- karakteristike
- Neke reakcije koje se događaju u troposferi
- Primarni i sekundarni zagađivači zraka
- Tvorba ozona u troposferi
- Uzroci fotokemijskog smoga
- Učinci smoga
- Reference
Fotokemijski smog je gusta magla nastaje uslijed kemijske reakcije plinova iz motora s unutarnjim izgaranjem automobila. Te su reakcije posredovane sunčevom svjetlošću i odvijaju se u troposferi, sloju atmosfere koji se proteže od 0 do 10 km iznad zemlje.
Riječ smog dolazi od kontrakcije dviju riječi u engleskom jeziku: «fog», što znači magla ili magla, i «dim», što znači dim. Njegova je upotreba započela pedesetih godina 20. stoljeća za označavanje izmaglice koja je prekrila London.
Slika 1. Fotokemijski smog u Salt Lake City-u, SAD. Izvor: Eltiempo10, iz Wikimedia Commons
Smog se manifestira kao žućkasto-smeđe-sivkasta izmaglica, nastala malim kapljicama vode raspršene u atmosferi, koje sadrže kemijske proizvode reakcija koje nastaju između onečišćujućih zraka.
Ova izmaglica je vrlo česta u velikim gradovima zbog velike koncentracije automobila i intenzivnijeg prometa u automobilu, ali se proširila i na netaknuta područja, poput Grand Canyona u državi Arizona, SAD.
Vrlo često smog ima karakterističan, neugodan miris, zbog prisutnosti nekih tipičnih plinovitih kemijskih komponenti. Međuprodukti i završni spojevi reakcija koje uzrokuju smog ozbiljno utječu na zdravlje ljudi, životinja, biljaka i nekih materijala.
karakteristike
Neke reakcije koje se događaju u troposferi
Jedna od karakterističnih karakteristika atmosfere planeta Zemlje je njegova oksidacijska sposobnost, zbog velike relativne količine dijatomskog molekularnog kisika (O 2) koji sadrži (otprilike 21% njegovog sastava).
Konačno, gotovo svi plinovi koji se emitiraju u atmosferu potpuno se oksidiraju u zraku, a krajnji proizvodi tih oksidacija talože se na Zemljinoj površini. Ovi oksidacijski procesi od vitalne su važnosti za čišćenje i dekontaminiranje zraka.
Mehanizmi kemijskih reakcija koje nastaju između zagađivača zraka vrlo su složeni. Ispod je pojednostavljena izložba istih:
Primarni i sekundarni zagađivači zraka
Plinovi ispušteni izgaranjem fosilnih goriva u automobilskim motorima uglavnom sadrže dušični oksid (NO), ugljični monoksid (CO), ugljični dioksid (CO 2) i isparljive organske spojeve (VOC).
Ti se spojevi nazivaju primarnim zagađivačima, jer kemijskim reakcijama posredovanim svjetlošću (fotokemijske reakcije) stvaraju niz proizvoda koji se nazivaju sekundarni zagađivači.
U osnovi, najvažniji sekundarni zagađivači su dušični dioksid (NO 2) i ozon (O 3), koji su plinovi koji najviše utječu na stvaranje smoga.
Tvorba ozona u troposferi
Dušikov oksid (NO) proizvodi se u automobilskim motorima reakcijom između kisika i dušika u zraku pri visokim temperaturama:
N 2 (g) + O 2 (g) → 2NO (g), gdje (g) sredstva u plinovito stanje.
Dušikov oksid jednom oslobođen u atmosferu oksidira u dušikov dioksid (NO 2):
2NO (g) + O 2 (g) → 2NO 2 (g)
NO 2 je podvrgnut fotokemijskom razgradnji posredovanom sunčevom svjetlošću:
NO 2 (g) + hγ (svjetlost) → NO (g) + O (g)
Kisik O u atomskom obliku izuzetno je reaktivna vrsta koja može pokrenuti mnoge reakcije poput stvaranja ozona (O 3):
O (g) + O 2 (g) → O 3 (g)
Ozon u stratosferi (sloj atmosfere između 10 km i 50 km iznad zemljine površine) djeluje kao zaštitna komponenta života na Zemlji, jer apsorbira visokoenergetsko ultraljubičasto zračenje koje dolazi od sunca; ali u zemaljskoj troposferi ozon ima vrlo štetne učinke.
Slika 2. Smog u New Yorku. Izvor: Wikipedia Commons
Uzroci fotokemijskog smoga
Ostali putevi za stvaranje ozona u troposferi su složene reakcije koje uključuju dušikove okside, ugljikovodike i kisik.
