 2 Причины фотохимического смога
• 3 эффекта смога
• 4 Ссылки

черты

Некоторые реакции, которые происходят в тропосфере

Одной из отличительных особенностей атмосферы планеты Земля является ее окислительная способность, обусловленная большим относительным количеством двухатомного молекулярного кислорода (ИЛИ₂) содержащий (приблизительно 21% его состава).

В конечном счете, практически все газы, выбрасываемые в атмосферу, полностью окисляются в воздухе, и конечные продукты этих окислений откладываются на поверхности Земли. Эти процессы окисления имеют жизненно важное значение для очистки и дезактивации воздуха..

Механизмы химических реакций, которые происходят между загрязнителями воздуха, очень сложны. Ниже приводится упрощенная презентация их:

Первичные и вторичные загрязнители атмосферы

Газы, выделяемые при сжигании ископаемого топлива в автомобильных двигателях, содержат в основном оксид азота (NO), оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO).₂) и летучие органические соединения (ЛОС).

Эти соединения называются первичными загрязнителями, поскольку в результате химических реакций, опосредованных светом (фотохимические реакции), образуется ряд продуктов, называемых вторичными загрязнителями..

В основном, наиболее важными вторичными загрязнителями являются диоксид азота (NO₂)  и озон (O₃), которые являются газами, которые больше всего влияют на образование смога.

Образование озона в тропосфере

Оксид азота (NO) образуется в автомобильных двигателях в результате реакции кислорода и азота в воздухе при высоких температурах:

N₂ (г) + О₂ (ж) →  2NO (г), где (г) означает в газообразном состоянии.

Оксид азота после выброса в атмосферу окисляется до диоксида азота (NO₂):

2NO (г) + O₂ (г) → 2НО₂ (G)

НЕТ₂ опыт фотохимического распада, опосредованного солнечным светом:

НЕТ₂ (g) + hγ (свет) → NO (г) + O (г)

Кислород в атомарной форме является чрезвычайно реактивным видом, который может инициировать многие реакции, такие как образование озона (O₃):

O (г) + O₂ (g) → O₃ (G)

Озон в стратосфере (слой атмосферы между 10 и 50 км над поверхностью земли) служит защитным компонентом жизни на Земле, поглощая ультрафиолетовое излучение высокой энергии от солнца; но в земной тропосфере озон оказывает очень вредное воздействие.

Причины фотохимического смога

Другими путями образования озона в тропосфере являются сложные реакции с участием оксидов азота, углеводородов и кислорода..

Пероксиацетилнитрат (ПАН), который является мощным агентом, вызывающим слезы, который также вызывает затруднение дыхания, является одним из химических соединений, генерируемых в этих реакциях..

Летучие органические соединения поступают не только из углеводородов, которые не сжигаются в двигателях внутреннего сгорания, но и из нескольких источников, таких как испарение растворителей и топлива, среди других..

Эти ЛОС также испытывают сложные фотохимические реакции, которые являются источником озона, азотной кислоты (HNO)₃) и частично окисленные органические соединения.

COV + NO + O₂ + Солнечный свет → Сложная смесь: HNO_3, О₃   и несколько органических соединений

Все эти продукты окисления органических соединений (спирты и карбоновые кислоты) также являются летучими, и их пары могут конденсироваться в минимальные капли жидкости, которые распределяются в воздухе в виде аэрозолей, которые рассеивают солнечный свет, уменьшая видимость. Таким образом, в тропосфере возникает некая завеса или туман.

Эффекты смога

Частицы сажи или углеродный продукт сгорания, серный ангидрид (SO₂) и вторичный загрязнитель - серная кислота (H₂SW₄) - также вмешиваться в производство смога.

Озон в тропосфере реагирует с двойными связями C = C в тканях легких, растениях и животных, вызывая серьезные повреждения. Кроме того, озон может вызвать повреждение материалов, таких как автомобильные шины, и привести к растрескиванию по тем же причинам..

Фотохимический смог вызывает серьезные проблемы с дыханием, приступы кашля, раздражение носа и горла, учащенное дыхание, боль в груди, ринит, раздражение глаз, дисфункция легких, снижение устойчивости к респираторным инфекционным заболеваниям, преждевременное старение легочная ткань, тяжелый бронхит, сердечная недостаточность и смерть.

В таких городах, как Нью-Йорк, Лондон, Мехико, Атланта, Детройт, Солт-Лейк-Сити, Варшава, Прага, Штутгарт, Пекин, Шанхай, Сеул, Бангкок, Бомбей, Калькутта, Дели, Джакарта, Каир, Манила, Карачи, так называемые мегаполисы, Пик критических эпизодов фотохимического смога стал причиной тревоги и специальных мер ограничения кровообращения.

Некоторые исследователи сообщают, что загрязнение вызвано диоксидом серы (SO)₂) и сульфаты вызывают снижение устойчивости к раку молочной железы и толстой кишки в популяциях, которые обитают в северных широтах.

Механизм, предложенный для объяснения этих фактов, заключается в том, что смог, рассеивая падающий солнечный свет на тропосферу, вызывает уменьшение доступного ультрафиолетового излучения типа B (УФ-В), что необходимо для биохимического синтеза витамина D Витамин D действует как защитное средство для обоих типов рака.

Таким образом, мы можем видеть, что избыток ультрафиолетового излучения высокой энергии очень вреден для здоровья, но и дефицит излучения типа UV-B оказывает вредное воздействие.

ссылки

1. Ашраф А., Батт А., Халид И., Алам Р.У. и Ахмад С.Р. (2018). Анализ смога и его влияние на зарегистрированные заболевания глазной поверхности: исследование случая смога в Лахоре в 2016 году. Атмосферная среда. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018). Фотохимическое моделирование смога с использованием химической транспортной модели загрязнения воздуха (TAPM-CTM) в Хошимине, Вьетнам. Моделирование и оценка состояния окружающей среды во Вьетнаме. 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). Влияние аэрозолей на солнечное ультрафиолетовое излучение и фотохимический смог. Наука. 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / science.278.5339.827
4. Халлквист М., Мунте Дж., Тао М.Х., Чак В., Чан К., Гао Дж. И др. (2016) Фотохимический смог в Китае: научные проблемы и последствия для политики в области качества воздуха. Национальный научный обзор. 3 (4): 401-403. Doi: 10.1093 / нср / нв080
5. Сюэ, Л., Гу, Р., Ван, Т., Ван, Х., Сондерс, С., Блейк, Д., Луи, РПК, Лук, Кви, Симпсон, И., Сюй, З., Ван, Z., Gao, Y., Lee, S., Mellouki, A., и Wang, W.: Окислительная способность и радикальная химия в загрязненной атмосфере района дельты реки Чжуцзян и Жемчужной реки: анализ тяжелого фотохимического эпизода смога, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.