- egenskaper
- Vissa reaktioner som inträffar i troposfären
- Primära och sekundära luftföroreningar
- Ozonbildning i troposfären
- Orsaker till fotokemisk smog
- Effekter av smog
- referenser
Den fotokemiska smogen är en tät dimma som bildas på grund av kemiska reaktioner av gaser från förbränningsmotorer i bilar. Dessa reaktioner förmedlas av solljus och förekommer i troposfären, ett lager av atmosfären som sträcker sig från 0 till 10 km över marken.
Ordet smog kommer från sammandragningen av två ord på engelska: "dimma", vilket betyder dimma eller dimma, och "rök", vilket betyder rök. Dess användning började på 1950-talet för att beteckna en dis som täckte staden London.
Bild 1. Fotokemisk smog i Salt Lake City, USA. Källa: Eltiempo10, från Wikimedia Commons
Smog manifesterar sig som en gulaktig-brunaktig-gråaktig dis, som har sitt ursprung i små droppar vatten spridda i atmosfären, som innehåller de kemiska produkterna från reaktioner som uppstår mellan luftföroreningar.
Denna dis är mycket vanligt i stora städer på grund av den höga koncentrationen av bilar och den mer intensiva fordonstrafiken, men den har också spridit sig till orörda områden, till exempel Grand Canyon i delstaten Arizona, USA.
Mycket ofta har smog en karakteristisk, obehaglig lukt, beroende på förekomsten av några typiska gasformiga kemiska komponenter. Mellanprodukterna och de slutliga föreningarna i reaktionerna som orsakar smog påverkar allvarligt människors hälsa, djur, växter och vissa material.
egenskaper
Vissa reaktioner som inträffar i troposfären
En av de särdragen i planetens atmosfär är dess oxidationsförmåga på grund av den stora relativa mängden diatomiskt molekylärt syre (O 2 ) som den innehåller (ungefär 21% av dess sammansättning).
I slutändan oxideras praktiskt taget alla gaser som släpps ut i atmosfären i luften, och slutprodukterna av dessa oxidationer deponeras på jordens yta. Dessa oxidationsprocesser är av avgörande betydelse för att rengöra och sanera luften.
Mekanismerna för kemiska reaktioner som uppstår mellan luftföroreningar är mycket komplexa. Nedan följer en förenklad beskrivning av dem:
Primära och sekundära luftföroreningar
De gaser som släpps ut genom förbränning av fossila bränslen i bilmotorer innehåller huvudsakligen kväveoxid (NO), kolmonoxid (CO), koldioxid (CO 2 ) och flyktiga organiska föreningar (VOC).
Dessa föreningar kallas primära föroreningar, eftersom de 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 (NO 2 ) och ozon (O 3 ), som är de gaser som mest påverkar bildandet av smog.
Ozonbildning i troposfären
Kväveoxid (NO) produceras i bilmotorer genom reaktionen mellan syre och kväve i luften vid höga temperaturer:
N 2 (g) + O 2 (g) → 2NO (g), där (g) betyder i gasformigt tillstånd.
När kväveoxid släppts ut i atmosfären oxideras till kvävedioxid (NO 2 ):
2NO (g) + O 2 (g) → 2NO 2 (g)
NO 2 genomgår fotokemisk sönderdelning medierad av solljus:
NO 2 (g) + hy (lätt) → NO (g) + O (g)
Syre O i atomform är en extremt reaktiv art som kan initiera många reaktioner såsom bildning av ozon (O 3 ):
O (g) + O 2 (g) → O 3 (g)
Ozon i stratosfären (atmosfärskiktet mellan 10 km och 50 km över jordytan) fungerar som en skyddande komponent i livet på jorden, eftersom det absorberar högenergi ultraviolett strålning som kommer från solen; men i den terrestriska troposfären har ozon mycket skadliga effekter.
Bild 2. Smog i New York. Källa: Wikipedia Commons
Orsaker till fotokemisk smog
Andra vägar för bildning av ozon i troposfären är komplexa reaktioner som involverar kväveoxider, kolväten och syre.
