ערפל מאפיינים פוטוכימיים, גורמים ואפקטים



ה ערפיח פוטוכימי זהו ערפל סמיך שנוצר עקב תגובות כימיות של גזים ממנועי בעירה של מכוניות. תגובות אלו מתווכות על ידי אור השמש מתרחשים הטרופוספירה, שכבת האטמוספירה הארכת מ -0 עד 10 ק"מ מעל הקרקע. 

המילה "ערפיח" נובעת מהצטמצמות שתי מילים של השפה האנגלית: "ערפל ", כלומר ערפל או ערפל, ו "עש, כלומר עשן. השימוש בו החל בשנות החמישים לייעד ערפל שכיסה את העיר לונדון.

הערפיח מתבטא כאובך חום-צהבהב-אפור, הנגרם על ידי טיפות מים קטנות המפוזרות באטמוספרה, המכילות את התגובות הכימיות המתרחשות בין מזהמי אוויר.

ערפל זה נפוץ מאוד בערים גדולות על ידי הריכוז הגדול של מכוניות ואת לתנועת כלי הרכב האינטנסיבית ביותר, אבל גם התפשט לאזורים שהיו וטהורים, כגון הגרנד הקניון באריזונה, ארה"ב.

לעתים קרובות מדי, ערפיח יש ריח אופייני, לא נעים, בשל נוכחותם של כמה מרכיבים כימיים טיפוסי גזי. מוצרי הביניים ותרכובות הסופי של התגובות שגורמות ערפיח, משפיעות קשות על בריאות האדם, בעלי חיים, צמחים וכמה חומרים.

אינדקס

  • 1 מאפיינים
    • 1.1 כמה תגובות המתרחשות בטרופוספירה
    • 1.2 מזהמים אטמוספריים ראשוניים ומשניים
    • 1.3 יצירת אוזון בטרופוספירה
  • 2 גורם ערפיח פוטוכימי
  • השפעות של ערפיח
  • 4 הפניות

תכונות

כמה תגובות המתרחשות בטרופוספירה

אחד המאפיינים הייחודיים של האטמוספרה של כדור הארץ הוא יכולת החמצן שלו, בשל כמות גדולה יחסית של חמצן מולקולרי diatomic (OR2) המכיל כ (- 21% מהרכבו).

בסופו של דבר, כמעט כל הגזים הנפלטים לאטמוספרה מתחמצנים לחלוטין באוויר, ומוצרים סופיים של חמצון אלה מונחים על פני כדור הארץ. תהליכי חמצון אלה הם בעלי חשיבות חיונית לנקות ולטהר את האוויר.

המנגנונים של תגובות כימיות המתרחשות בין מזהמי אוויר מורכבים מאוד. להלן מצגת פשוטה של ​​אותם:

מזהמים אטמוספריים ראשוניים ומשניים

הגזים הנפלטים על ידי הבעירה של דלקים מאובנים במנועי רכב מכילים בעיקר תחמוצת החנקן (NO), פחמן חד חמצני (CO), פחמן דו חמצני (CO)2) ותרכובות אורגניות נדיפות (VOC).

תרכובות אלה נקראות מזהמים ראשוניים, שכן באמצעות תגובות כימיות המתווכות על ידי אור (תגובות פוטו-כימיות) מייצרים סדרה של מוצרים הנקראים מזהמים משניים.

ביסודו של דבר, המזהמים המשניים החשובים ביותר הם דו תחמוצת החנקן (NO2)  ואת האוזון (O3), שהם הגזים המשפיעים ביותר על היווצרות של ערפיח.

יצירת אוזון בטרופוספירה

תחמוצת החנקן (NO) מיוצר במנועי מכוניות באמצעות התגובה בין חמצן וחנקן באוויר בטמפרטורות גבוהות:

N2 (ז) + O2 (ז) →  2NO (g), כאשר (g) פירושו במצב גזי.

תחמוצת החנקן ששוחררה פעם לאטמוספרה מתחמצנת לדו תחמוצת החנקן (NO2)

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (ז)

לא2 לחוות התמוטטות פוטוכימית מתווכת על ידי אור השמש:

לא2 (g) + hγ (אור) ← NO (g) + O (g)

חמצן בצורת אטומית הוא מינים תגובתיים מאוד שיכולים ליזום תגובות רבות כגון היווצרות האוזון (O3)

O (g) + O2 (g) → O3 (ז)

האוזון בסטרטוספירה (שכבת האטמוספרה בין 10 ק"מ ו 50 ק"מ מעל פני השטח של כדור הארץ) משמש החיים רכיב המגן על כדור הארץ, הוא סופג קרינה באנרגיה גבוהה אולטרה סגולה מהשמש; אבל באוזון הטרופוספירי היבשתי יש השפעות מזיקות מאוד.

גורם ערפיח פוטוכימי

מסלולים אחרים ליצירת האוזון הטרופוספירה הם תגובות מורכבות תחמוצות חנקן, פחמימנים וחמצן.

ניטראט Peroxyacetyl (PAN), שהוא גורם רב דמעה גורם גם קשיים בנשימה, הוא אחד התרכובות הכימיות שנוצר בתגובות אלה..

