Smog fotochemische kenmerken, oorzaken en effecten



de fotochemische smog Het is een dichte mist die wordt gevormd door de chemische reacties van de gassen die worden uitgestoten door de verbrandingsmotoren van auto's. Deze reacties worden gemedieerd door zonlicht en komen voor in de troposfeer, laag van de atmosfeer die zich uitstrekt van 0 tot 10 km boven de grond. 

Het woord smog komt van de samentrekking van twee woorden uit de Engelse taal: "mist ", wat betekent mist of mist, en "rook ", wat rook betekent. Het gebruik ervan begon in de jaren vijftig om een ​​waas aan te duiden dat de stad Londen bedekte.

Smog manifesteert zich als een waas geel-bruin-grijze, door kleine waterdruppeltjes gedispergeerd in de atmosfeer die chemische reacties tussen luchtverontreiniging.

Deze mist is heel gebruikelijk in grote steden door de grote concentratie van auto's en de meest intense autoverkeer, maar ook uitbreiden naar gebieden die ongerept waren, zoals de Grand Canyon in Arizona, Verenigde Staten.

Zeer vaak heeft smog een karakteristieke, onaangename geur, vanwege de aanwezigheid van bepaalde typische gasvormige chemische componenten. De tussenproducten en de uiteindelijke verbindingen van de reacties die smog veroorzaken, hebben ernstige gevolgen voor de menselijke gezondheid, dieren, planten en sommige materialen.

index

  • 1 Kenmerken
    • 1.1 Sommige reacties die plaatsvinden in de troposfeer
    • 1.2 Primaire en secundaire luchtverontreinigende stoffen
    • 1.3 Ozonvorming in de troposfeer
  • 2 Oorzaken van fotochemische smog
  • 3 Effecten van smog
  • 4 Referenties

features

Sommige reacties die plaatsvinden in de troposfeer

Een van de onderscheidende kenmerken van de atmosfeer van planeet Aarde is het oxiderende vermogen ervan, vanwege de grote relatieve hoeveelheid diatomische moleculaire zuurstof (OR2) met (ongeveer 21% van de samenstelling).

Uiteindelijk zijn vrijwel alle gassen uitgestoten in de atmosfeer volledig geoxideerd in de lucht, en de eindproducten van deze oxidaties zijn afgezet op het aardoppervlak. Deze oxidatieprocessen zijn van vitaal belang voor het reinigen en ontsmetten van de lucht.

De mechanismen van chemische reacties die optreden tussen luchtverontreinigende stoffen zijn zeer complex. Hieronder is een vereenvoudigde presentatie van hen:

Primaire en secundaire luchtverontreinigende stoffen

De gassen die vrijkomen bij de verbranding van fossiele brandstoffen in automotoren bevatten voornamelijk stikstofmonoxide (NO), koolmonoxide (CO), koolstofdioxide (CO)2) en vluchtige organische stoffen (VOC's).

Deze verbindingen worden primaire verontreinigende stoffen genoemd, omdat door chemische reacties die door licht worden veroorzaakt (fotochemische reacties) een reeks producten produceren die secundaire verontreinigende stoffen worden genoemd.

Kortom, de belangrijkste secundaire verontreinigende stoffen zijn stikstofdioxide (NO2)  en ozon (O3), die de gassen zijn die het meest de vorming van smog beïnvloeden.

Ozonvorming in de troposfeer

Stikstofmonoxide (NO) wordt geproduceerd in automotoren door de reactie tussen zuurstof en stikstof in de lucht bij hoge temperaturen:

N2 (g) + O2 (g) →  2NO (g), waarbij (g) betekent in gasvormige toestand.

Stikstofmonoxide, eenmaal vrijgemaakt in de atmosfeer, wordt geoxideerd tot stikstofdioxide (NO2):

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (G)

NO2 ervaring met fotochemische afbraak door zonlicht:

NO2 (g) + hγ (licht) → NEE (g) + O (g)

Zuurstof in atomaire vorm is een extreem reactieve soort die veel reacties kan initiëren, zoals de vorming van ozon (O3):

O (g) + O2 (g) → O3 (G)

De stratosferische ozonlaag (laag van de atmosfeer tussen 10 km en 50 km boven het aardoppervlak) als beschermelement leven op aarde, absorbeert ultraviolet energierijke straling van de zon; maar in de terrestrische troposfeer heeft ozon zeer schadelijke effecten.

