- vlastnosti
- Některé reakce, ke kterým dochází v troposféře
- Znečišťující látky primárního a sekundárního vzduchu
- Tvorba ozónu v troposféře
- Příčiny fotochemického smogu
- Účinky smogu
- Reference
Fotochemický smog je mlha vznikají v důsledku chemických reakcí plynů ze spalovacích motorů automobilů. Tyto reakce jsou zprostředkovány slunečním světlem a vyskytují se v troposféře, vrstvě atmosféry, která sahá od 0 do 10 km nad zemí.
Slovo smog pochází ze smrštění dvou slov v anglickém jazyce: „mlha“, což znamená mlhu nebo mlhu, a „kouř“, což znamená kouř. Jeho použití začalo v 50. letech 20. století k označení oparu, který pokrýval město Londýn.
Obrázek 1. Fotochemický smog v Salt Lake City, USA. Zdroj: Eltiempo10, z Wikimedia Commons
Smog se projevuje jako nažloutlá až nahnědlá šedovkastá mlha, vzniklá malými kapkami vody rozptýlené v atmosféře, které obsahují chemické produkty reakcí, ke kterým dochází mezi látkami znečišťujícími ovzduší.
Tento zákal je běžný ve velkých městech kvůli vysoké koncentraci automobilů a intenzivnější automobilové dopravě, ale rozšířil se také do nedotčených oblastí, jako je například Grand Canyon ve státě Arizona v USA.
Smog má velmi často charakteristický nepříjemný zápach způsobený přítomností některých typických plynných chemických složek. Meziprodukty a konečné sloučeniny reakcí, které způsobují smog, vážně ovlivňují lidské zdraví, zvířata, rostliny a některé materiály.
vlastnosti
Některé reakce, ke kterým dochází v troposféře
Jedním z charakteristických rysů atmosféry planety Země je její oxidační kapacita díky velkému relativnímu množství diatomického molekulárního kyslíku (O 2), který obsahuje (přibližně 21% jejího složení).
Nakonec prakticky všechny plyny emitované do atmosféry jsou ve vzduchu úplně oxidovány a konečné produkty těchto oxidací jsou ukládány na zemský povrch. Tyto oxidační procesy jsou životně důležité pro čištění a dekontaminaci vzduchu.
Mechanismy chemických reakcí, které se vyskytují mezi látkami znečišťujícími ovzduší, jsou velmi složité. Níže je jejich zjednodušená expozice:
Znečišťující látky primárního a sekundárního vzduchu
Plyny emitované spalováním fosilních paliv v automobilových motorech obsahují hlavně oxid dusnatý (NO), oxid uhelnatý (CO), oxid uhličitý (CO 2) a těkavé organické sloučeniny (VOC).
Tyto sloučeniny se nazývají primární znečišťující látky, protože chemickými reakcemi zprostředkovanými světlem (fotochemické reakce) vytvářejí řadu produktů zvaných sekundární znečišťující látky.
V zásadě jsou nejdůležitějšími sekundárními znečišťujícími látkami oxid dusičitý (NO 2) a ozon (O 3), což jsou plyny, které nejvíce ovlivňují tvorbu smogu.
Tvorba ozónu v troposféře
Oxid dusnatý (NO) je produkován v motorech automobilů reakcí mezi kyslíkem a dusíkem ve vzduchu při vysokých teplotách:
N 2 (g) + O 2 (g) → 2NO (g), kde (g) prostředky v plynném stavu.
Oxid dusnatý po uvolnění do atmosféry se oxiduje na oxid dusičitý (NO 2):
2NO (g) + O 2 (g) → 2NO 2 (g)
NO 2 podléhá fotochemickému rozkladu způsobenému slunečním světlem:
NO 2 (g) + hγ (světlo) → NO (g) + O (g)
Kyslík O v atomové formě je extrémně reaktivní druh, který může iniciovat mnoho reakcí, jako je tvorba ozonu (O 3):
O (g) + O 2 (g) → O 3 (g)
Ozón ve stratosféře (vrstva atmosféry mezi 10 km a 50 km nad zemským povrchem) funguje jako ochranná složka života na Zemi, protože absorbuje vysoce energetické ultrafialové záření, které vychází ze slunce; ale na pozemské troposféře má ozon velmi škodlivé účinky.
Obrázek 2. Smog v New Yorku. Zdroj: Wikipedia Commons
Příčiny fotochemického smogu
Dalšími cestami pro tvorbu ozonu v troposféře jsou komplexní reakce zahrnující oxidy dusíku, uhlovodíky a kyslík.
