Das photochemischer Smog Es ist ein dichter Nebel, der sich aufgrund der chemischen Reaktionen von Gasen bildet, die von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen ausgestoßen werden. Diese Reaktionen werden durch Sonnenlicht vermittelt und treten in der Troposphäre auf, einer Schicht der Atmosphäre, die sich von 0 bis 10 km über dem Boden erstreckt..
Das Wort Smog stammt aus der Kontraktion von zwei Wörtern in der englischen Sprache: "Nebel ", was bedeutet Nebel oder Nebel, und “Rauch ", was Rauch bedeutet. Seine Verwendung begann in den 1950er Jahren, um einen Dunst zu bezeichnen, der die Stadt London bedeckte.
Smog manifestiert sich als gelblich-bräunlich-grauer Dunst, der durch kleine Wassertropfen in der Atmosphäre entsteht, die die chemischen Produkte von Reaktionen enthalten, die zwischen Luftschadstoffen auftreten..
Dieser Dunst ist in Großstädten aufgrund der großen Konzentration von Autos und des intensivsten Fahrzeugverkehrs sehr häufig, hat sich aber auch auf unberührte Gebiete wie den Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ausgeweitet..
Sehr oft hat Smog aufgrund des Vorhandenseins einiger typischer gasförmiger chemischer Komponenten einen charakteristischen, unangenehmen Geruch. Die Zwischenprodukte und die Endverbindungen der Reaktionen, die Smog auslösen, beeinträchtigen die menschliche Gesundheit, Tiere, Pflanzen und einige Materialien erheblich.
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Eines der charakteristischen Merkmale der Erdatmosphäre des Planeten ist seine Oxidationskapazität aufgrund der großen relativen Menge an zweiatomigem molekularem Sauerstoff (O.zwei), dass es enthält (ungefähr 21% seiner Zusammensetzung).
Letztendlich werden praktisch alle in die Atmosphäre emittierten Gase in der Luft vollständig oxidiert, und die Endprodukte dieser Oxidationen lagern sich auf der Erdoberfläche ab. Diese Oxidationsprozesse sind für die Reinigung und Dekontamination der Luft von entscheidender Bedeutung.
Die Mechanismen chemischer Reaktionen zwischen Luftschadstoffen sind sehr komplex. Nachfolgend finden Sie eine vereinfachte Darstellung:
Die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe in Kraftfahrzeugmotoren freigesetzten Gase enthalten hauptsächlich Stickoxid (NO), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO)zwei) und flüchtige organische Verbindungen (VOC).
Diese Verbindungen werden als primäre Schadstoffe bezeichnet, da sie durch durch Licht vermittelte chemische Reaktionen (photochemische Reaktionen) eine Reihe von Produkten erzeugen, die als sekundäre Schadstoffe bezeichnet werden..
Grundsätzlich sind Stickstoffdioxid (NOzwei) und Ozon (O.3), die die Gase sind, die die Bildung von Smog am meisten beeinflussen.
Stickstoffmonoxid (NO) entsteht in Automotoren durch die Reaktion zwischen Sauerstoff und Stickstoff in der Luft bei hohen Temperaturen:
N.zwei (g) + O.zwei (g) → 2NO (g), wobei (g) im gasförmigen Zustand bedeutet.
Einmal in die Atmosphäre freigesetztes Stickoxid wird zu Stickstoffdioxid (NOzwei):
2NO (g) + O.zwei (g) → 2NOzwei (G)
Tut er nichtzwei durch Sonnenlicht vermittelte photochemische Zersetzung:
NICHTzwei (g) + hγ (Licht) → NO (g) + O (g)
Sauerstoff O in atomarer Form ist eine äußerst reaktive Spezies, die viele Reaktionen wie die Bildung von Ozon (O) auslösen kann3):
O (g) + O.zwei (g) → O.3 (G)
Ozon in der Stratosphäre (Schicht der Atmosphäre zwischen 10 km und 50 km über der Erdoberfläche) wirkt als Schutzkomponente des Lebens auf der Erde, da es energiereiche ultraviolette Strahlung der Sonne absorbiert. In der terrestrischen Troposphäre hat Ozon jedoch sehr schädliche Auswirkungen.
