Ce cauzează formarea smogului. Ceață fotochimică sau smog. Lumina soarelui ca factor de risc

SMOG– un aerosol format din fum, ceață și praf. Cuvântul englezesc „smog” este un derivat al „smoke” - fum și „fog” - ceață. Locuitorii capitalei Angliei au fost primii care s-au confruntat cu problemele asociate cu poluarea aerului urban.

Cărbunele a fost ars în Londra încă din secolul al XIII-lea. Oamenii erau îngrijorați de mirosul vizibil - credeau că ar putea provoca diverse boli.

Când combustibilii fosili (cărbune sau hidrocarburi) sunt arse complet, se formează produse destul de inofensive - dioxid de carbon și apă, dar în condiții de lipsă de oxigen se formează monoxid de carbon otrăvitor. Dacă există și mai puțin oxigen, printre produșii de ardere apare carbonul (sub formă de funingine). La temperaturi scăzute și cantități scăzute de oxigen, distrugerea hidrocarburilor poate fi însoțită de izomerizarea și policondensarea acestora, ducând la formarea hidrocarburilor aromatice policiclice, inclusiv a benzopirenului, care are proprietăți cancerigene.

Poluarea aerului poate fi cauzată și de impuritățile conținute în combustibil, în primul rând compușii cu sulf. Conținutul său în unii cărbuni poate ajunge la 6%. Când un astfel de combustibil este ars, se formează dioxid de sulf. Prin dizolvarea în picăturile de apă care se condensează în jurul particulelor de fum, dioxidul de sulf își scade semnificativ pH-ul. Ceața acidă este periculoasă pentru sănătate; are un efect dăunător asupra plantelor și animalelor și provoacă distrugerea metalelor și a materialelor de construcție.

Funinginea și dioxidul de sulf, formate direct din arderea combustibilului, sunt poluanți primari ai aerului. În condițiile umede și cu ceață caracteristice iernii Londrei, acestea au devenit cauzele smog-ului prelungit, ducând la creșterea bolilor pulmonare. De-a lungul timpului, smogul a devenit comun în alte orașe mari și centre industriale.

Distribuția poluării aerului depinde în mare măsură de fenomenele meteorologice și climatice. Vânturile cresc rata de dispersie și amestecare, iar curenții de aer direcționați de la sol transportă poluanți în atmosfera superioară. Cu toate acestea, pot apărea condiții în care straturile atmosferice devin foarte stabile. Apoi, poluarea, în loc să se deplaseze în straturile superioare ale atmosferei, rămâne aproape de suprafața pământului. O stare neobișnuită a atmosferei în care temperatura aerului din troposferă nu scade odată cu înălțimea se numește inversiune. Acest lucru face ca aerul mai rece să stea sub aerul mai cald și să nu se ridice și să se disipeze în atmosferă. Sub „acoperișul” aerului cald, poluanții se acumulează în cantități atât de mari încât devin periculoși pentru sănătate.

Primul caz de poluare a aerului înregistrat oficial și care a avut consecințe grave a fost smogul din orașul Donora (SUA) în 1948. În 36 de ore, s-au înregistrat două duzini de decese, sute de locuitori s-au simțit foarte rău. Patru ani mai târziu, în decembrie 1952, la Londra a avut loc un incident și mai tragic. Peste 4.000 de oameni au murit în cinci zile din cauza poluării aerului. Deși smog sever a fost observat în Londra și în alte orașe de mai multe ori în anii următori, din fericire, asemenea consecințe catastrofale nu au mai apărut.

Tranziția de la cărbune la combustibili cu hidrocarburi a redus riscul de poluare a aerului cu particulele de funingine. Au apărut însă noi tipuri de poluare, atât primară, cât și secundară, rezultate din reacțiile poluanților primari cu combustibilul nears și oxigenul din aer. Reacțiile chimice care conduc la formarea poluanților secundari au loc cel mai eficient în lumina soarelui, motiv pentru care poluarea aerului rezultată se numește smog fotochimic. A fost observat pentru prima dată în Los Angeles (SUA) în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Apariția smogului fotochimic este asociată cu dezvoltarea rapidă a transportului rutier.