Jednou z chemických sloučenin generovaných při těchto reakcích je peroxyacetylnitrát (PAN), což je silné slzné činidlo, které také způsobuje potíže s dýcháním.
Těkavé organické sloučeniny pocházejí nejen z uhlovodíků, které nejsou spáleny v motorech s vnitřním spalováním, ale mimo jiné z různých zdrojů, jako je například odpařování rozpouštědel a paliv.
Tyto VOC také podléhají komplexním fotochemickým reakcím, které jsou zdrojem ozonu, kyseliny dusičné (HNO 3) a částečně oxidovaných organických sloučenin.
VOC + NO + O 2 + Sluneční světlo → Složitá směs: HNO 3, O 3 a různé organické sloučeniny
Všechny tyto organické sloučeniny, oxidační produkty (alkoholy a karboxylové kyseliny), jsou také těkavé a jejich páry se mohou kondenzovat do malých kapiček kapaliny, které jsou distribuovány ve vzduchu ve formě aerosolů, které rozptylují sluneční světlo a snižují viditelnost. Tímto způsobem se v troposféře vytváří druh závoje nebo mlhy.
Účinky smogu
Sazí nebo uhlíkové částice vyrobené spalováním, anhydrid kyseliny sírové (SO 2) a sekundární znečišťující kyselina -sulfuric (H 2 SO 4), - se také podílejí na produkci smogu.
Ozon v troposféře reaguje s dvojnými vazbami C = C plicních, rostlinných a živočišných tkání a způsobuje vážné poškození. Kromě toho může ozon poškodit materiály, jako jsou automobilové pneumatiky, a způsobit praskání ze stejných důvodů.
Fotochemický smog je příčinou závažných dýchacích potíží, kašel, kouzla, podráždění nosu a krku, kratší dýchání, bolest na hrudi, rýma, podráždění očí, dysfunkce plic, snížená odolnost proti infekčním onemocněním dýchacích cest, předčasné stárnutí plicní tkáně, těžká bronchitida, srdeční selhání a smrt.
Ve městech, jako je New York, Londýn, Mexiko, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Varšava, Praha, Stuttgart, Peking, Šanghaj, Soul, Bangkok, Bombaj, Kalkata, Dillí, Jakarta, Káhira, Manila, Karáčí. V megacities byly vrcholné kritické epizody fotochemického smogu příčinou poplachu a zvláštních opatření k omezení oběhu.
Někteří výzkumní pracovníci uvádějí, že znečištění oxidem siřičitým (SO 2) a sulfátů způsobit pokles odolnosti vůči veřejným prsu a rakoviny tlustého střeva, v populacích, které obývají severní zeměpisné šířky.
Navrhovaný mechanismus pro vysvětlení těchto skutečností je, že smog rozptýlením dopadajícího slunečního světla na troposféře způsobuje snížení dostupného ultrafialového záření typu B (UV-B), což je nezbytné pro biochemickou syntézu vitamínu D Vitamin D působí jako ochranné činidlo proti oběma typům rakoviny.
Tímto způsobem můžeme vidět, že nadbytek vysokoenergetického ultrafialového záření je velmi škodlivý pro zdraví, ale také škodlivé účinky má také nedostatek UV-B záření.
Reference
- Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, RU a Ahmad, SR (2018). Analýza smogu a jeho účinek na hlášené oční povrchové nemoci: Případová studie smogové události Lahora z roku 2016. Atmosférické prostředí. doi: 10,016 / j.atmosenv.2018.10.029
- Bang, HQ, Nguyen, HD, Vu, K. a kol. (2018). Fotochemické modelování smogu pomocí modelu chemické dopravy znečištění ovzduší (TAPM-CTM) v Ho Či Minově městě, Vietnam, environmentální modelování a hodnocení. 1: 1-16. doi.org/10.1007/s10666-018-9613-7
- Dickerson, RR, Kondragunta, S., Stenchikov, G., Civerolo, KL, Doddridge, B. G. a Holben, BN (1997). Dopad aerosolů na sluneční ultrafialové záření a fotochemický smog. Věda. 278 (5339): 827-830. doi: 10,126 / věda 2778,5339,827
- Hallquist, M., Munthe, J., Tao, MH, Chak, W., Chan, K., Gao, J., a kol. (2016) Fotochemický smog v Číně: vědecké výzvy a důsledky pro politiky kvality ovzduší. Národní vědecká recenze. 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. a Wang, W.: Oxidační kapacita a radikální chemie ve znečištěné atmosféře oblasti Hongkong a delta řeky Pearl River: analýza závažné fotochemické epizody smogu, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.