Andere Wege zur Bildung von Ozon in der Troposphäre sind komplexe Reaktionen, an denen Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und Sauerstoff beteiligt sind..
Eine der bei diesen Reaktionen entstehenden chemischen Verbindungen ist Peroxyacetylnitrat (PAN), ein starkes Tränenmittel, das auch Atembeschwerden verursacht..
Flüchtige organische Verbindungen stammen nicht nur aus Kohlenwasserstoffen, die nicht in Verbrennungsmotoren verbrannt werden, sondern auch aus verschiedenen Quellen, wie z. B. der Verdampfung von Lösungsmitteln und Kraftstoff..
Diese VOCs unterliegen auch komplexen photochemischen Reaktionen, die eine Quelle für Ozon, Salpetersäure (HNO) sind3) und teilweise oxidierte organische Verbindungen.
VOC's + NO + O.zwei + Sonnenlicht → Komplexe Mischung: HNO3, ODER3 und verschiedene organische Verbindungen
Alle diese organischen Verbindungen, Oxidationsprodukte (Alkohole und Carbonsäuren), sind ebenfalls flüchtig und ihre Dämpfe können zu winzigen Flüssigkeitströpfchen kondensieren, die in Form von Aerosolen in der Luft verteilt sind, die das Sonnenlicht streuen und die Sichtbarkeit verringern. Auf diese Weise entsteht in der Troposphäre eine Art Schleier oder Nebel..
Rußpartikel oder Kohlenstoffprodukt der Verbrennung, Schwefelsäureanhydrid (SOzwei) und der sekundäre Schadstoff Schwefelsäure (H.zweiSW4) -, auch an der Herstellung von Smog beteiligt.
Ozon in der Troposphäre reagiert mit den C = C-Doppelbindungen von Lungengewebe, pflanzlichem und tierischem Gewebe und verursacht schwere Schäden. Darüber hinaus kann Ozon Materialien wie Autoreifen beschädigen und aus den gleichen Gründen Risse verursachen..
Photochemischer Smog verursacht schwere Atemprobleme, Hustenanfälle, Nasen- und Rachenreizungen, kürzere Atmung, Brustschmerzen, Rhinitis, Augenreizungen, Lungenfunktionsstörungen, verminderte Resistenz gegen Infektionskrankheiten der Atemwege, vorzeitiges Altern des Lungengewebes, schwere Bronchitis, Herzinsuffizienz und Todesfälle.
In Städten wie New York, London, Mexiko-Stadt, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Warschau, Prag, Stuttgart, Peking, Shanghai, Seoul, Bangkok, Bombay, Kalkutta, Delhi, Jakarta, Kairo, Manila, Karatschi, genannt Megastädte, Die kritischen Spitzenepisoden des photochemischen Smogs waren Grund zur Besorgnis und zu besonderen Maßnahmen zur Einschränkung der Zirkulation.
Einige Forscher haben berichtet, dass Schwefeldioxid (SOzwei) und Sulfate führen in Populationen, die in den nördlichen Breiten leben, zu einer Verringerung der Resistenz gegen Brust- und Darmkrebs.
Der zur Erklärung dieser Tatsachen vorgeschlagene Mechanismus besteht darin, dass Smog durch Streuung des einfallenden Sonnenlichts auf die Troposphäre eine Abnahme der verfügbaren ultravioletten Typ B (UV-B) -Strahlung verursacht, die für die biochemische Synthese von Vitamin D erforderlich ist. Vitamin D wirkt als Schutz Mittel gegen beide Arten von Krebs.
Auf diese Weise können wir sehen, dass ein Überschuss an hochenergetischer ultravioletter Strahlung sehr gesundheitsschädlich ist, aber auch das Defizit an UV-B-Strahlung schädliche Auswirkungen hat..
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