Fotokjemiske smogegenskaper, årsaker og virkninger

5031
Alexander Pearson

De fotokjemisk smog Det er en tett tåke som dannes på grunn av kjemiske reaksjoner av gasser som slippes ut av forbrenningsmotorer i biler. Disse reaksjonene formidles av sollys og forekommer i troposfæren, et lag av atmosfæren som strekker seg fra 0 til 10 km over bakken.. 

Ordet smog kommer fra sammentrekningen av to ord på engelsk: "tåke ", som betyr tåke eller tåke, og “røyk ", som betyr røyk. Dens bruk begynte på 1950-tallet for å betegne en tåke som dekket byen London.

Figur 1. Fotokjemisk smog i Salt Lake City, USA. Kilde: Eltiempo10 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], fra Wikimedia Commons

Smog manifesterer seg som en gulbrun-gråaktig tåke, som stammer fra små vanndråper spredt i atmosfæren, som inneholder kjemiske produkter fra reaksjoner som oppstår mellom luftforurensninger..

Denne disen er veldig vanlig i store byer på grunn av den store konsentrasjonen av biler og den mest intense kjøretøystrafikken, men den har også spredt seg til områder som var uberørte, som Grand Canyon i delstaten Arizona, USA..

Svært ofte har smog en karakteristisk, ubehagelig lukt på grunn av tilstedeværelsen av noen typiske gassformige kjemiske komponenter. Mellomproduktene og sluttforbindelsene til reaksjonene som kommer fra smog, påvirker menneskers helse, dyr, planter og noen materialer alvorlig.

Artikkelindeks

  • 1 Funksjoner
    • 1.1 Noen reaksjoner som forekommer i troposfæren
    • 1.2 Primære og sekundære luftforurensninger
    • 1.3 Dannelse av ozon i troposfæren
  • 2 Årsaker til fotokjemisk smog
  • 3 Effekter av smog
  • 4 Referanser

Kjennetegn

Noen reaksjoner som oppstår i troposfæren

Et av de karakteristiske trekkene ved jordens atmosfære er dens oksidasjonsevne, på grunn av den store relative mengden diatomisk molekylært oksygen (Oto) som den inneholder (ca. 21% av sammensetningen).

Til slutt blir så å si alle gasser som slippes ut i atmosfæren fullstendig oksidert i luften, og sluttproduktene av disse oksidasjonene blir avsatt på jordoverflaten. Disse oksidasjonsprosessene er av avgjørende betydning for å rense og dekontaminere luften.

Mekanismene for kjemiske reaksjoner som oppstår mellom luftforurensende stoffer er veldig komplekse. Nedenfor er en forenklet redegjørelse for dem:

Primære og sekundære luftforurensninger

Gassene som slippes ut ved forbrenning av fossile brensler i bilmotorer inneholder hovedsakelig nitrogenoksid (NO), karbonmonoksid (CO), karbondioksid (COto) og flyktige organiske forbindelser (VOC).

Disse forbindelsene kalles primære forurensninger, siden de gjennom kjemiske reaksjoner formidlet av lys (fotokjemiske reaksjoner) produserer en serie produkter som kalles sekundære forurensninger..

I utgangspunktet er de viktigste sekundære forurensningene nitrogendioksid (NOto)  og ozon (O3), som er de gassene som mest påvirker dannelsen av smog.

Ozondannelse i troposfæren

Nitrogenoksid (NO) produseres i bilmotorer gjennom reaksjonen mellom oksygen og nitrogen i luften ved høye temperaturer:

Nto (g) + Oto (g) →  2NO (g), hvor (g) betyr i gassform.

Nitrogenoksid en gang frigitt i atmosfæren oksyderes til nitrogendioksid (NOto):

2NO (g) + Oto (g) → 2NOto (g)

Han gjør ikketo gjennomgår fotokjemisk nedbrytning formidlet av sollys:

IKKEto (g) + hγ (lys) → NO (g) + O (g)

Oksygen O i atomform er en ekstremt reaktiv art som kan initiere mange reaksjoner som dannelse av ozon (O3):

O (g) + Oto (g) → O3 (g)

Ozon i stratosfæren (lag av atmosfæren mellom 10 km og 50 km over jordoverflaten) fungerer som en beskyttende komponent i livet på jorden, da den absorberer høyenergi ultrafiolett stråling som kommer fra solen; men i den terrestriske troposfæren har ozon svært skadelige effekter.