În condițiile de temperatură ridicată în care combustibilul este ars într-un motor de mașină, începe interacțiunea dintre oxigen și azot, care fac parte din aerul atmosferic. Oxigenul atomic format în timpul disocierii moleculelor de oxigen este capabil să divizeze o moleculă de azot relativ inert, inițiind o reacție în lanț:

O + N2 = NO + N

N + O2 = NO + O

Ca urmare, în gazele de eșapament apare monoxidul de azot, care, odată eliberat în atmosferă, este oxidat de oxigenul atmosferic, transformându-se în dioxid de azot. Dioxidul de azot brun este activ fotochimic. Absorbând lumina, disociază:

Astfel, în aer apare un atom de oxigen reactiv, care poate reacționa pentru a forma ozon:

Prezența ozonului este cea mai caracteristică caracteristică a smogului fotochimic. Nu se formează în timpul arderii combustibilului, ci este un poluant secundar. Cu proprietăți oxidante puternice, ozonul are un efect dăunător asupra sănătății umane și distruge multe materiale, în primul rând cauciucul.

În plus, în smog fotochimic apar reacții între oxizii de azot și compușii organici nearse. Printre produsele unor astfel de reacții există multe substanțe cancerigene.

Diferențele dintre „smogul umed” cauzat de arderea cărbunelui în Londra și „smogul uscat” cauzat de emisiile auto din Los Angeles sunt prezentate în tabel.

Comparație între smogul din Los Angeles și Londra

COMPARAȚIA FUMULUI DIN LOS ANGELES ȘI LONDRA
Caracteristică	Los Angeles	Londra
Temperatura aerului	De la 24 la 32 ° C	De la -1 la 4°C
Umiditate relativă	<70%	85% (+ ceață)
Inversarea temperaturii	La o altitudine de 1000 m	La o altitudine de câteva sute de metri
Viteza vântului	< 3м/с	Fără vânt
Vizibilitate	<0,8–1,6 км	<30 м
Luni de apariție cea mai frecventă	august sept	Decembrie - ianuarie
Combustibili de bază	Benzină	Cărbune (și benzină)
Componentele principale	O 3, NO, NO 2, CO, materie organică	Particule fine, CO, compuși ai sulfului
Tipul de reacții chimice	Oxidare	Recuperare
Timp de condens maxim	Amiază	Dimineata devreme
Principalele efecte asupra sănătății	Iritația ochilor, probleme de respirație	Iritarea căilor respiratorii
Cele mai multe materiale deteriorate	Cauciuc	Fier, beton

În marile orașe ale țării noastre în urmă cu trei decenii, mașinile nu erau principala sursă de poluare a aerului. În zilele noastre, problemele de mediu ale transportului cu motor în marile orașe rusești au devenit o problemă serioasă. Astfel, emisiile auto la Moscova și Sankt Petersburg se ridică la sute de mii de tone pe an. Transportul cu motor a ocupat cu încredere primul loc printre toate celelalte surse de poluare a aerului. Prin urmare, la Moscova, Sankt Petersburg și alte orașe mari, smogul devine un vizitator frecvent, mai ales pe vreme calmă.

Pentru a preveni smog-ul, este necesară îmbunătățirea motoarelor auto și purificarea eficientă a gazelor de eșapament. Cantitatea de monoxid de carbon produsă de motoarele auto poate fi redusă prin arderea acestuia în dioxid de carbon mai puțin periculos. Creșterea proporției de aer din amestecul combustibil ajută la reducerea emisiilor nu numai de CO, ci și de hidrocarburi nearse. Cele mai eficiente sunt convertizoarele catalitice, în care monoxidul de carbon și hidrocarburile nearse sunt oxidate în dioxid de carbon și apă, iar oxizii de azot sunt reduși la azot molecular. Din păcate, postcombustibile catalitice nu pot fi folosite la realimentarea unei mașini cu benzină cu plumb. O astfel de benzină conține compuși de plumb care otrăvește ireversibil catalizatorul. Din păcate, benzina cu plumb este încă folosită pe scară largă la noi.

