- charakteristikos
- Kai kurios reakcijos, vykstančios troposferoje
- Pirminiai ir antriniai oro teršalai
- Ozono susidarymas troposferoje
- Fotocheminio smogo priežastys
- Smogo padariniai
- Nuorodos
Fotocheminį smogas yra tanki rūko susidaro dėl cheminių reakcijų dujas iš degimo variklių automobiliams. Šios reakcijos vyksta dėl saulės spindulių ir vyksta troposferoje - atmosferos sluoksnyje, kuris siekia nuo 0 iki 10 km virš žemės.
Žodis „smogas“ yra kilęs iš dviejų žodžių, susidedančių iš anglų kalbos, susitraukimo: „fog“, kuris reiškia rūkas arba rūkas, ir „smoke“, reiškiančio dūmus. Jis pradėtas naudoti šeštajame dešimtmetyje, siekiant apibūdinti miglą, apimančią Londono miestą.
1 pav. Fotocheminis smogas Solt Leik Sityje, JAV. Šaltinis: „Eltiempo10“, iš „Wikimedia Commons“
Smėlis pasireiškia gelsvai rusvai pilkšvu miglu, atsirandančiu dėl mažų atmosferoje išsisklaidžiusių vandens lašų, kuriuose yra cheminių reakcijų, vykstančių tarp oro teršalų, produktų.
Šis migla labai paplitusi dideliuose miestuose dėl didelės automobilių koncentracijos ir intensyvesnio transporto srauto, tačiau ji taip pat išplito tose vietose, kur buvo nesugadinta, pavyzdžiui, Didžiajame kanjone Arizonos valstijoje, JAV.
Labai dažnai smogas turi būdingą nemalonų kvapą dėl kai kurių tipiškų dujinių cheminių komponentų. Tarpiniai produktai ir galutiniai reakcijų, sukeliančių smogą, junginiai daro didelę įtaką žmonių sveikatai, gyvūnams, augalams ir kai kurioms medžiagoms.
charakteristikos
Kai kurios reakcijos, vykstančios troposferoje
Vienas iš skiriamųjų Žemės planetos atmosferos bruožų yra jos oksidacinis pajėgumas dėl didelio santykinio diatominio molekulinio deguonies (O 2 ), esančio jame (maždaug 21% jo sudėties).
Galų gale praktiškai visos į atmosferą išmetamos dujos oksiduojasi visiškai, o galutiniai šių oksidacijų produktai nusėda ant Žemės paviršiaus. Šie oksidacijos procesai yra gyvybiškai svarbūs norint išvalyti ir nukenksminti orą.
Tarp oro teršalų vykstančių cheminių reakcijų mechanizmai yra labai sudėtingi. Žemiau yra supaprastinta jų ekspozicija:
Pirminiai ir antriniai oro teršalai
Dujų, išmetamų deginant iškastinį kurą automobilių varikliuose, daugiausia yra azoto oksido (NO), anglies monoksido (CO), anglies dioksido (CO 2 ) ir lakiųjų organinių junginių (LOJ).
Šie junginiai vadinami pirminiais teršalais, nes per šviesą vykstančias chemines reakcijas (fotochemines reakcijas) jie gamina seriją produktų, vadinamų antriniais teršalais.
Iš esmės svarbiausi antriniai teršalai yra azoto dioksidas (NO 2 ) ir ozonas (O 3 ) - tai dujos, kurios daro didžiausią įtaką smogo susidarymui.
Ozono susidarymas troposferoje
Azoto oksidas (NO) gaminamas automobilių varikliuose vykstant oro deguonies ir azoto reakcijai aukštoje temperatūroje:
N 2 (g) + O 2 (g) → 2NO (g), kur (g) reiškia dujinę būseną.
Į atmosferą patekęs azoto oksidas oksiduojasi iki azoto dioksido (NO 2 ):
2NO (g) + O 2 (g) → 2NO 2 (g)
NO 2 fotocheminiu būdu suyra saulės spinduliai:
NO 2 (g) + h (lengvas) → NO (g) + O (g)
Atominis deguonis O yra ypač reaktyvi rūšis, galinti sukelti daug reakcijų, tokių kaip ozono (O 3 ) susidarymas :
O (g) + O 2 (g) → O 3 (g)
Stratosferoje esantis ozonas (atmosferos sluoksnis nuo 10 km iki 50 km aukštyje nuo žemės paviršiaus) veikia kaip apsauginis gyvybės komponentas Žemėje, nes sugeria aukštos energijos ultravioletinę spinduliuotę, gaunamą iš saulės; tačiau sausumos troposferoje ozonas daro labai žalingą poveikį.
2 pav. Smog Niujorke. Šaltinis: „Wikipedia Commons“
Fotocheminio smogo priežastys
Kiti ozono susidarymo troposferoje būdai yra sudėtingos reakcijos, kuriose dalyvauja azoto oksidai, angliavandeniliai ir deguonis.