Jedan od kemijskih spojeva koji nastaju u tim reakcijama je peroksiacetil nitrat (PAN), koji je snažno sredstvo za suzavanje koje uzrokuje i kratkoću daha.
Hlapljivi organski spojevi potiču ne samo od ugljikovodika koji se ne izgaraju u motorima s unutarnjim izgaranjem, već iz različitih izvora, poput isparavanja otapala i goriva, među ostalim.
Ti HOS-ovi također su podvrgnuti složenim fotokemijskim reakcijama koje su izvor ozona, dušične kiseline (HNO 3) i djelomično oksidiranih organskih spojeva.
VOC + NO + O 2 + Sunčeva svjetlost → Složena smjesa: HNO 3, O 3 i razni organski spojevi
Svi ti organski spojevi, oksidacijski proizvodi (alkoholi i karboksilne kiseline), također su isparljivi i njihove pare mogu se kondenzirati u sitne kapljice tekućine koje se u zraku distribuiraju u obliku aerosola, koji raspršuju sunčevu svjetlost, smanjujući vidljivost. Na taj se način u troposferi stvara vrsta vela ili magle.
Učinci smoga
Čađe ili atoma čestica proizvedenih izgaranjem, sumporni anhidrid (SO 2) i sekundarni zagađivač -sulfuric kiselina (H 2 SO 4) - su također uključeni u proizvodnju smog.
Ozon u troposferi reagira dvostrukim vezama C = C u plućnim tkivima, biljnom i životinjskom tkivu, uzrokujući ozbiljna oštećenja. Uz to, ozon može oštetiti materijale kao što su automobilske gume, uzrokujući pucanje iz istih razloga.
Fotokemijski smog uzrok je teških respiratornih problema, kašaljnih grčeva, iritacije nosa i grla, kraćeg disanja, bolova u prsima, rinitisa, iritacije očiju, disfunkcije pluća, smanjene otpornosti na respiratorne zarazne bolesti, prijevremenog starenja plućna tkiva, teški bronhitis, zatajenje srca i smrt.
U gradovima kao što su New York, London, Mexico City, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Varšava, Prag, Stuttgart, Peking, Šangaj, Seul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Džakarta, Kairo, Manila, Karači, tzv. U megagradima su vršne kritične epizode fotokemijskog smoga bile uzrok alarma i posebnih mjera za ograničavanje cirkulacije.
Neki istraživači su izvijestili da je onečišćenje uzrokovano sumpornog dioksida (SO 2) i sulfata uzrokovati smanjenje otpornosti na ugovaranje dojke i raka debelog crijeva, u populacijama koje nastanjuju sjevernim geografskim širinama.
Mehanizam koji je predložen za objašnjenje ovih činjenica je da smog, raspršivanjem sunčeve svjetlosti koja se pojavljuje na troposferi, uzrokuje smanjenje dostupnog ultraljubičastog zračenja tipa B (UV-B), što je neophodno za biokemijsku sintezu vitamina D Vitamin D djeluje kao zaštitno sredstvo protiv obje vrste raka.
Na taj način možemo vidjeti da je višak visokoenergetskog ultraljubičastog zračenja vrlo štetan za zdravlje, ali i manjak UV-B zračenja ima štetne učinke.
Reference
- Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, RU, i Ahmad, SR (2018). Analiza smoga i njegov utjecaj na prijavljene očne površinske bolesti: Studija slučaja smoga iz Lahoreja iz 2016. godine. Atmosfersko okruženje. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
- Bang, HQ, Nguyen, HD, Vu, K. i sur. (2018.). Fotokemijsko modeliranje smoga primjenom modela kemijskog transporta onečišćenja zraka (TAPM-CTM) u gradu Ho Chi Minh, Vijetnam, modeliranje i procjena stanja okoliša. 1: 1-16. doi.org/10.1007/s10666-018-9613-7
- Dickerson, RR, Kondragunta, S., Stenchikov, G., Civerolo, KL, Doddridge, B. G i Holben, BN (1997). Utjecaj aerosola na solarno ultraljubičasto zračenje i fotokemijski smog. Znanost. 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / znanost.278.5339.827
- Hallquist, M., Munthe, J., Tao, MH, Chak, W., Chan, K., Gao, J. i dr. (2016) Fotokemijski smog u Kini: znanstveni izazovi i implikacije na politike kakvoće zraka. National Science Review. 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. i Wang, W.: Oksidativni kapacitet i radikalna kemija u zagađenoj atmosferi Hong Konga i delte rijeke Pearl River: analiza teške epizode fotokemijskog smoga, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.