Pentru a reduce emisiile de dioxid de sulf, compușii de sulf sunt mai întâi îndepărtați din ulei, iar gazele de ardere sunt purificate în continuare. Eliberarea de compuși ai sulfului în atmosferă poate fi redusă și prin arderea combustibilului solid într-un pat fluidizat. Emisiile de particule de la centralele termice sunt reduse prin utilizarea unor precipitatoare electrostatice sau filtre de aer cu vid.

În unele orașe, inclusiv Moscova, un rol important în prevenirea smog-ului îl reprezintă lupta împotriva incendiilor de pădure și turbă din pădurile din jur, care provoacă și apariția unei poluări persistente a aerului urban.

Din păcate, progresele în lupta împotriva anumitor tipuri de poluare a aerului nu au dus încă la dispariția smogului. Astfel, reducerea emisiilor nocive din gazele de eșapament auto pe unitatea de kilometraj este compensată de creșterea rapidă a numărului de vehicule, astfel încât nivelul general de poluare nu scade. Aparent, smogul va rămâne o problemă serioasă pentru locuitorii multor orașe mari pentru o lungă perioadă de timp.

Elena Savinkina

Ei bine, desigur! Toată lumea îl cunoaște pe Smaug!

Acest gigant viclean și grațios care suflă foc care a ars periferia Esgarothului și aproape l-a ucis pe bietul Bilbo. Numele său a apărut din sinteza cuvântului englezesc smoke - „fum” - și vechiul slav smok - dragon.

Hm. Crezi că nu este vorba deloc despre smog, ci despre smog? Dar adevărul este că aceasta este o problemă mai modernă.

Ce este smogul

Smog - poluare extrem de gravă a aerului cauzată de deșeurile industriale(substanțe chimice sau particule mici de funingine).

Prin definiție, este rezultatul activității umane. Dacă o astfel de poluare are loc ca urmare a unui dezastru natural, se numește „ceață”. Da, da, aceeași care se aduna peste Pământul de Mijloc.

Englezilor le place să se joace cu cuvintele. Au denumit fenomenul neplăcut combinând cuvintele fum (o știm deja) și ceață - ceață. În rusă se dovedește a fi „dyman” sau „thudy”.

Pentru o lungă perioadă de timpîn timpul revoluției industriale Cărbunele a fost vinovat de smog utilizat pe scară largă ca combustibil. Funingine și dioxid de sulf au intrat în atmosferă, formând nori de fum peste oraș.

Cu toate acestea, până la jumătatea secolului trecut, progresul a condus omenirea la crearea de substanțe și mai dăunătoare, iar oamenii de știință au început să vorbească despre un nou flagel.

Smogul fotochimic - ceața lumii interlope

Acest fenomen a fost descris pentru prima dată în anii 50 în California de chimistul olandez Arie Haagen-Smith. El și-a dat seama că substanțele din aer nu doar se amestecă mecanic, ci intră și în reacții chimice, formând noi compuși.

Principalele componente ale acestui aerobulion sunt gazele și aerosolii:

compuși volatili de natură organică (vapori din produse petroliere (kerosen, benzină), solvenți, insecticide);
compuși cu azot și sulf (oxizi, peroxizi);
ozon.

Acasă problema apare sub influența radiației solare.

Etape Procesele sunt:

Lumina ultravioletă transformă electronii moleculelor de oxigen (ozon și oxizi) într-o stare excitată.
Prin aceasta, accelerează semnificativ reacțiile de oxidare ale compușilor organici dispersați în aer.
Ca urmare a oxidării, aceste substanțe devin și mai dăunătoare mediului.

Deoarece radiația ultravioletă este principalul factor declanșator, Pentru formarea smogului fotochimic, este nevoie de vreme calmă și senină. Orașele mari situate în goluri și înconjurate de munți sunt deosebit de susceptibile la aceasta.

Țările cu industrie și transport dezvoltate suferă cel mai mult: toate statele nord-americane, Japonia,.

Care este răul?

Smog provoacă iritații ale mucoaselor gură, nas, ochi, conjunctivită, reactii alergice, exacerbarea bolilor cronice(astm bronșic, psoriazis etc.), reduce imunitatea. Poate provoca otrăvire acută. Posibil provoacă cancer.

