Đặc điểm quang hóa khói, nguyên nhân và ảnh hưởng

các sương mù quang hóa Đó là một màn sương mù dày đặc được hình thành do các phản ứng hóa học của khí phát ra từ động cơ đốt trong ô tô. Những phản ứng này được trung gian bởi ánh sáng mặt trời và xảy ra trong tầng đối lưu, lớp khí quyển kéo dài từ 0 đến 10 km so với mặt đất. 

Từ sương mù xuất phát từ sự co lại của hai từ tiếng Anh: "sương mù ", có nghĩa là sương mù hoặc sương mù và "hút thuốc ", có nghĩa là khói. Việc sử dụng nó bắt đầu vào những năm 1950 để chỉ định một đám mây bao phủ thành phố London.

Sương khói được biểu hiện dưới dạng khói mù màu nâu vàng, gây ra bởi những giọt nước nhỏ rải rác trong khí quyển, chứa các phản ứng hóa học xảy ra giữa các chất ô nhiễm không khí.

Đám mây này rất phổ biến ở các thành phố lớn do ô tô tập trung cao và giao thông xe cộ dữ dội hơn, nhưng nó cũng đã lan sang các khu vực còn nguyên sơ, như Grand Canyon ở bang Arizona, Hoa Kỳ..

Rất thường xuyên, khói bụi có mùi đặc trưng, ​​khó chịu, do sự hiện diện của một số thành phần hóa học khí điển hình. Các sản phẩm trung gian và các hợp chất cuối cùng của các phản ứng gây ra khói bụi, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người, động vật, thực vật và một số vật liệu.

Chỉ số

• 1 Đặc điểm
  • 1.1 Một số phản ứng xảy ra trong tầng đối lưu
  • 1.2 Các chất ô nhiễm trong khí quyển sơ cấp và thứ cấp
  • 1.3 Sự hình thành ôzôn trong tầng đối lưu
• 2 nguyên nhân của sương mù quang hóa
• 3 Ảnh hưởng của khói bụi
• 4 tài liệu tham khảo

Tính năng

Một số phản ứng xảy ra trong tầng đối lưu

Một trong những đặc điểm khác biệt của bầu khí quyển Trái đất là khả năng oxy hóa của nó, do lượng oxy phân tử tương đối lớn (OR₂) có chứa (khoảng 21% thành phần của nó).

Cuối cùng, hầu như tất cả các khí thải vào khí quyển đều bị oxy hóa hoàn toàn trong không khí, và các sản phẩm cuối cùng của các quá trình oxy hóa này được lắng đọng trên bề mặt Trái Đất. Các quá trình oxy hóa này có tầm quan trọng sống còn để làm sạch và khử nhiễm không khí.

Các cơ chế của các phản ứng hóa học xảy ra giữa các chất ô nhiễm không khí rất phức tạp. Dưới đây là một bản trình bày đơn giản về chúng:

Các chất ô nhiễm trong khí quyển sơ cấp và thứ cấp

Các khí phát ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch trong động cơ ô tô chứa chủ yếu là oxit nitric (NO), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO)₂) và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC's).

Các hợp chất này được gọi là các chất ô nhiễm chính, vì thông qua các phản ứng hóa học qua trung gian ánh sáng (phản ứng quang hóa) tạo ra một loạt các sản phẩm được gọi là các chất ô nhiễm thứ cấp.

Về cơ bản, các chất gây ô nhiễm thứ cấp quan trọng nhất là nitơ dioxide (NO₂)  và ozon (O₃), đó là những khí ảnh hưởng nhất đến sự hình thành của khói bụi.

Sự hình thành ôzôn trong tầng đối lưu

Oxit nitric (NO) được sản xuất trong động cơ ô tô thông qua phản ứng giữa oxy và nitơ trong không khí ở nhiệt độ cao:

N₂ (g) + O₂ (g) →  2NO (g), trong đó (g) có nghĩa là ở trạng thái khí.

Oxit nitric một khi được giải phóng vào khí quyển bị oxy hóa thành nitơ dioxide (NO₂):

2NO (g) + O₂ (g) → 2NO₂ (g)

KHÔNG₂ trải nghiệm sự cố quang hóa qua trung gian ánh sáng mặt trời:

KHÔNG₂ (g) + hγ (ánh sáng) → NO (g) + O (g)

Oxy ở dạng nguyên tử là một loài cực kỳ phản ứng có thể bắt đầu nhiều phản ứng như sự hình thành của ozone (O₃):

O (g) + O₂ (g) → O₃ (g)

Ozone trong tầng bình lưu (tầng khí quyển nằm cách bề mặt trái đất từ ​​10 km đến 50 km) hoạt động như một thành phần bảo vệ sự sống trên Trái đất, hấp thụ bức xạ cực tím năng lượng cao từ mặt trời; nhưng trong tầng đối lưu tầng ozone có tác dụng rất có hại.

Nguyên nhân của sương mù quang hóa

Các con đường khác để hình thành ozone trong tầng đối lưu là các phản ứng phức tạp liên quan đến oxit nitơ, hydrocarbon và oxy.