Vienas iš šių reakcijų metu susidarančių cheminių junginių yra peroksiacetilnitratas (PAN), kuris yra galingas ašarojimo agentas, kuris taip pat sukelia kvėpavimo pasunkėjimą.
Lakieji organiniai junginiai gaunami ne tik iš angliavandenilių, kurie nėra deginami vidaus degimo varikliuose, bet ir iš įvairių šaltinių, tokių kaip tirpiklių ir degalų garinimas.
Šie LOJ taip pat patiria sudėtingas fotochemines reakcijas, kurios yra ozono, azoto rūgšties (HNO 3 ) ir iš dalies oksiduotų organinių junginių šaltinis .
LOJ + NO + O 2 + saulės šviesa → Sudėtingas mišinys: HNO 3, O 3 ir įvairūs organiniai junginiai
Visi šie organiniai junginiai, oksidacijos produktai (alkoholiai ir karboksirūgštys), taip pat yra lakūs, o jų garai gali kondensuotis į mažus skysčio lašelius, kurie ore pasiskirsto aerozolių pavidalu ir išsklaido saulės šviesą, taip sumažindami matomumą. Tokiu būdu troposferoje susidaro savotiškas šydas ar rūkas.
Smogo padariniai
Degimo metu susidarančios suodžių arba anglies dalelės, sieros anhidridas (SO 2 ) ir antrinis teršalas - sieros rūgštis (H 2 SO 4 ) - taip pat dalyvauja smogo gamyboje.
Troposferos ozonas reaguoja su plaučių audinių, augalų ir gyvūnų audinių dvigubais ryšiais C = C, padarydamas didelę žalą. Be to, ozonas gali pakenkti medžiagoms, tokioms kaip automobilių padangos, ir dėl tų pačių priežasčių susidaryti įtrūkimai.
Fotocheminis smogas yra sunkių kvėpavimo takų, kosulio, burtų, nosies ir gerklės dirginimo, trumpesnio kvėpavimo, krūtinės skausmo, rinito, akių dirginimo, plaučių disfunkcijos, sumažėjusio atsparumo užsikrėtusių kvėpavimo takų infekcinėmis ligomis, priešlaikinio senėjimo priežastis. plaučių audiniai, sunkus bronchitas, širdies nepakankamumas ir mirtis.
Tokiuose miestuose kaip Niujorkas, Londonas, Meksikas, Atlanta, Detroitas, Solt Leik Sitis, Varšuva, Praha, Štutgartas, Pekinas, Šanchajus, Seulas, Bankokas, Bombėjus, Kalkuta, Delis, Džakarta, Kairas, Manila, Karačis, vadinamas Didžiausiuose miestuose kritiniai fotocheminio smogo epizodai sukėlė aliarmą ir specialias cirkuliaciją ribojančias priemones.
Kai kurie tyrėjai pranešė, kad užterštumas, kurį sukelia sieros dioksidas (SO 2 ) ir sulfatai, sumažina atsparumą užsikrėsti krūties ir storosios žarnos vėžiu populiacijose, gyvenančiose šiaurinėse platumose.
Šiuos faktus paaiškinti siūloma taip, kad smogas, išsklaidydamas troposferoje esančius saulės spindulius, sumažina turimą B tipo ultravioletinių spindulių (UV-B) spinduliuotę, kuri būtina biocheminiam vitamino D sintezei. Vitaminas D veikia kaip apsauginė priemonė nuo abiejų vėžio rūšių.
Tokiu būdu galime pastebėti, kad aukštos energijos ultravioletinės spinduliuotės perteklius yra labai kenksmingas sveikatai, bet ir UV-B spinduliuotės trūkumas turi žalingą poveikį.
Nuorodos
- Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, RU, and Ahmad, SR (2018). Smogo analizė ir jos poveikis žinomoms akių paviršiaus ligoms: 2016 m. Lahoro smogo įvykio analizė. Atmosferos aplinka. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
- Bang, HQ, Nguyen, HD, Vu, K. ir kt. (2018 m.). Fotocheminis atmosferos modeliavimas naudojant oro taršos cheminio transporto modelį (TAPM-CTM) Hošimine, Vietnamas. Aplinkos modeliavimas ir vertinimas. 1: 1-16. doi.org/10.1007/s10666-018-9613-7
- Dickersonas, RR, Kondragunta, S., Stenchikov, G., Civerolo, KL, Doddridge, B. G ir Holben, BN (1997). Aerozolių įtaka saulės ultravioletiniams spinduliams ir fotocheminiams parametrams. Mokslas. 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / mokslas.278.5339.827
- Hallquist, M., Munthe, J., Tao, MH, Chak, W., Chan, K., Gao, J. ir kt. (2016) Fotocheminis smogas Kinijoje: moksliniai iššūkiai ir jų įtaka oro kokybės politikai. Nacionalinė mokslo apžvalga. 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. ir Wang, W .: Oksidacinis pajėgumas ir radikali chemija užterštoje Honkongo ir Perlo upės deltos atmosferoje: sunkaus fotocheminio smogo epizodo analizė, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, 2016 m., Https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016.