Similar bolile apar și la animale Mai mult, cu cât este mai mică (ca mărime și vârstă) creatura, cu atât este mai mare pericolul pentru ea.

Viața plantelor este perturbată, strugurii, cerealele, leguminoasele, sfecla și plantele de interior o tolerează deosebit de prost.

Obiectele din oraș sunt deteriorate: mai repede rugini metalice, cauciuc și fisuri de vopsea. Fibrele sintetice (și deci hainele, costumele speciale) se deteriorează.

Și acesta este Peter. Fara smog!

SMOG este un amestec de oxid de azot și compuși organici volatili care poluează aerul pe care îl respirăm. Și în combinație cu lumina soarelui, acest amestec este implicat în formarea stratului de ozon. După cum am scris anterior, ozonul poate fi atât benefic, cât și dăunător. In functie de inaltimea la care se formeaza.

Cum și-a primit numele SMOG?

Termenul „SMOG” a apărut pentru prima dată la Londra la începutul anilor 1900, folosit pentru a descrie combinația de fum și ceață care a acoperit adesea orașul. Potrivit mai multor surse, termenul a fost inventat de doctorul Henry Antoine de Vux în articolul său „Ceață și fum”, pe care l-a prezentat la o întâlnire despre sănătatea publică din iulie 1905.

Ceea ce descria doctorul era un amestec de fum și dioxid de sulf rezultat din arderea unor cantități mari de cărbune folosit pentru încălzirea locuințelor.

În zilele noastre, SMOG este o combinație de oxid de azot și alți poluanți.

Ce cauzează SMOG?

Există un număr mare de surse pentru formarea SMOG. Acestea includ gazele de eșapament ale mașinilor, gazele reziduale de la centrale și fabrici, bunuri de uz casnic (lacă de păr, vopsea, solvenți chimici). În orașele mari, principala cauză a SMOG sunt gazele de eșapament ale mașinilor.

Condițiile meteorologice, cum ar fi temperaturile ridicate ale aerului și vânturile calme, pot, de asemenea, agrava SMOG. În zilele însorite, SMOG devine mai gros, se scufundă mai jos până la pământ și poate dura câteva zile. Prin urmare, în zilele de vară, oamenii încearcă să părăsească orașele mari. Există cazuri când SMOG apare departe de sursa de poluare, ideea este că vântul poate transporta aer poluat pe distanțe lungi.

Unde este cel mai frecvent SMOG?

SMOG există în fiecare oraș important din lume, de la Mexico City până la Beijing. În Statele Unite, smogul apare în cea mai mare parte a Californiei, de la San Francisco la San Diego, Washington, D.C. și sudul Maine. În Rusia - în orașele Moscova, Ekaterinburg și Norilsk.

Care sunt consecințele SMOG?

SMOG constă dintr-un număr mare de poluanți care sunt dăunători sănătății umane. Este periculos pentru animale și plante. La om, SMOG poate provoca (sau agrava) astm bronșic, bronșită cronică, emfizem, precum și iritarea ochilor și scăderea imunității.

SMOG poate provoca daune materiale dacă culturile sunt distruse din cauza acestuia.

Cine este expus cel mai mare risc?

Oricine alege să facă mișcare în aer liber este în pericol, mai ales în orașele mari. Când face sport, o persoană respiră mai repede și mai profund, ceea ce permite aerului poluat să pătrundă adânc în plămâni;

Copii care se joacă pe stradă. Acest lucru este deosebit de periculos în timpul vacanței de vară, când SMOG este foarte gros. Copilul poate dezvolta probleme respiratorii;

Persoanele cu boli respiratorii. Aerul poluat complică bolile existente;

Persoane sensibile la ozon și poluare;

Persoane în vârstă cu sistem imunitar slăbit.

Cum să recunoști SMOG?

De fapt, smogul este o formă vizibilă de poluare, iar dacă apare SMOG în orașul tău, îl vei vedea. Arată ca o ceață densă. Este ușor de observat dacă privești spre orizont într-o zi însorită.