Peroxyacetyl nitrate (PAN), một chất gây rách mạnh mẽ cũng gây khó thở, là một trong những hợp chất hóa học được tạo ra trong các phản ứng này..

Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi không chỉ đến từ hydrocarbon không bị đốt cháy trong động cơ đốt trong, mà từ một số nguồn, chẳng hạn như bay hơi dung môi và nhiên liệu, trong số những thứ khác..

Các VOC này cũng trải qua các phản ứng quang hóa phức tạp là nguồn ozone, axit nitric (HNO)₃) và các hợp chất hữu cơ bị oxy hóa một phần.

COV + NO + O₂ + Ánh sáng mặt trời → Hỗn hợp phức tạp: HNO_3, Ôi₃   và một số hợp chất hữu cơ

Tất cả các sản phẩm oxy hóa hợp chất hữu cơ này (rượu và axit cacboxylic) cũng dễ bay hơi và hơi của chúng có thể ngưng tụ thành những giọt chất lỏng tối thiểu được phân phối trong không khí dưới dạng sol khí, làm tán xạ ánh sáng mặt trời, làm giảm tầm nhìn. Theo cách này, một loại mạng che mặt hoặc sương mù xảy ra trong tầng đối lưu.

Ảnh hưởng của khói bụi

Các hạt bồ hóng hoặc sản phẩm carbon của quá trình đốt cháy, anhydrid sunfuric (SO₂) và chất gây ô nhiễm thứ cấp - axit sunfuric (H₂VẬY₄) -, cũng can thiệp vào việc sản xuất khói.

Ozone trong tầng đối lưu phản ứng với các liên kết đôi C = C trong các mô phổi, mô thực vật và động vật, gây ra thiệt hại nghiêm trọng. Ngoài ra, ozone có thể gây hư hỏng cho các vật liệu như lốp xe hơi, gây nứt vì những lý do tương tự.

Sương mù quang hóa gây ra các vấn đề nghiêm trọng về hô hấp, ho khan, kích thích mũi và họng, thở ngắn, đau ngực, viêm mũi, kích thích mắt, rối loạn chức năng phổi, giảm sức đề kháng với các bệnh truyền nhiễm đường hô hấp, lão hóa sớm mô phổi, viêm phế quản nặng, suy tim và tử vong.

Tại các thành phố như New York, London, Mexico City, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Warsaw, Prague, Stuttgart, Bắc Kinh, Thượng Hải, Seoul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Jakarta, Cairo, Manila, Karachi, được gọi là siêu đô thị, đỉnh điểm quan trọng của sương mù quang hóa là nguyên nhân của báo động và các biện pháp đặc biệt hạn chế lưu thông.

Một số nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng ô nhiễm gây ra bởi sulfur dioxide (SO)₂) và sunfat gây ra sự giảm sức đề kháng đối với ung thư vú và ung thư ruột kết ở các quần thể sống ở vĩ độ phía bắc.

Cơ chế được đề xuất để giải thích những sự thật này là khói bụi, bằng cách phân tán ánh sáng mặt trời tới tầng đối lưu, làm giảm bức xạ tia cực tím loại B (UV-B), cần thiết cho quá trình tổng hợp sinh hóa của vitamin D Vitamin D hoạt động như một tác nhân bảo vệ cho cả hai loại ung thư.

Theo cách này, chúng ta có thể thấy rằng sự dư thừa bức xạ cực tím của năng lượng cao rất có hại cho sức khỏe, nhưng sự thiếu hụt của loại bức xạ UV-B có tác hại.

Tài liệu tham khảo

1. Ashraf, A., Mông, A., Khalid, I., Alam, R. U., và Ahmad, S. R. (2018). Phân tích khói bụi và ảnh hưởng của nó đối với các bệnh bề mặt mắt được báo cáo: Một nghiên cứu trường hợp về sự kiện sương mù năm 2016 ở Lahore. Môi trường khí quyển. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
2. Bang, H.Q., Nguyễn, H.D., Vũ, K. và cộng sự. (2018). Mô hình hóa sương mù quang hóa sử dụng Mô hình vận chuyển hóa chất ô nhiễm không khí (TAPM-CTM) tại Thành phố Hồ Chí Minh, Mô hình & Đánh giá Môi trường Việt Nam. 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 và Holben, B. N. (1997). Tác động của aerosol đối với bức xạ tia cực tím mặt trời và sương mù quang hóa. Khoa học 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / khoa học.278.5339.827
4. Hallquist, M., Munthe, J., Tao, M.H., Chak, W., Chan, K., Gao, J., et al (2016) Sương mù quang hóa ở Trung Quốc: những thách thức khoa học và ý nghĩa đối với các chính sách chất lượng không khí. Tạp chí khoa học quốc gia. 3 (4): 401-403. Đổi: 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., và Wang, W.: Khả năng oxy hóa và hóa học triệt để trong bầu không khí ô nhiễm của khu vực đồng bằng sông Hồng và Pearl River: phân tích một đợt sương mù quang hóa nghiêm trọng, Atmos. Hóa học, 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.