En av de kemiska föreningarna som genereras i dessa reaktioner är peroxiacetylnitrat (PAN), som är ett kraftfullt rivmedel som också orsakar andningssvårigheter.
Flyktiga organiska föreningar kommer inte bara från kolväten som inte förbränns i förbränningsmotorer, utan från olika källor, såsom förångning av lösningsmedel och bränslen, bland andra.
Dessa VOC genomgår också komplexa fotokemiska reaktioner som är en källa till ozon, salpetersyra (HNO 3 ) och delvis oxiderade organiska föreningar.
VOC + NO + O 2 + Solljus → Komplex blandning: HNO 3, O 3 och olika organiska föreningar
Alla dessa organiska föreningar, oxidationsprodukter (alkoholer och karboxylsyror), är också flyktiga och deras ångor kan kondensera till små vätskedroppar som distribueras i luften i form av aerosoler, som sprider solljus, vilket minskar synligheten. På detta sätt produceras en slags slöja eller dimma i troposfären.
Effekter av smog
Sot- eller kolpartiklar som produceras genom förbränning, svavelsyraanhydrid (SO 2 ) och den sekundära föroreningen - svavelsyra (H 2 SO 4 ) - är också involverade i produktionen av smog.
Ozon i troposfären reagerar med C = C-dubbelbindningar i lungvävnader, växt- och djurvävnader och orsakar allvarliga skador. Dessutom kan ozon skada material som bildäck och orsaka sprickor av samma skäl.
Fotokemisk smog är orsaken till allvarliga andningsproblem, hosta trollformler, irritation i näsan och halsen, kortare andning, bröstsmärta, rinit, ögonirritation, lungdysfunktion, minskad motståndskraft mot infektionssjukdomar i andningsorganen, för tidig åldrande av lungvävnader, svår bronkit, hjärtsvikt och död.
I städer som New York, London, Mexico City, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Warszawa, Prag, Stuttgart, Peking, Shanghai, Seoul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Jakarta, Kairo, Manila, Karachi, kallas Vid megaciteter har toppkritiska avsnitt av fotokemisk smog orsakat larm och speciella åtgärder för att begränsa cirkulationen.
Vissa forskare har rapporterat att kontamineringen orsakad av svaveldioxid (SO 2 ) och sulfater orsakar en minskning i motståndet mot att drabbas av bröst- och tjocktarmscancer, i befolkningar som bor på de nordliga breddegraderna.
Mekanismen som föreslås för att förklara dessa fakta är att smog, genom att sprida det infallande solljuset på troposfären, orsakar en minskning av den tillgängliga strålningen av ultraviolett typ B (UV-B), vilket är nödvändigt för den biokemiska syntesen av vitamin D D-vitamin fungerar som ett skyddande medel mot båda typerna av cancer.
På detta sätt kan vi se att ett överskott av ultraviolett strålning med hög energi är mycket hälsoskadligt, men även bristen på UV-B-strålning har skadliga effekter.
referenser
- Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, RU och Ahmad, SR (2018). Smoganalys och dess effekt på rapporterade okulära ytsjukdomar: En fallstudie av 2016 smoghändelse av Lahore. Atmosfärisk miljö. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
- Bang, HQ, Nguyen, HD, Vu, K. et al. (2018). Fotokemisk smogmodellering med användning av kemisk transportmodell för luftföroreningar (TAPM-CTM) i Ho Chi Minh City, Vietnam Miljömodellering och bedömning. 1: 1-16. doi.org/10.1007/s10666-018-9613-7
- Dickerson, RR, Kondragunta, S., Stenchikov, G., Civerolo, KL, Doddridge, B. G och Holben, BN (1997). Effekterna av aerosoler på ultraviolett strålning och fotokemisk smog. Vetenskap. 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / science.278.5339.827
- Hallquist, M., Munthe, J., Tao, MH, Chak, W., Chan, K., Gao, J., et al (2016) Fotokemisk smog i Kina: vetenskapliga utmaningar och implikationer för luftkvalitetspolitiken. 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. och Wang, W .: Oxidativ kapacitet och radikal kemi i den förorenade atmosfären i Hong Kong och Pearl River Delta-regionen: analys av en allvarlig fotokemisk smog-episod, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.