În plus, majoritatea orașelor măsoară concentrația de poluanți ai aerului și oferă rapoarte publice.

Calitatea aerului este măsurată printr-un sistem de monitorizare la nivel național, folosind AQI, care variază de la 0 la 500 de unități. Cu cât este mai mare WCI, cu atât situația într-o anumită locație este mai proastă.

un aerosol format din fum, ceață și praf. Cuvântul englezesc „smog” este un derivat de la „smoke” (fum) și „fog” (fog). Locuitorii capitalei Angliei au fost primii care s-au confruntat cu problemele asociate cu poluarea aerului urban.

Cărbunele a fost ars în Londra încă din secolul al XIII-lea. Oamenii erau îngrijorați de mirosul vizibil și credeau că ar putea provoca diverse boli.

O + N2 = NO + N

N + O2 = NO + O

Astfel, în aer apare un atom de oxigen reactiv, care poate reacționa pentru a forma ozon:

Prezența ozonului este semnul cel mai caracteristic al smogului fotochimic. Nu se formează în timpul arderii combustibilului, ci este un poluant secundar. Cu proprietăți oxidante puternice, ozonul are un efect dăunător asupra sănătății umane și distruge multe materiale, în primul rând cauciucul.

În plus, în smog fotochimic apar reacții între oxizii de azot și compușii organici nearse. Printre produsele unor astfel de reacții există multe substanțe cancerigene.

Diferențele dintre „smogul umed” cauzat de arderea cărbunelui în Londra și „smogul uscat” cauzat de emisiile auto din Los Angeles sunt prezentate în tabel.

COMPARAȚIA FUMULUI DIN LOS ANGELES ȘI LONDRA
Caracteristică	Los Angeles	Londra
Temperatura aerului	De la 24 la 32 ° C	De la -1 la 4°C
Umiditate relativă	<70%	85% (+ ceață)
Inversarea temperaturii	La o altitudine de 1000 m	La o altitudine de câteva sute de metri
Viteza vântului	< 3м/с	Fără vânt
Vizibilitate	<0,8–1,6 км	<30 м
Luni de apariție cea mai frecventă	august sept	Decembrie - ianuarie
Combustibili de bază	Benzină	Cărbune (și benzină)
Componentele principale	O 3, NO, NO 2, CO, materie organică	Particule fine, CO, compuși ai sulfului
Tipul de reacții chimice	Oxidare	Recuperare
Timp de condens maxim	Amiază	Dimineata devreme
Principalele efecte asupra sănătății	Iritația ochilor, probleme de respirație	Iritarea căilor respiratorii
Cele mai multe materiale deteriorate	Cauciuc	Fier, beton

Elena Savinkina

Opalovsky A.A. Planeta Pământ prin ochii unui chimist. M., Nauka, 1990
Revel P., Revel Ch. Habitatul nostru. În patru cărți (traducere din engleză). M., Mir, 1995
Chimie și societate(traducere din engleză). M., Mir, 1995
Dobrovolsky V.V. Bazele biogeochimiei. Manual manual pentru geogr., biol., geol., agricole. specialist. universități M., Mai sus scoala, 1998
Andruz J, Brimblecoomb P, Jickels T, Liss P. Introducere în chimia mediului(traducere din engleză) M., Mir, 1999

Reacțiile chimice care apar în aer duc la apariția de ceață fumurie cu particule de praf, gaze de eșapament, fum și funingine. Acest amestec sufocant de aer umed se numește smog(din engleza smoke - smoke, smoke, fume, smoke), sau ceață fotochimică. Principalele componente ale acestui amestec de gaze și particule de aerosoli de origine primară și secundară includ ozonul, oxizii de azot și sulf și numeroși compuși organici de natură peroxidică, numiți colectiv fotooxidanți.

