ลักษณะของหมอกควันเคมีสาเหตุและผลกระทบ

หมอกควันเคมี มันเป็นหมอกหนาทึบที่เกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากเครื่องยนต์สันดาปของรถยนต์ ปฏิกิริยาเหล่านี้จะถูกสื่อโดยแสงแดดและเกิดขึ้นในโทรโพสเฟียร์, ชั้นของชั้นบรรยากาศที่ขยายจาก 0 ถึง 10 กม. เหนือพื้นดิน. 

หมอกควันคำมาจากการหดตัวของสองคำในภาษาอังกฤษ: "หมอก ", ซึ่งหมายถึงหมอกหรือหมอกและ "ควัน ", ซึ่งหมายถึงควัน การใช้งานเริ่มต้นขึ้นในปี 1950 เพื่อกำหนดหมอกควันปกคลุมเมืองลอนดอน.

หมอกควันมีลักษณะเป็นหมอกควันสีเหลืองอมเทาน้ำตาลเกิดจากละอองน้ำขนาดเล็กกระจายอยู่ในชั้นบรรยากาศซึ่งมีปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างมลพิษทางอากาศ.

หมอกควันนี้เป็นเรื่องธรรมดามากในเมืองใหญ่เนื่องจากมีรถยนต์จำนวนมากและมีการจราจรติดขัดมาก แต่ก็มีการแพร่กระจายไปยังพื้นที่ที่เคยเป็นเช่นบริสุทธิ์เช่นแกรนด์แคนยอนในรัฐแอริโซนาสหรัฐอเมริกา.

บ่อยครั้งหมอกควันมีลักษณะกลิ่นไม่พึงประสงค์เนื่องจากการปรากฏตัวขององค์ประกอบทางเคมีก๊าซทั่วไป ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางและสารประกอบสุดท้ายของปฏิกิริยาที่ก่อให้เกิดหมอกควันส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์สัตว์พืชและวัสดุบางอย่าง.

ดัชนี

• 1 ลักษณะ
  • 1.1 ปฏิกิริยาบางอย่างที่เกิดขึ้นในโทรโพสเฟียร์
  • 1.2 มลพิษในชั้นประถมศึกษาและมัธยมศึกษา
  • 1.3 การก่อตัวของโอโซนในโทรโพสเฟียร์
• 2 สาเหตุของหมอกควันจากแสงเคมี
• 3 ผลกระทบของหมอกควัน
• 4 อ้างอิง

คุณสมบัติ

ปฏิกิริยาบางอย่างที่เกิดขึ้นในโทรโพสเฟียร์

หนึ่งในคุณสมบัติที่โดดเด่นของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์โลกคือความสามารถในการออกซิไดซ์เนื่องจากออกซิเจนไดอะตอมมิกในปริมาณที่ค่อนข้างใหญ่ (หรือ₂) ที่มี (ประมาณ 21% ขององค์ประกอบ).

ในที่สุดก๊าซเกือบทั้งหมดที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศจะถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ในอากาศและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเกิดออกซิเดชั่นเหล่านี้จะถูกสะสมบนพื้นผิวโลก กระบวนการออกซิเดชั่นเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความสะอาดและปนเปื้อนในอากาศ.

กลไกของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างมลพิษทางอากาศมีความซับซ้อนมาก ด้านล่างนี้เป็นการนำเสนอที่เรียบง่ายของพวกเขา:

มลพิษในชั้นประถมศึกษาและมัธยมศึกษา

ก๊าซที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลในเครื่องยนต์รถยนต์ประกอบด้วยไนตริกออกไซด์ส่วนใหญ่ (NO), คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO), คาร์บอนไดออกไซด์ (CO)₂) และสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC's).

สารประกอบเหล่านี้เรียกว่ามลพิษหลักเนื่องจากผ่านปฏิกิริยาทางเคมีที่ถูกสื่อโดยแสง (ปฏิกิริยาทางเคมี) ผลิตชุดผลิตภัณฑ์ที่เรียกว่ามลพิษทุติยภูมิ.

โดยทั่วไปมลพิษทุติยภูมิที่สำคัญที่สุดคือไนโตรเจนไดออกไซด์₂)  และโอโซน (O₃) ซึ่งเป็นก๊าซที่มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของหมอกควันมากที่สุด.

