Φωτοχημικό νέφος χαρακτηριστικά, τα αίτια και τις επιπτώσεις

Το φωτοχημικό νέφος Είναι μια πυκνή ομίχλη που σχηματίζεται λόγω των χημικών αντιδράσεων των αερίων από κινητήρες εσωτερικής καύσης των αυτοκινήτων. Αυτές οι αντιδράσεις που προκαλούνται από το φως του ήλιου και συμβαίνουν στην τροπόσφαιρα, το στρώμα ατμόσφαιρα που εκτείνεται από 0 έως 10 χιλιόμετρα πάνω από το έδαφος. 

Η λέξη smog προέρχεται από τη συστολή δύο λέξεων της αγγλικής γλώσσας: "ομίχλη ", που σημαίνει ομίχλη ή ομίχλη, και "καπνός ", που σημαίνει καπνός. Η χρήση του ξεκίνησε τη δεκαετία του 1950 για να ορίσει μια ομίχλη που κάλυπτε την πόλη του Λονδίνου.

Νέφος εκδηλώνεται ως ένα θόλωμα κιτρινωπό-καφέ-γκρι, που προκαλείται από μικρά σταγονίδια νερού διασπείρονται στην ατμόσφαιρα που περιέχει χημικά αντιδράσεων μεταξύ ατμοσφαιρικών ρύπων.

Αυτή η ομίχλη είναι πολύ συχνές στις μεγάλες πόλεις από την μεγάλη συγκέντρωση των αυτοκινήτων και την πιο έντονη την κυκλοφορία των οχημάτων, αλλά έχει επίσης εξαπλωθεί και σε περιοχές που ήταν παρθένα, όπως το Grand Canyon στην Αριζόνα, Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής.

Πολύ συχνά, ο νέφος έχει χαρακτηριστική, δυσάρεστη οσμή, λόγω της παρουσίας κάποιων τυπικών αερίων χημικών συστατικών. Τα ενδιάμεσα προϊόντα και οι τελικές ενώσεις των αντιδράσεων που προκαλούν νέφος επηρεάζουν σοβαρά την ανθρώπινη υγεία, τα ζώα, τα φυτά και ορισμένα υλικά.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά
  • 1.1 Ορισμένες αντιδράσεις που συμβαίνουν στην τροπόσφαιρα
  • 1.2 Πρωτογενείς και δευτερογενείς ατμοσφαιρικοί ρύποι
  • 1.3 Ο σχηματισμός όζοντος στην τροπόσφαιρα
• 2 Αιτίες φωτοχημικού καπνού
• 3 Επιπτώσεις του νέφους
• 4 Αναφορές

Χαρακτηριστικά

Μερικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην τροπόσφαιρα

Ένα από τα χαρακτηριστικά χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας του πλανήτη Γη είναι η οξειδωτική του ικανότητα, λόγω της μεγάλης σχετικής ποσότητας του διατομικού μοριακού οξυγόνου (Ή₂) που περιέχει (περίπου το 21% της σύνθεσής του).

Τελικά, σχεδόν όλα τα αέρια που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα οξειδώνονται πλήρως στον αέρα και τα τελικά προϊόντα αυτών των οξειδώσεων εναποτίθενται στην επιφάνεια της Γης. Αυτές οι διαδικασίες οξείδωσης είναι ζωτικής σημασίας για τον καθαρισμό και την απολύμανση του αέρα.

Οι μηχανισμοί των χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν μεταξύ των ατμοσφαιρικών ρύπων είναι πολύ περίπλοκοι. Ακολουθεί μια απλοποιημένη παρουσίαση αυτών:

Πρωτογενείς και δευτερογενείς ατμοσφαιρικοί ρύποι

Τα αέρια που εκπέμπονται από την καύση ορυκτών καυσίμων σε κινητήρες αυτοκινήτων περιέχουν κυρίως οξείδιο του αζώτου (NO), μονοξείδιο του άνθρακα (CO), διοξείδιο του άνθρακα (CO)₂) και πτητικές οργανικές ενώσεις (ΠΟΕ).

Οι ενώσεις αυτές ονομάζονται πρωτογενείς ρύποι, διότι μέσω χημικών αντιδράσεων που προκαλούνται από το φως (φωτοχημικές αντιδράσεις) παράγουν μια σειρά προϊόντων που ονομάζονται δευτερογενείς ρύποι.

Βασικά, οι σημαντικότεροι δευτερογενείς ρύποι είναι το διοξείδιο του αζώτου (NO₂)  και το όζον (Ο₃), τα οποία είναι τα αέρια που επηρεάζουν περισσότερο τον σχηματισμό του νέφους.