Smog fotochimic, observat pentru prima dată în 1940. În Los Angeles. Smogul apare în orașele industriale ca urmare a reacțiilor fotochimice în anumite condiții: prezența în atmosferă a unei concentrații mari de oxizi de azot, hidrocarburi și alți poluanți, radiații solare intense și calm, sau schimburi de aer foarte slabe în stratul de sol cu un inversare puternică și crescută pentru cel puțin o zi. Vremea calmă stabilă, însoțită de obicei de inversiuni, este necesară pentru a crea concentrații mari de reactanți. Astfel de condiții sunt create mai des în iunie-septembrie și mai rar iarna. În timpul seninității prelungite, radiația solară determină descompunerea moleculelor de dioxid de azot pentru a forma oxid nitric și oxigen atomic. Oxigenul atomic și oxigenul molecular dau ozon. S-ar părea că acesta din urmă, oxidând oxidul de azot, ar trebui să se transforme din nou în oxigen molecular, iar oxidul de azot în dioxid. Dar asta nu se întâmplă. Oxidul de azot reacționează cu olefinele din gazele de eșapament, care se divid la legătura dublă și formează fragmente de molecule și exces de ozon. Ca urmare a disocierii continue, noi mase de dioxid de azot sunt descompuse și produc cantități suplimentare de ozon. Are loc o reacție ciclică, în urma căreia ozonul se acumulează treptat în atmosferă. Acest proces se oprește noaptea. La rândul său, ozonul reacționează cu olefinele. În atmosferă sunt concentrați diverși peroxizi, care împreună formează oxidanții caracteristici ceții fotochimice. Acestea din urmă sunt o sursă de așa-numiți radicali liberi, care sunt deosebit de reactivi.

Condiții pentru smog:

· cantități mari de praf și gaze pe care orașele le emit în aer; smog ceață fotochimică industrială
· existența pe termen lung a anticiclonilor, când poluanții se acumulează în straturile de suprafață ale atmosferei.

Tipuri de smog:

Smog umed de tip londonez- o combinație de ceață cu un amestec de deșeuri de fum și gaze din producție.

Smog de gheață în stil Alaskan- smogul format la temperaturi scăzute din aburul de la sistemele de încălzire și emisiile de gaze menajere.

Ceață de radiații- ceață care apare ca urmare a răcirii cu radiații a suprafeței pământului și a masei de aer umed de suprafață până la punctul de rouă.

De obicei, ceața de radiații apare noaptea în condiții anticiclon, cu vreme senină și o adiere ușoară.

Ceața de radiații apare adesea în condiții de inversare a temperaturii, ceea ce împiedică creșterea masei de aer.

O formă extremă de ceață de radiații, smogul, poate apărea în zonele industriale.

Smog uscat de tip Los Angeles- smogul rezultat în urma reacțiilor foto-chimice care apar în emisiile de gaze sub influența radiației solare; o ceață albăstruie persistentă de gaze corozive fără ceață.

Smog fotochimic- smog, a cărui cauză principală este considerată a fi evacuarea automobilelor.

Gazele de eșapament auto și emisiile poluante de la întreprinderi în condiții de inversare a temperaturii intră într-o reacție chimică cu radiația solară, formând ozon.

Smogul fotochimic poate provoca leziuni ale tractului respirator, vărsături, iritații oculare și letargie generală. În unele cazuri, smogul fotochimic poate conține compuși de azot, care cresc probabilitatea de cancer.

Anterior se credea că aceasta era o problemă în principal în capitala Marii Britanii din cauza ceților frecvente din Londra. Cu toate acestea, acum locuitorii din Mexico City, Roma, Paris, Moscova, Paris, Los Angeles, New York și alte orașe din Europa și America sunt adesea sufocați de smog. Datorită efectelor lor fiziologice asupra organismului uman, sunt extrem de periculoase pentru sistemele respirator și circulator și adesea provoacă deces prematur la locuitorii urbani cu sănătate precară.

Organizația Mondială a Sănătății ONU (OMS) a stabilit o concentrație maximă admisă de 120 de părți pe miliard, deși această cifră este adesea depășită, iar în California atinge valori de vârf de 600 de părți pe miliard. Un conținut de 300 de părți la 1 miliard este suficient pentru a provoca iritații la nivelul ochilor și mucoaselor laringelui și nazofaringelui. În același timp, și concentrațiile mai mici pot dăuna grav fructelor pomilor de citrice.