การก่อตัวของโอโซนในโทรโพสเฟียร์

ไนตริกออกไซด์ (NO) ผลิตในเครื่องยนต์รถยนต์ผ่านปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศที่อุณหภูมิสูง:

ยังไม่มีข้อความ₂ (g) + O₂ (g) →  2NO (g) โดยที่ (g) หมายถึงอยู่ในสถานะก๊าซ.

ไนตริกออกไซด์เมื่อถูกปลดปล่อยสู่บรรยากาศจะถูกออกซิไดซ์เป็นไนโตรเจนไดออกไซด์₂):

2NO (g) + O₂ (g) → 2NO₂ (G)

NO₂ สัมผัสกับการสลายสารเคมีด้วยแสง:

NO₂ (g) + hγ (light) →ไม่ (g) + O (g)

ออกซิเจนในรูปแบบอะตอมเป็นสายพันธุ์ที่มีปฏิกิริยาตอบสนองสูงมากซึ่งสามารถเริ่มปฏิกิริยาหลายอย่างเช่นการก่อตัวของโอโซน (O₃):

O (g) + O₂ (g) → O₃ (G)

โอโซนในสตราโตสเฟียร์ (ชั้นบรรยากาศระหว่าง 10 กม. ถึง 50 กม. เหนือพื้นผิวโลก) ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบป้องกันชีวิตบนโลกดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ แต่ในโอโซนโทรโพสเฟียร์บกมีผลอันตรายมาก.

สาเหตุของหมอกควันจากแสงเคมี

เส้นทางอื่นสำหรับการก่อตัวของโอโซนในโทรโพสเฟียร์คือปฏิกิริยาที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับไนโตรเจนออกไซด์, ไฮโดรคาร์บอนและออกซิเจน.

Peroxyacetyl ไนเตรต (PAN) ซึ่งเป็นสารที่ก่อให้เกิดการฉีกขาดที่มีประสิทธิภาพที่ยังทำให้เกิดความยากลำบากในการหายใจเป็นหนึ่งในสารประกอบทางเคมีที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเหล่านี้.

สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายไม่ได้มาจากไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ได้ถูกเผาในเครื่องยนต์สันดาปภายใน แต่มาจากหลายแหล่งเช่นการระเหยของตัวทำละลายและเชื้อเพลิงเป็นต้น.

สารระเหยเหล่านี้ยังพบปฏิกิริยาโฟโตเคมีที่ซับซ้อนซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของโอโซน, กรดไนตริก (HNO)₃) และสารประกอบอินทรีย์ที่ถูกออกซิไดซ์บางส่วน.

COV's + NO + O₂ + แสงแดด→ส่วนผสมที่ซับซ้อน: HNO_3, O₃   และสารประกอบอินทรีย์หลายชนิด

สารประกอบอินทรีย์ทั้งหมดเหล่านี้ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่น (แอลกอฮอล์และกรดคาร์บอกซิลิก) ก็ระเหยได้และไอระเหยของพวกมันสามารถรวมตัวเป็นหยดของเหลวน้อยที่สุดที่กระจายอยู่ในอากาศในรูปแบบของละอองลอยซึ่งกระจายแสงแดด ด้วยวิธีนี้ม่านหรือหมอกชนิดหนึ่งเกิดขึ้นในโทรโพสเฟียร์.

ผลกระทบของหมอกควัน

อนุภาคของเขม่าหรือผลิตภัณฑ์คาร์บอนจากการเผาไหม้, ซัลฟูริกแอนไฮไดรด์ (SO₂) และมลพิษทุติยภูมิ - กรดซัลฟิวริก (H₂SW₄) - ยังแทรกแซงการผลิตหมอกควัน.

โอโซนในโทรโพสเฟียร์จะทำปฏิกิริยากับพันธะคู่ C = C ในเนื้อเยื่อปอดเนื้อเยื่อพืชและสัตว์ทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรง นอกจากนี้โอโซนยังสามารถสร้างความเสียหายให้กับวัสดุเช่นยางรถยนต์ทำให้เกิดการแตกร้าวด้วยเหตุผลเดียวกัน.