Ο σχηματισμός όζοντος στην τροπόσφαιρα

Το οξείδιο του αζώτου (ΝΟ) παράγεται σε κινητήρες αυτοκινήτων μέσω της αντίδρασης μεταξύ οξυγόνου και αζώτου στον αέρα σε υψηλές θερμοκρασίες:

Ν₂ (g) + Ο₂ (g) →  2NO (g), όπου (g) σημαίνει σε αέρια κατάσταση.

Το μονοξείδιο του αζώτου που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα οξειδώνεται σε διοξείδιο του αζώτου (NO₂):

2NO (g) + Ο₂ (g) → 2NO₂ (ζ)

Όχι₂ εμπειρία φωτοχημική διάσπαση που προκαλείται από το ηλιακό φως:

Όχι₂ (g) + hγ (ελαφρύ) → ΝΟ (g) + Ο (g)

Το οξυγόνο σε ατομική μορφή είναι ένα εξαιρετικά αντιδρόν είδος που μπορεί να προκαλέσει πολλές αντιδράσεις όπως ο σχηματισμός όζοντος (Ο₃):

O (g) + Ο₂ (g) → Ο₃ (ζ)

Η στρατοσφαιρικού όζοντος (στρώμα της ατμόσφαιρας μεταξύ 10 χιλιόμετρα και 50 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της γης) χρησιμεύει ως προστατευτικό ζωή συστατικό στη Γη, απορροφά υπεριώδη ακτινοβολία υψηλής ενέργειας από τον ήλιο? αλλά στην χερσαία τροπόσφαιρα το όζον έχει πολύ βλαβερά αποτελέσματα.

Αιτίες φωτοχημικού νέφους

Άλλες οδοί για το σχηματισμό του όζοντος στην τροπόσφαιρα είναι σύνθετα αντιδράσεις που περιλαμβάνουν οξείδια του αζώτου, υδρογονάνθρακες και οξυγόνο.

Μία από τις χημικές ενώσεις που παράγονται σε αυτές τις αντιδράσεις είναι peroxyacetyl νιτρικό (ΡΑΝ), η οποία είναι ένας ισχυρός παράγων σχισίματος προκαλεί επίσης δυσκολία στην αναπνοή.

Πτητικές οργανικές ενώσεις προέρχονται όχι μόνο υδρογονάνθρακες δεν καίγεται σε μηχανές εσωτερικής καύσης, αλλά από διάφορες πηγές, όπως η εξάτμιση των διαλυτών και καυσίμων, συμπεριλαμβανομένων των.

Αυτοί οι ΠΟΕ αντιμετωπίζουν επίσης σύνθετες φωτοχημικές αντιδράσεις που αποτελούν πηγή όζοντος, νιτρικού οξέος (HNO)₃) και μερικώς οξειδωμένες οργανικές ενώσεις.

COV's + NO + O₂ + Φως ηλίου → Σύνθετο μείγμα: HNO_3, Ο₃   και αρκετές οργανικές ενώσεις

Όλα αυτά τα προϊόντα οξείδωσης οργανικών ενώσεων (αλκοόλες και καρβοξυλικά οξέα), είναι επίσης πτητικές και του ατμού του μπορεί να συμπυκνωθεί σε ελάχιστο σταγονίδια υγρού εξαπλωθεί πέρα ​​από τον αέρα ως αερολύματα, οι οποίες σκεδάζουν το φως του ήλιου, μειώνοντας την ορατότητα. Με αυτόν τον τρόπο ένα είδος πέπλος ή ομίχλης εμφανίζεται στην τροπόσφαιρα.

Επιπτώσεις του νέφους

Σωματίδια αιθάλης ή προϊόντος άνθρακα από την καύση, θειικός ανυδρίτης (SO₂) και του δευτερογενούς ρύπου - θειικού οξέος (Η₂Έτσι₄) -, παρεμβαίνουν επίσης στην παραγωγή του smog.

Το όζον στην τροπόσφαιρα αντιδρά με C = C διπλούς δεσμούς στους ιστούς των πνευμόνων, τους ιστούς των φυτών και των ζώων, προκαλώντας σοβαρές βλάβες. Επιπλέον, το όζον μπορεί να προκαλέσει βλάβη σε υλικά όπως ελαστικά αυτοκινήτων, προκαλώντας ρωγμές για τους ίδιους λόγους.