תרכובות אורגניות נדיפות לבוא לא רק פחמימנים שאינם נשרפים מנועי בעירה פנימית, אלא ממקורות שונים, כגון אידוי של ממיסים ודלקים, בין היתר..

אלה VOCs גם לחוות תגובות פוטוכימיים מורכבים כי הם מקור של אוזון, חומצה חנקתית (HNO)3) ותרכובות אורגניות מחומצנות חלקית.

COV + + NO + O2 + אור השמש → תערובת מורכבת: HNO3, הו3   וכמה תרכובות אורגניות

כל מוצרי חמצון תרכובות אורגניות אלה (אלכוהול וחומצות קרבוקסיליות), הם גם תנודתי האד שלו יכול להתעבות על טיפות נוזל מינימאליות התפשטו באוויר כמו אירוסולים, אשר מפזרות אור שמש, צמצום חשיפה. בדרך זו מתרחש מעין צעיף או ערפל בטרופוספירה.

השפעות של ערפיח

חלקיקי פיח או מפחם פחמי של בעירה, אנהידריד גופריתי (SO2) לבין המזהם המשני - חומצה גופרתית (H2לכן4) -, גם להתערב בייצור של ערפיח.

אוזון הטרופוספירה מגיב עם C = C קשרים כפולים ברקמות הריאות, הצמח ואת רקמות בעלי חיים, גרימת נזק חמור. בנוסף, האוזון יכול לגרום נזק לחומרים כגון צמיגים המכונית, גרימת פיצוח מאותן סיבות.

ערפיח פוטוכימי גורם לבעיות נשימה קשות, שיעול, גירוי באף ובגרון, נשימה קצרה, כאבים בחזה, נזלת, גירוי בעיניים, תפקוד ריאתי, ירד עמידות למחלות זיהומיות בדרכי נשימה, הזדקנות מוקדמת רקמת ריאות, ברונכיטיס חמורה, אי ספיקת לב ומוות.

בערים כמו ניו יורק, לונדון, מקסיקו סיטי, אטלנטה, דטרויט, סולט לייק סיטי, ורשה, פראג, שטוטגרט, בייג'ינג, שנחאי, סיאול, בנגקוק, בומביי, כלכותה, דלהי, ג'קרטה, קהיר, מנילה, קראצ'י, הנקרא משוגעים, פרקים קריטיים שיא של ערפיח הפוטושמי כבר סיבה של אזעקה ואמצעים מיוחדים של הגבלת מחזור הדם.

כמה חוקרים דיווחו כי זיהום הנגרם על ידי דו תחמוצת הגופרית (SO)2) וגופרטים גורמים לירידה בהתנגדות לסרטן השד וסרטן המעי הגס באוכלוסיות המאכלסות את קווי הרוחב הצפוניים.

מוצע כדי להסביר עובדות אלה מנגנון הוא כי ערפיח, כדי לפזר את אירוע השמש על הטרופוספירה, גורם לירידת B הסוג (UV-B) קרינת אולטרה סגולה זמינה אשר הכרחית לסינתזה ביוכימיים של ויטמין D ויטמין D עובד כסוכן מגן לשני סוגי הסרטן.

בדרך זו, אנו יכולים לראות כי עודף של קרינה אולטרה סגולה של אנרגיה גבוהה מזיק מאוד לבריאות, אבל גם את הגירעון של סוג קרינה UV-B יש השפעות מזיקות.

הפניות

  1. אשרף, א, בוט, א., ח'אלד, א., עלאם, ר'ע. ואחמד, ר'(2018). ניתוח ערפיח והשפעתו על מחלות פני השטח של העופות המדווחות: מחקר מקרה של אירוע הערפיח של לאהור. סביבה אטמוספרה. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. המפץ, H.Q., נגוין, ה 'ד', Vu, K. et al. (2018). פוטוכימי ערפיח זיהום אוויר דוגמנות באמצעות מודל התחבורה הכימי (TAPM-CTM) ב הו צ'י מין סיטי, וייטנאם דוגמנות הסביבה & הערכה. 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 and Holben, B. N. (1997). ההשפעה של אירוסולים על קרינה אולטרה סגולה השמש ערפיח. מדע 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / science.278.5339.827
  4. הלויסט, מ ', מונטה, ג', טאו, מ 'ח', צ'אק, וו, צ'אן, ק ', גאו, ג' יי, אל (2016) ערפיח פוטו כימי בסין: אתגרים מדעיים והשלכות על איכות האוויר מדיניות. סקירה מדעית לאומית. 3 (4): 401-403. Doi: 10.1093 / nsr / nww080
  5. קסיו, L., גו, ר ', וואנג, ט, וואנג, X., סונדרס, ס, בלייק, ד, לואי, PKK, Luk, CWY, סימפסון, I., שו, ז, וואנג, ז גאה, י ', Lee, S., Mellouki, א, ו-וואנג, W:. קיבולת חמצונים רדיקלי וכימיה באטמוספרה המזוהמת של הונג קונג הדלתה של נהר הפנינה באזור: ניתוח של פרק חמור ערפיח פוטוכימי, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.