- karakteristikleri
- Troposferde meydana gelen bazı reaksiyonlar
- Birincil ve ikincil hava kirleticiler
- Troposferde ozon oluşumu
- Fotokimyasal duman nedenleri
- Sisin etkileri
- Referanslar
Fotokimyasal duman Otomobillerin yanmalı motorların gazların kimyasal reaksiyonlar nedeniyle oluşan yoğun bir sis olduğu. Bu reaksiyonlara güneş ışığı aracılık eder ve troposferde, yerin 0 ila 10 km yukarısında uzanan bir atmosfer tabakası meydana gelir.
Smog kelimesi İngilizcede iki kelimenin kısaltılmasından gelir: sis veya sis anlamına gelen "sis" ve duman anlamına gelen "duman". 1950'lerde Londra şehrini kaplayan bir pus belirlemek için kullanımı başladı.
Şekil 1. ABD, Salt Lake City'deki fotokimyasal duman. Kaynak: Eltiempo10, Wikimedia Commons'tan
Duman, hava kirleticileri arasında meydana gelen reaksiyonların kimyasal ürünlerini içeren atmosferde dağılmış küçük su damlalarından kaynaklanan sarımsı kahverengimsi grimsi bir pus olarak kendini gösterir.
Bu pus, yüksek araba yoğunluğu ve daha yoğun araç trafiği nedeniyle büyük şehirlerde çok yaygındır, ancak aynı zamanda ABD'nin Arizona eyaletindeki Büyük Kanyon gibi bozulmamış alanlara da yayılmıştır.
Çoğu zaman, duman, bazı tipik gaz halindeki kimyasal bileşenlerin varlığından dolayı karakteristik, hoş olmayan bir kokuya sahiptir. Sis oluşumuna neden olan reaksiyonların ara ürünleri ve nihai bileşikleri insan sağlığını, hayvanları, bitkileri ve bazı malzemeleri ciddi şekilde etkiler.
karakteristikleri
Troposferde meydana gelen bazı reaksiyonlar
Dünya gezegeninin atmosferinin ayırt edici özelliklerinden biri, içerdiği yüksek miktarda diatomik moleküler oksijen (O 2 ) (bileşiminin yaklaşık% 21'i) nedeniyle oksitleme kapasitesidir .
Nihayetinde, atmosfere salınan hemen hemen tüm gazlar havada tamamen oksitlenir ve bu oksidasyonların son ürünleri Dünya yüzeyinde birikir. Bu oksidasyon süreçleri havayı temizlemek ve dekontamine etmek için hayati öneme sahiptir.
Hava kirleticileri arasında meydana gelen kimyasal reaksiyon mekanizmaları çok karmaşıktır. Aşağıda bunların basitleştirilmiş bir açıklaması var:
Birincil ve ikincil hava kirleticiler
Araba motorlarında fosil yakıtların yanmasıyla ortaya çıkan gazlar esas olarak nitrik oksit (NO), karbon monoksit (CO), karbondioksit (CO 2 ) ve uçucu organik bileşikler (VOC'ler) içerir.
Bu bileşikler, ışığın aracılık ettiği kimyasal reaksiyonlar (fotokimyasal reaksiyonlar) yoluyla ikincil kirleticiler adı verilen bir dizi ürün ürettikleri için birincil kirleticiler olarak adlandırılır.
Temel olarak, en önemli ikincil kirleticiler , duman oluşumunu en çok etkileyen gazlar olan nitrojen dioksit (NO 2 ) ve ozondur (O 3 ).
Troposferde ozon oluşumu
Nitrik oksit (NO), yüksek sıcaklıklarda havadaki oksijen ve nitrojenin reaksiyona girmesiyle otomobil motorlarında üretilir:
N 2 (g) + O 2 (g) → 2NO (g), burada (g) gaz halindeki anlamına gelir.
Nitrik oksit atmosfere salındığında nitrojen dioksite (NO 2 ) oksitlenir :
2NO (g) + O 2 (g) → 2NO 2 (g)
NO 2 , güneş ışığının aracılık ettiği fotokimyasal ayrışmaya uğrar:
NO 2 (g) + hγ (ışık) → NO (g) + O (g)
Atomik formdaki Oksijen O, ozon oluşumu (O 3 ) gibi birçok reaksiyonu başlatabilen son derece reaktif bir türdür :
O (g) + O 2 (g) → O 3 (g)
Stratosferdeki ozon (atmosferin dünya yüzeyinden 10 km ile 50 km yukarısı arasındaki katman), güneşten gelen yüksek enerjili ultraviyole radyasyonu emdiği için Dünya üzerindeki yaşamın koruyucu bir bileşeni olarak çalışır; ancak karasal troposferde ozonun çok zararlı etkileri vardır.
Şekil 2. New York'taki Smog. Kaynak: Wikipedia Commons
Fotokimyasal duman nedenleri
Troposferde ozon oluşumunun diğer yolları, nitrojen oksitleri, hidrokarbonları ve oksijeni içeren karmaşık reaksiyonlardır.