Φωτοχημικό νέφος προκαλεί σοβαρά αναπνευστικά προβλήματα, βήχα, ρινικό ερεθισμό και το λαιμό, σύντομη αναπνοή, πόνο στο στήθος, ρινίτιδα, ερεθισμό των ματιών, πνευμονική δυσλειτουργία, μειωμένη αντίσταση στις αναπνευστικές μολυσματικές ασθένειες, πρόωρη γήρανση πνευμονικό ιστό, σοβαρή βρογχίτιδα, καρδιακή ανεπάρκεια και θάνατο.

Σε πόλεις όπως η Νέα Υόρκη, το Λονδίνο, Πόλη του Μεξικού, την Ατλάντα, το Ντιτρόιτ, Salt Lake City, της Βαρσοβίας, της Πράγας, της Στουτγάρδης, το Πεκίνο, τη Σαγκάη, τη Σεούλ, Μπανγκόκ, Βομβάη, Καλκούτα, Δελχί, Τζακάρτα, το Κάιρο, τη Μανίλα, Καράτσι, που ονομάζεται μεγαλοπρέπεια, η αιχμή των κρίσιμων επεισοδίων του φωτοχημικού νέφους έχει προκαλέσει συναγερμό και ειδικά μέτρα περιορισμού της κυκλοφορίας.

Ορισμένοι ερευνητές ανέφεραν ότι η ρύπανση που προκαλείται από το διοξείδιο του θείου (SO)₂) και τα θειικά προκαλούν μείωση της ανθεκτικότητας στον καρκίνο του μαστού και του κόλου σε πληθυσμούς που κατοικούν στο βόρειο γεωγραφικό πλάτος.

Η προτεινόμενη για να εξηγήσει αυτά τα γεγονότα μηχανισμός είναι ότι η νέφος, για να διαλύσει το περιστατικό το φως του ήλιου στην τροπόσφαιρα, προκαλεί μία μείωση στον τύπο Β (UV-B) διατίθενται υπεριώδη ακτινοβολία η οποία είναι αναγκαία για την βιοχημική σύνθεση της βιταμίνης D Η βιταμίνη D λειτουργεί ως προστατευτικός παράγοντας και για τους δύο τύπους καρκίνου.

Με αυτό τον τρόπο, μπορούμε να δούμε ότι η περίσσεια υπεριώδους ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας είναι πολύ επιβλαβής για την υγεία, αλλά και το έλλειμμα ακτινοβολίας τύπου UV-B έχει επιβλαβείς επιδράσεις.

Αναφορές

1. Ashraf, Α., Butt, Α., Khalid, Ι., Alam, R.U., and Ahmad, S.R. (2018). Ανάλυση Smog και η επίδρασή της στις αναφερθείσες οφθαλμικές επιφανειακές ασθένειες: Μελέτη περίπτωσης 2016 σκουριάς της Lahore. Ατμοσφαιρικό περιβάλλον. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
2. Bang, Η.Ο., Nguyen, Η.ϋ., Vu, Κ. Et αϊ. (2018). Φωτοχημικό νέφος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Μοντελοποίηση χρησιμοποιώντας το μοντέλο Χημικά Μεταφορές (TAPM-CTM) σε Ho Chi Minh City, Βιετνάμ Περιβαλλοντική Μοντελοποίηση & Αξιολόγησης. 1: 1-16. doi.org/10.1007/s10666-018-9613-7
3. Dickerson, R.R., Kondragunta, S., Stenchikov, G., Civerolo, Κ.Ι., Doddridge, Β. G and Holben, Β. Ν. (1997). Η επίδραση των αερολυμάτων στην ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία και το φωτοχημικό νέφος. Επιστήμη 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / science.278.5339.827
4. Hallquist, Μ, Munthe, J., Τάο, Μ.Η., Ζε, W., Chan, Κ, Gao, J., et al (2016), το φωτοχημικό νέφος στην Κίνα: επιστημονικές προκλήσεις και τις συνέπειες για τις πολιτικές της ποιότητας του αέρα. Εθνική Επισκόπηση Επιστημών. 3 (4): 401-403. Doi: 10.1093 / nsr / nww080
5. Xue, L., Gu, R., Wang, Τ, Wang, Χ, Saunders, S., Blake, D., Louie, ΡΚΚ, Luk, CWY, Simpson, Ι, Χυ, Ζ, Wang, Ζ Gao, Υ, Lee, S., Mellouki, Α, και Wang, W:. οξειδωτική ικανότητα ρίζα και τη χημεία στην μολυσμένη ατμόσφαιρα του Χονγκ Κονγκ και της περιοχής του ποταμού Pearl Δέλτα: ανάλυση ενός φωτοχημικού νέφους σοβαρό επεισόδιο, Αττός. Chem. Phys., 16, 9891 - 9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.