Oorzaken van fotochemische smog

Andere routes voor de vorming van ozon in de troposfeer zijn complexe reacties met stikstofoxiden, koolwaterstoffen en zuurstof.

Peroxyacetylnitraat (PAN), dat een krachtig scheurveroorzakend middel is dat ook ademhalingsmoeilijkheden veroorzaakt, is een van de chemische verbindingen die in deze reacties worden gegenereerd..

Vluchtige organische stoffen komen niet alleen van koolwaterstoffen die niet verbrand worden in interne verbrandingsmotoren, maar van verschillende bronnen, zoals verdamping van oplosmiddelen en brandstoffen, onder anderen..

Deze VOC's ervaren ook complexe fotochemische reacties die een bron zijn van ozon, salpeterzuur (HNO)3) en gedeeltelijk geoxideerde organische verbindingen.

COV's + NO + O2 + Zonlicht → Complex mengsel: HNO3, O3   en verschillende organische verbindingen

Al deze organische verbindingen oxidatieproducten (alcoholen en carbonzuren), ook vluchtig en de damp kan condenseren op minimaal vloeistofdruppels verspreid via lucht als aerosolen, waarin zonlicht verstrooien, waardoor de zichtbaarheid. Op deze manier ontstaat er een soort sluier of mist in de troposfeer.

Effecten van smog

Deeltjes van roet of koolstofproduct van verbranding, zwavelzuuranhydride (SO2) en de secundaire verontreinigende stof - zwavelzuur (H.2SW4) -, grijp ook in bij de productie van smog.

Ozon in de troposfeer reageert met C = C dubbele bindingen in longweefsels, plantaardige en dierlijke weefsels, met ernstige schade tot gevolg. Bovendien kan ozon schade aan materialen zoals autobanden veroorzaken, waardoor ze om dezelfde redenen kraken.

Fotochemische smog veroorzaakt ernstige ademhalingsproblemen, hoesten, irritatie van de neus en keel, kortademigheid, pijn op de borst, rhinitis, oogirritatie, longdisfunctie, verminderde weerstand tegen de luchtwegen infectieziekten, voortijdige veroudering longweefsel, ernstige bronchitis, hartfalen en overlijden.

In steden als New York, Londen, Mexico City, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Warschau, Praag, Stuttgart, Beijing, Shanghai, Seoul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Jakarta, Cairo, Manilla, Karachi, de zogenaamde megasteden, de kritieke episodes van de fotochemische smog zijn oorzaak van alarm en speciale maatregelen voor beperking van de bloedsomloop.

Sommige onderzoekers hebben gemeld dat vervuiling veroorzaakt door zwaveldioxide (SO)2) en sulfaten veroorzaken een afname in resistentie tegen borst- en darmkanker bij populaties die op noordelijke breedtegraden wonen.

De voorgestelde deze feiten mechanisme dat de smog, het invallend zonlicht dispergeren van de troposfeer leggen, veroorzaakt een verlaging van het type B (UV-B) beschikbaar ultraviolette straling die nodig is voor de biochemische synthese van vitamine D Vitamine D werkt als een beschermend middel voor beide soorten kanker.

Op deze manier kunnen we zien dat een teveel aan ultraviolette straling van hoge energie zeer schadelijk is voor de gezondheid, maar ook het tekort aan stralingstype UV-B heeft schadelijke gevolgen.

referenties

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U. en Ahmad, S. R. (2018). Smog-analyse en het effect ervan op gemelde oogoppervlakaandoeningen: een casestudy van 2016 smoggebeurtenis van Lahore. Sfeervolle omgeving. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018). Fotochemische smogmodellering met behulp van het luchtvervuilende chemische transportmodel (TAPM-CTM) in Ho Chi Minh City, Vietnam Environmental Modelling & Assessment. 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 en Holben, B. N. (1997). Het effect van aërosolen op ultraviolette straling en fotochemische 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) fotochemische smog in China: wetenschappelijke uitdagingen en implicaties voor de luchtkwaliteit beleid. 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., en Wang, w:. Oxidatieve capaciteit radicaal en chemie in de vervuilde atmosfeer van Hong Kong en de Pearl River Delta regio: analyse van een fotochemische smog ernstige episode, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016 2016.