Ciri-ciri fotokimia, penyebab dan kesan fotokimia



The asap fotokimia Ia adalah kabus padat yang terbentuk kerana tindak balas kimia gas yang dipancarkan oleh enjin pembakaran kereta. Reaksi ini dikawal oleh cahaya matahari dan berlaku di troposfera, lapisan atmosfera yang meluas dari 0 hingga 10 km di atas tanah. 

Kata smog berasal dari penguncupan dua perkataan bahasa Inggeris: "kabus ", yang bermaksud kabus atau kabut, dan "asap ", yang bermaksud asap. Kegunaannya bermula pada tahun 1950-an untuk menetapkan jerebu yang meliputi kota London.

Smog yang ditunjukkan sebagai jerebu kekuningan-kekuningan coklat, yang disebabkan oleh titisan air kecil yang tersebar di atmosfera, yang mengandungi reaksi kimia yang berlaku di antara bahan pencemar udara.

kabus ini adalah sangat biasa di bandar-bandar besar dengan kepekatan yang besar kereta dan lalu lintas kenderaan yang paling hebat, tetapi juga telah merebak ke kawasan-kawasan yang bersih, seperti Grand Canyon di Arizona, Amerika Syarikat.

Sering kali, asap mempunyai bau yang tidak sesuai, tidak sesuai dengan kehadiran beberapa komponen kimia gas biasa. Produk perantaraan dan sebatian terakhir tindak balas yang menyebabkan asap, memberi kesan serius kepada kesihatan manusia, haiwan, tumbuh-tumbuhan dan beberapa bahan.

Indeks

  • 1 Ciri-ciri
    • 1.1 Sesetengah reaksi yang berlaku di troposfera
    • 1.2 Pencemar atmosfera utama dan sekunder
    • 1.3 Pembentukan ozon di troposfera
  • 2 Sebab-sebab asap fotokimia
  • 3 Kesan asap
  • 4 Rujukan

Ciri-ciri

Beberapa reaksi yang berlaku di troposfera

Salah satu ciri khas atmosfera planet Bumi adalah keupayaan pengoksidaannya, kerana jumlah relatif besar oksigen molekul diatomik (OR2) yang mengandungi (kira-kira 21% daripada komposisinya).

Pada akhirnya, hampir semua gas yang dipancarkan ke atmosfera sepenuhnya teroksida di udara, dan produk akhir oksidasi ini didepositkan ke permukaan bumi. Proses pengoksidaan ini sangat penting untuk membersihkan dan menguraikan udara.

Mekanisme tindak balas kimia yang berlaku antara bahan pencemar udara sangat rumit. Berikut adalah penyampaian ringkas:

Pencemar atmosfera utama dan sekunder

Gas-gas yang dipancarkan oleh pembakaran bahan api fosil dalam enjin kereta mengandungi terutamanya nitric oxide (NO), karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO)2) dan sebatian organik yang tidak menentu (VOC).

Sebatian-sebatian ini dipanggil pencemar utama, kerana melalui tindak balas kimia yang dimediasi oleh cahaya (tindak balas fotokimia) menghasilkan satu siri produk yang disebut bahan pencemar sekunder.

Pada asasnya, pencemar sekunder yang paling penting adalah nitrogen dioksida (NO2)  dan ozon (O3), yang merupakan gas yang paling mempengaruhi pembentukan asap.

Pembentukan ozon di troposfera

Nitrik oksida (NO) dihasilkan di enjin kereta melalui reaksi antara oksigen dan nitrogen di udara pada suhu tinggi:

N2 (g) + O2 (g) →  2NO (g), di mana (g) bermaksud dalam keadaan gas.

Nitrik oksida sebaik sahaja dibebaskan ke atmosfera teroksida kepada nitrogen dioksida (NO2):

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)

TIDAK2 mengalami kerosakan fotokimia yang dikawal oleh cahaya matahari:

TIDAK2 (g) + hγ (cahaya) → NO (g) + O (g)

Oksigen dalam bentuk atom adalah spesies yang sangat reaktif yang boleh memulakan banyak reaksi seperti pembentukan ozon (O3):

O (g) + O2 (g) → O3 (g)

Ozon stratosfera (lapisan atmosfera di antara 10 km dan 50 km di atas permukaan bumi) berfungsi sebagai hayat komponen perlindungan di Bumi, ia menyerap sinaran bertenaga tinggi ultraviolet dari matahari; tetapi di ozon troposphere daratan mempunyai kesan yang sangat berbahaya.

Punca asap fotokimia

Laluan lain untuk pembentukan ozon di troposfera adalah tindak balas yang kompleks yang melibatkan oksida nitrogen, hidrokarbon dan oksigen.

