Smog fotokemiska egenskaper, orsaker och effekter



den fotokemisk smog Det är en tät dimma som bildas på grund av de kemiska reaktionerna hos de gaser som utstrålas av förbränningsmotorerna hos bilar. Dessa reaktioner är medierade av solljus och förekommer i troposfären, atmosfärskiktet som sträcker sig från 0 till 10 km över marken. 

Ordet smog kommer från sammandragningen av två ord från det engelska språket: "dimma ", vilket betyder dimma eller dimma och "röka ", vilket betyder att rök. Användningen började på 1950-talet för att utse en dis som täckte staden London.

Smogan manifesteras som en gulaktig-gråbrun dis, orsakad av små vattendroppar spridda i atmosfären, som innehåller de kemiska reaktioner som uppstår mellan luftföroreningar.

Denna dimma är mycket vanligt i stora städer av den stora koncentrationen av bilar och den mest intensiva fordonstrafik, men har också spridit sig till områden som var orörda, såsom Grand Canyon i Arizona, USA.

Mycket ofta har smog en karakteristisk, obehaglig lukt, på grund av närvaron av vissa typiska gasformiga kemiska komponenter. Mellanprodukterna och de slutliga föreningarna av de reaktioner som orsakar smog, påverkar människors hälsa, djur, växter och vissa material allvarligt.

index

  • 1 Egenskaper
    • 1.1 Vissa reaktioner som uppträder i troposfären
    • 1.2 Primär och sekundär luftförorening
    • 1.3 Ozonbildning i troposfären
  • 2 Orsaker till fotokemisk smog
  • 3 Effekter av smog
  • 4 referenser

särdrag

Några reaktioner som uppträder i troposfären

En av de särskiljande egenskaperna hos atmosfären på planeten Jorden är dess oxiderande kapacitet, på grund av den stora relativa mängden diatomiskt molekylärt syre (OR2) innehållande (ungefär 21% av dess sammansättning).

I slutändan oxideras nästan alla gaser som släpps ut i atmosfären i luften, och slutprodukten av dessa oxidationer deponeras på jordens yta. Dessa oxidationsprocesser är av avgörande betydelse för att rengöra och dekontaminera luften.

Mekanismerna för kemiska reaktioner som uppstår mellan luftföroreningar är mycket komplexa. Nedan följer en förenklad presentation av dem:

Primär och sekundär luftföroreningar

De gaser som avges av förbränning av fossila bränslen i bilmotorer innehåller främst kväveoxid (NO), kolmonoxid (CO), koldioxid (CO)2) och flyktiga organiska föreningar (VOC).

Dessa föreningar kallas primära föroreningar, eftersom genom kemiska reaktioner medierade av ljus (fotokemiska reaktioner) producerar en serie produkter som kallas sekundära föroreningar.

I grund och botten är de viktigaste sekundära föroreningarna kvävedioxid (NO2)  och ozon (O3), vilka är de gaser som mest påverkar smogbildning.

Ozonbildning i troposfären

Kväveoxid (NO) produceras i bilmotorer genom reaktion mellan syre och kväve i luften vid höga temperaturer:

N2 (g) + O2 (g) →  2NO (g), där (g) betyder i gasform.

Kväveoxid som en gång släppts ut i atmosfären oxideras till kvävedioxid (NO2):

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (G)

NEJ2 upplev fotokemisk nedbrytning förmedlad av solljus:

NEJ2 (g) + hγ (ljus) → NO (g) + O (g)

Syre i atomform är en extremt reaktiv art som kan initiera många reaktioner som bildning av ozon (O3):

O (g) + O2 (g) → O3 (G)

Det stratosfäriska ozon (skikt av atmosfär mellan 10 km och 50 km ovanför jordytan) tjänar som skyddande komponent livet på jorden, absorberar det ultraviolett högenergistrålning från solen; men i den terrestriska troposfären har ozon mycket skadliga effekter.