Figur 2. Smog i New York. Kilde: Wikipedia Commons 

Årsaker til fotokjemisk smog

Andre veier for dannelse av ozon i troposfæren er komplekse reaksjoner som involverer nitrogenoksider, hydrokarboner og oksygen..

En av de kjemiske forbindelsene som genereres i disse reaksjonene er peroksyacetylnitrat (PAN), som er et kraftig tåermiddel som også forårsaker pustevansker..

Flyktige organiske forbindelser kommer ikke bare fra hydrokarboner som ikke blir brent i forbrenningsmotorer, men fra forskjellige kilder, for eksempel fordampning av løsemiddel og drivstoff..

Disse VOC-ene gjennomgår også komplekse fotokjemiske reaksjoner som er en kilde til ozon, salpetersyre (HNO)3) og delvis oksyderte organiske forbindelser.

VOC + NO + Oto + Sollys → Kompleks blanding: HNO3, ELLER3   og forskjellige organiske forbindelser

Alle disse organiske forbindelsene, oksidasjonsprodukter (alkoholer og karboksylsyrer), er også flyktige, og deres damp kan kondenseres til små væskedråper som fordeles i luften i form av aerosoler som sprer sollys og reduserer synligheten. På denne måten produseres et slags slør eller tåke i troposfæren..

Effekter av smog

Sodpartikler eller karbonprodukt fra forbrenning, svovelsyreanhydrid (SOto) og det sekundære forurensende svovelsyren (HtoSW4) -, også involvert i produksjonen av smog.

Ozon i troposfæren reagerer med C = C dobbeltbindinger av lungevev, plante- og dyrevæv og forårsaker alvorlig skade. I tillegg kan ozon forårsake skade på materialer som bildekk, og forårsake sprekker av samme årsaker..

Fotokjemisk smog forårsaker alvorlige luftveisproblemer, hosteanfall, irritasjon i nese og hals, kortere puste, brystsmerter, rhinitt, øyeirritasjon, lungedysfunksjon, nedsatt motstand mot infeksjonssykdommer i luftveiene, for tidlig aldring av lungevev, alvorlig bronkitt, hjertesvikt og dødsfall.

I byer som New York, London, Mexico by, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Warszawa, Praha, Stuttgart, Beijing, Shanghai, Seoul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Jakarta, Kairo, Manila, Karachi, kalt megabyer, de kritiske toppepisodene av fotokjemisk smog har vært grunn til alarm og spesielle tiltak for å begrense sirkulasjonen.

Noen forskere har rapportert at svoveldioksid (SOto) og sulfater forårsaker en reduksjon i motstanden mot kontraherende bryst- og tykktarmskreft, i populasjoner som bor i de nordlige breddegradene.

Mekanismen som er foreslått for å forklare disse fakta er at smog, ved å spre innfallende sollys på troposfæren, forårsaker en reduksjon i tilgjengelig ultrafiolett type B (UV-B) stråling, noe som er nødvendig for den biokjemiske syntesen av vitamin D. middel mot begge typer kreft.

På denne måten kan vi se at et overskudd av høyenergi ultrafiolett stråling er veldig helseskadelig, men også underskuddet av UV-B-stråling har skadelige effekter..

Referanser

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U., og Ahmad, S. R. (2018). Smoganalyse og dens effekt på rapporterte øyeoverflatesykdommer: En casestudie av 2016 smoghendelse i Lahore. Atmosfærisk miljø. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018). Fotokjemisk smogmodellering ved bruk av luftforurensning kjemisk transportmodell (TAPM-CTM) i Ho Chi Minh-byen, Vietnam Miljømodellering og vurdering. 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 og Holben, B. N. (1997). Virkningen av aerosoler på ultrafiolett solstråling og fotokjemisk smog. Vitenskap. 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., et al (2016) Fotokjemisk smog i Kina: vitenskapelige utfordringer og implikasjoner for luftkvalitetspolitikk. 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. og Wang, W.: Oksidativ kapasitet og radikal kjemi i den forurensede atmosfæren i Hong Kong og Pearl River Delta-regionen: analyse av en alvorlig fotokjemisk røykepisode, Atmos Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.