Peroxyacetyl nitrat (PAN), yang merupakan agen pemedih mata yang kuat yang juga menyebabkan kesukaran bernafas, adalah salah satu sebatian kimia yang dihasilkan dalam tindak balas ini..

Sebatian organik meruap bukan sahaja dari hidrokarbon yang tidak dibakar dalam enjin pembakaran dalaman, tetapi dari beberapa sumber, seperti penyejatan pelarut dan bahan api, antara lain..

VOC ini juga mengalami reaksi fotokimia yang kompleks yang merupakan sumber ozon, asid nitrik (HNO)3) dan sebatian organik yang teroksida.

COV + NO + O2 + Cahaya matahari → Campuran kompleks: HNO3, O3   dan beberapa sebatian organik

Semua produk-produk ini sebatian organik pengoksidaan (alkohol dan asid karboksilik) juga tidak menentu dan wapnya boleh memeluwap pada titisan cecair minimum merebak melalui udara seperti aerosol, yang menyerakkan cahaya matahari, mengurangkan jarak penglihatan. Dengan cara ini sejenis tudung atau kabus berlaku di troposfera.

Kesan asap

Zarah jelaga atau produk karbon pembakaran, anhydrida sulfur (SO2) dan pencemar sekunder - asid sulfurik (H2SO4) -, juga campur tangan dalam penghasilan asap.

Ozon di troposfera bertindak balas dengan ikatan ganda C = C dalam tisu paru-paru, tisu tumbuhan dan haiwan, menyebabkan kerosakan teruk. Di samping itu, ozon boleh menyebabkan kerosakan pada bahan seperti tayar kereta, menyebabkan keretakan untuk sebab yang sama.

kabut fotokimia menyebabkan masalah yang serius pernafasan, batuk, kerengsaan hidung dan tekak, nafas pendek, sakit dada, rinitis, kerengsaan mata, disfungsi pulmonari, menurun rintangan kepada penyakit berjangkit pernafasan, penuaan pra-matang tisu paru-paru, bronkitis parah, kegagalan jantung dan kematian.

Di bandar-bandar seperti New York, London, Mexico City, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Warsaw, Prague, Stuttgart, Beijing, Shanghai, Seoul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Jakarta, Cairo, Manila, Karachi, yang dipanggil megacities, puncak episod kritikal kabut photochemical telah menyebabkan penggera dan langkah-langkah khas sekatan peredaran.

Beberapa penyelidik telah melaporkan bahawa pencemaran yang disebabkan oleh sulfur dioksida (SO)2) dan sulfat menyebabkan penurunan ketahanan terhadap kanser payudara dan kolon pada populasi yang mendiami lintang utara.

Yang dicadangkan untuk menjelaskan fakta-fakta ini mekanisme ialah kabut, untuk menyuraikan cahaya matahari kejadian pada troposfera, menyebabkan penurunan jenis B (UV-B) sinaran ultraviolet yang ada yang diperlukan untuk sintesis biokimia vitamin D Vitamin D berfungsi sebagai agen perlindungan untuk kedua-dua jenis kanser.

Dengan cara ini, kita dapat melihat bahawa lebihan radiasi ultraviolet tenaga tinggi sangat berbahaya kepada kesihatan, tetapi juga defisit jenis sinaran UV-B mempunyai kesan berbahaya.

Rujukan

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U., dan Ahmad, S. R. (2018). Analisis Smog dan kesannya ke atas penyakit permukaan okular yang dilaporkan: Satu kajian kes pada tahun 2016 di Lahore. Persekitaran Atmosfera. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018). Pemodelan Smog Photochemical Menggunakan Model Pengangkutan Kimia Pencemaran Udara (TAPM-CTM) di Kota Ho Chi Minh, Pemodelan & Penilaian Alam Sekitar Vietnam. 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 dan Holben, B. N. (1997). Kesan Aerosol pada Sinaran Ultraviolet Suria dan Smok Photochemical. Sains 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / sains.278.5339.827
  4. Hallquist, M., Munthe, J., Tao, M.H., Chak, W., Chan, K., Gao, J., et al (2016) Asap fotokimia di China: cabaran saintifik dan implikasi untuk polisi kualiti udara. Kajian Sains Kebangsaan. 3 (4): 401-403. Doi: 10.1093 / nsr / nww080
  5. 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., dan Wang, W:. kapasiti oksidatif radikal dan kimia dalam atmosfera tercemar Hong Kong dan rantau Pearl River Delta: analisis yang kabut fotokimia episod yang teruk, Atmos. Chem Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.