Orsaker till fotokemisk smog

Andra vägar för bildandet av ozon i troposfären är komplexa reaktioner som innefattar kväveoxider, kolväten och syre.

Peroxiacetylnitrat (PAN), som är ett kraftfullt rivande medel som också orsakar andningssvårigheter, är en av de kemiska föreningar som genereras i dessa reaktioner..

Flyktiga organiska föreningar kommer inte bara från kolväten som inte bränns i förbränningsmotorer, men bland flera källor, t.ex. avdunstning av lösningsmedel och bränslen..

Dessa VOC upplever också komplexa fotokemiska reaktioner som är en källa till ozon, salpetersyra (HNO)3) och delvis oxiderade organiska föreningar.

COV s + NO + O2 + Solljus → Komplex blandning: HNO3, O3   och flera organiska föreningar

Alla dessa organiska föreningar oxidationsprodukter (alkoholer och karboxylsyror), är också flyktiga och dess ånga kan kondensera på minimala vätskedroppar sprids över luften i form av aerosoler, som sprider solljuset, vilket minskar synligheten. På detta sätt sker en slags slöja eller dimma i troposfären.

Smogens effekter

Partiklar av sot eller kolprodukt från förbränning, svavelsyraanhydrid (SO2) och sekundärföroreningen - svavelsyra (H2SW4) - också ingripa i produktionen av smog.

Ozon i troposfären reagerar med C = C dubbelbindningar i lungvävnader, växt- och djurvävnader, vilket orsakar allvarliga skador. Dessutom kan ozon skada material som bildäck och orsaka sprickor av samma skäl.

Fotokemisk smog orsakar allvarliga andningsproblem, hosta, nasal irritation och svalg, korta andetag, bröstsmärtor, rinit, ögonirritation, pulmonell dysfunktion, minskad motståndskraft mot respiratoriska infektionssjukdomar, för tidigt åldrande lungvävnad, allvarlig bronkit, hjärtsvikt och dödsfall.

I städer som New York, London, Mexico City, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Warszawa, Prag, Stuttgart, Beijing, Shanghai, Seoul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Jakarta, Kairo, Manila, Karachi, som kallas megastäder, de kritiska topp fotokemisk smog episoder har varit alarmerande och särskilda åtgärder som begränsar cirkulationen.

Vissa forskare har rapporterat att förorening orsakad av svaveldioxid (SO)2) och sulfater orsakar minskad resistens mot bröst- och tjocktarmscancer hos befolkningar som bor i norra breddgrader.

Den föreslog för att förklara dessa fakta mekanismen är att den smog, för att dispergera det infallande solljuset på troposfären, orsakar en minskning i typ B (UV-B) tillgängliga ultraviolett strålning som är nödvändig för den biokemiska syntesen av vitamin D D-vitamin fungerar som ett skyddsmedel för båda typerna av cancer.

På så sätt kan vi se att ett överskott av ultraviolett strålning av hög energi är mycket hälsofarligt, men även underskottet av strålningstypen UV-B har skadliga effekter.

referenser

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U., och Ahmad, S. R. (2018). Smoganalys och dess effekt på rapporterade okulära ytsjukdomar: En fallstudie av 2016 smoghändelse i Lahore. Atmosfärisk miljö. doi: 10,1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018). Fotokemisk smogmodellering Användning av kemisk transportmodell för luftföroreningar (TAPM-CTM) i Ho Chi Minh-staden, Vietnam Miljömodellering och bedömning. 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. och Holben, B.N. (1997). Påverkan av aerosoler på solens ultraviolett strålning och fotokemisk smog. Science. 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / science.278.5339.827
  4. Hallquist, M., Munthe, J., Tao, M.H., Ze, W., Chan, K., Gao, J., et al (2016) Fotokemisk smog i Kina: vetenskapliga utmaningar och Inblandning för luft-kvalitetspolitik. 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., och Wang, W:. Oxidativ kapacitet radikal och kemi i den förorenade atmosfären i Hongkong och Pearl River Delta regionen: analys av en fotokemisk smog svår episod, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.