Photochemical smog ทำให้เกิดปัญหาระบบทางเดินหายใจอย่างรุนแรง, อาการไอ, ระคายเคืองจมูกและลำคอ, หายใจสั้นลง, เจ็บหน้าอก, โรคจมูกอักเสบ, ระคายเคืองต่อตา, ความผิดปกติของปอด, ความต้านทานต่อโรคติดเชื้อทางเดินหายใจลดลง เนื้อเยื่อปอด, หลอดลมอักเสบรุนแรง, หัวใจล้มเหลวและความตาย.

ในเมืองต่าง ๆ เช่นนิวยอร์กลอนดอนเม็กซิโกซิตี้แอตแลนต้าดีทรอยต์ซอลท์เลคซิตี้วอร์ซอปรากสตุ๊ตการ์ตปักกิ่งเซี่ยงไฮ้โซลกรุงเทพกรุงเทพบอมเบย์กัลกัตตานิวเดลีจาการ์ตาไคโรมะนิลาการาจี มหานคร, จุดสูงสุดที่สำคัญของหมอกควันจากโฟโตเคมีได้ก่อให้เกิดการเตือนภัยและมาตรการพิเศษของการ จำกัด การไหลเวียน.

นักวิจัยบางคนรายงานว่ามลพิษที่เกิดจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO)₂) และซัลเฟตทำให้ความต้านทานต่อมะเร็งเต้านมและลำไส้ใหญ่ลดลงในประชากรที่อาศัยอยู่ในละติจูดตอนเหนือ.

กลไกที่แนะนำให้อธิบายข้อเท็จจริงเหล่านี้คือหมอกควันจากแสงแดดที่ตกกระทบบนโทรโพสเฟียร์ทำให้เกิดการลดลงของรังสีอุลตร้าไวโอเลตชนิด B (UV-B) ซึ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวเคมีของวิตามิน วิตามินดีทำงานเป็นตัวป้องกันสำหรับมะเร็งทั้งสองชนิด.

ด้วยวิธีนี้เราจะเห็นว่าส่วนเกินของรังสีอัลตราไวโอเลตของพลังงานสูงเป็นอันตรายต่อสุขภาพ แต่การขาดรังสีประเภท UV-B มีผลกระทบที่เป็นอันตราย.

การอ้างอิง

1. Ashraf, A. , Butt, A. , Khalid, I. , Alam, R. U. และ Ahmad, S. R. (2018) การวิเคราะห์หมอกควันและผลกระทบที่มีต่อโรคผิวหนังบริเวณดวงตารายงาน: กรณีศึกษาเหตุการณ์หมอกควันในปี 2559 ที่ละฮอร์ สภาพแวดล้อมบรรยากาศ doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
2. บาง, H.Q. , เหงียน, H.D. , Vu, K. และคณะ (2018) การจำลองแบบหมอกควันแบบโฟโตเคมีโดยใช้แบบจำลองการขนส่งสารมลพิษทางอากาศ (TAPM-CTM) ในเมืองโฮจิมินห์, แบบจำลองและการประเมินสิ่งแวดล้อมของเวียดนาม 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 และ Holben, B. N. (1997) ผลกระทบของละอองลอยที่มีต่อรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์และหมอกควันจากแสง วิทยาศาสตร์ 278 (5339): 827-830 Doi: 10.1126 / วิทยาศาสตร์ 2678.5339.827
4. Hallquist, M. , Munthe, J. , Tao, M.H. , Chak, W. , Chan, K. , Gao, J. , et al (2016) หมอกควันเคมีในจีน: ความท้าทายและผลกระทบทางวิทยาศาสตร์สำหรับนโยบายคุณภาพอากาศ ทบทวนวิทยาศาสตร์แห่งชาติ 3 (4): 401-403 ดอย: 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. และ Wang, W.: ความสามารถในการเกิดออกซิเดชันและเคมีรุนแรงในบรรยากาศที่มีมลภาวะของภูมิภาคฮ่องกงและสามเหลี่ยมปากแม่น้ำเพิร์ล: การวิเคราะห์ตอนหมอกควันเคมีอย่างรุนแรง กฎระเบียบ Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2559.