Bu reaksiyonlarda oluşan kimyasal bileşiklerden biri de güçlü bir gözyaşı ajanı olan peroksiasetil nitrattır (PAN), nefes almada da zorluğa neden olur.
Uçucu organik bileşikler yalnızca içten yanmalı motorlarda yanmayan hidrokarbonlardan değil, diğerlerinin yanı sıra çözücülerin ve yakıtların buharlaşması gibi çeşitli kaynaklardan gelir.
Bu VOC'ler ayrıca bir ozon, nitrik asit (HNO 3 ) ve kısmen oksitlenmiş organik bileşikler kaynağı olan karmaşık fotokimyasal reaksiyonlara maruz kalır .
VOC'ler + NO + O 2 + Güneş ışığı → Karmaşık karışım: HNO 3, O 3 ve çeşitli organik bileşikler
Tüm bu organik bileşikler, oksidasyon ürünleri (alkoller ve karboksilik asitler) da uçucudur ve buharları havada aerosol şeklinde dağılan minik sıvı damlacıklar halinde yoğunlaşarak güneş ışığını dağıtır ve görünürlüğü azaltır. Bu şekilde troposferde bir tür örtü veya sis oluşur.
Sisin etkileri
Yanma ile üretilen kurum veya karbon parçacıkları, sülfürik anhidrit (SO 2 ) ve ikincil kirletici - sülfürik asit (H 2 SO 4 ) - duman üretiminde de rol oynar .
Troposferdeki ozon, akciğer dokularında, bitki ve hayvan dokularındaki C = C çift bağlarıyla reaksiyona girerek ciddi hasara neden olur. Ek olarak, ozon otomobil lastikleri gibi malzemelere zarar vererek aynı nedenlerle çatlamalara neden olabilir.
Fotokimyasal duman, ciddi solunum problemlerinin, öksürük nöbetlerinin, burun ve boğaz tahrişinin, daha kısa nefes almanın, göğüs ağrısı, rinit, göz tahrişinin, akciğer fonksiyon bozukluğunun, solunum yolu enfeksiyon hastalıklarına direnç azalmasının, erken yaşlanmanın nedenidir. akciğer dokuları, şiddetli bronşit, kalp yetmezliği ve ölüm.
New York, Londra, Mexico City, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Varşova, Prag, Stuttgart, Pekin, Şangay, Seul, Bangkok, Bombay, Kalküta, Delhi, Cakarta, Kahire, Manila, Karaçi gibi şehirlerde Megakentlerde, kritik fotokimyasal duman olaylarının zirve noktası alarma ve dolaşımı kısıtlamak için özel önlemlere neden olmuştur.
Bazı araştırmacılar, kükürt dioksit (SO 2 ) ve sülfatların neden olduğu kirlenmenin , kuzey enlemlerinde yaşayan popülasyonlarda kasılan meme ve kolon kanserine karşı direncin azalmasına neden olduğunu bildirmişlerdir.
Bu gerçekleri açıklamak için önerilen mekanizma, dumanın troposfer üzerine gelen güneş ışığını dağıtarak, D vitamini biyokimyasal sentezi için gerekli olan mevcut ultraviyole tip B (UV-B) radyasyonunda bir azalmaya neden olmasıdır. D vitamini, her iki kanser türüne karşı koruyucu bir ajan olarak çalışır.
Böylelikle fazla yüksek enerjili ultraviyole radyasyonun sağlığa çok zararlı olduğunu ancak UV-B radyasyon eksikliğinin de zararlı etkileri olduğunu görebiliriz.
Referanslar
- Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, RU ve Ahmad, SR (2018). Smog analizi ve rapor edilen oküler yüzey hastalıkları üzerindeki etkisi: Lahor'un 2016 sis olayına ilişkin bir vaka çalışması. Atmosferik Ortam. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
- Bang, HQ, Nguyen, HD, Vu, K. ve diğerleri. (2018). Ho Chi Minh City, Vietnam Çevresel Modelleme ve Değerlendirmesinde Hava Kirliliği Kimyasal Taşıma Modeli (TAPM-CTM) Kullanılarak Fotokimyasal Smog Modellemesi. 1: 1-16. doi.org/10.1007/s10666-018-9613-7
- Dickerson, RR, Kondragunta, S., Stenchikov, G., Civerolo, KL, Doddridge, B.G ve Holben, BN (1997). Aerosollerin Güneş Ultraviyole Radyasyonu ve Fotokimyasal Duman Üzerindeki Etkisi. Bilim. 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / science.278.5339.827
- Hallquist, M., Munthe, J., Tao, MH, Chak, W., Chan, K., Gao, J., ve diğerleri (2016) Çin'deki fotokimyasal duman: hava kalitesi politikaları için bilimsel zorluklar ve çıkarımlar. Ulusal Bilim İncelemesi. 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., ve Wang, W: Hong Kong ve Pearl River Delta bölgesinin kirli atmosferinde oksidatif kapasite ve radikal kimya: şiddetli bir fotokimyasal duman bölümünün analizi, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.