スモッグの光化学的特性、原因および影響



の 光化学スモッグ 自動車の燃焼機関から放出されるガスの化学反応によって形成されるのは濃霧です。これらの反応は日光によって仲介され、対流圏、地上0から10 kmに及ぶ大気の層で起こります. 

スモッグという言葉は、英語の2つの単語が収縮したことに由来しています。霧」, それは霧や霧を意味します」たばこを吸う」, それは煙を意味します。その使用は1950年代にロンドンの街を覆っている霞を指定するために始まりました.

スモッグは、大気中に散在する小さな水滴が原因で、黄色がかった灰色がかった茶色がかった濁りとして現れます。.

このヘイズは、自動車の集中度が高く、車の通行が激しいため、大都市では非常に一般的ですが、米国アリゾナ州のグランドキャニオンなど、手付かずの場所にも広がっています。.

非常に頻繁に、スモッグはいくつかの典型的なガス状化学成分の存在のために、特徴的な不快な臭いを有する。スモッグの原因となる反応の中間生成物および最終化合物は、人の健康、動物、植物および一部の物質に深刻な影響を及ぼす.

索引

  • 1特徴
    • 1.1対流圏で起こるいくつかの反応
    • 1.2一次および二次大気汚染物質
    • 1.3対流圏におけるオゾン形成
  • 2光化学スモッグの原因
  • 3スモッグの影響
  • 4参考文献

特徴

対流圏で起こるいくつかの反応

惑星地球の大気の際立った特徴の1つは、二原子分子酸素（OR）の相対量が多いために、その酸化能力です。2）含有（その組成の約21％）.

最終的には、大気中に放出されるほとんどすべてのガスは空気中で完全に酸化され、これらの酸化の最終生成物は地球の表面に堆積します。これらの酸化プロセスは空気をきれいにし、除染するために非常に重要です。.

大気汚染物質間で起こる化学反応のメカニズムは非常に複雑です。以下はそれらの簡単な説明です。

一次および二次大気汚染物質

自動車エンジンの化石燃料の燃焼によって発生するガスは、主に一酸化窒素（NO）、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO）を含みます。2）および揮発性有機化合物（VOC）.

これらの化合物は、光によって媒介される化学反応（光化学反応）を通して二次汚染物質と呼ばれる一連の生成物を生成するので、一次汚染物質と呼ばれます.

基本的に、最も重要な二次汚染物質は二酸化窒素（NO）です。2）  そしてオゾン（O3）、スモッグの形成に最も影響を与えるガスです.

対流圏におけるオゾン形成

一酸化窒素（NO）は、高温で空気中の酸素と窒素との間の反応を通じて自動車エンジンで生成されます。

N2 （g）+ O2 （g）→  2NO（g）、（g）は気体状態を意味します.

大気中に放出された一酸化窒素は二酸化窒素（NO）に酸化されます2）：

2NO（g）+ O2 （g）→2NO2 （g）

いいえ2 日光によって媒介される光化学分解を経験する：

いいえ2 （g）+hγ（光）→NO（g）+ O（g）

原子状の酸素は、オゾンの生成など、多くの反応を起こす可能性がある極めて反応性の高い化学種です。3）：

O（g）+ O2 （g）→○3 （g）

成層圏のオゾン（地球の表面から10 km〜50 km上の大気の層）は、地球上の生命を保護する要素として働き、太陽からの高エネルギー紫外線を吸収します。しかし、地球の対流圏ではオゾンは非常に有害な影響を及ぼします.

光化学スモッグの原因

対流圏におけるオゾンの形成に関する他の経路は、窒素酸化物、炭化水素および酸素を含む複雑な反応である。.

また、呼吸困難を引き起こす強力な涙の原因物質である硝酸ペルオキシアセチル（PAN）は、これらの反応で生成される化合物の1つです。.

揮発性有機化合物は、内燃機関で燃焼しない炭化水素だけでなく、とりわけ溶媒や燃料の蒸発など、いくつかの発生源から発生します。.

これらのVOCはまた、オゾン、硝酸（HNO）の発生源である複雑な光化学反応を経験します。3）および部分酸化有機化合物.

COV + NO + O2 + 日光→複雑な混合：HNO3, ○3   そしていくつかの有機化合物

これらすべての有機化合物の酸化生成物（アルコールおよびカルボン酸）も揮発性であり、それらの蒸気はエアロゾルの形で空気中に分布する最小の液滴に凝縮し、日光を散乱させ、視認性を低下させる。このようにして、対流圏で一種のベールまたは霧が発生します。.

スモッグの影響

すすの粒子または燃焼の炭素生成物、無水硫酸（SO）2）と二次汚染物質 - 硫酸（H）2そう4） - 、スモッグの生産にも介入.

対流圏のオゾンは、肺組織、植物および動物の組織のC = C二重結合と反応して、深刻な被害をもたらします。さらに、オゾンは自動車タイヤなどの材料に損傷を与え、同じ理由でひび割れを引き起こす可能性があります。.

光化学スモッグは、深刻な呼吸器系の問題、咳、鼻やのどの刺激、短期の呼吸、胸痛、鼻炎、眼の刺激、肺の機能障害、呼吸器感染症に対する抵抗性の低下、早期老化を引き起こします。肺組織、重症気管支炎、心不全および死亡.

ニューヨーク、ロンドン、メキシコシティ、アトランタ、デトロイト、ソルトレイクシティ、ワルシャワ、プラハ、シュトゥットガルト、北京、上海、ソウル、バンコク、ボンベイ、カルカッタ、デリー、ジャカルタ、カイロ、マニラ、カラチなどの都市では、いわゆる メガシティ, 光化学スモッグの重大なエピソードピークは、警報および循環制限の特別な対策の原因となっています.

何人かの研究者は二酸化硫黄（SO）によって引き起こされる汚染を報告しました2）および硫酸塩は北緯度に生息する個体群において乳がんおよび結腸がんに対する抵抗性を低下させる.

これらの事実を説明するために提案されたメカニズムは、対流圏に入射太陽光を分散させることによって、ビタミンDの生化学的合成に必要な利用可能な紫外線タイプB（UV-B）の減少を引き起こすということです。ビタミンDは両方のタイプの癌に対する保護剤として働きます.

このように、私達は高エネルギーの過剰な紫外線が健康に非常に有害であることを見ることができますが、また紫外線タイプBの不足は有害な効果をもたらします.

参考文献

  1. Ashraf、A.、Butt、A.、Khalid、I.、Alam、R. U.およびAhmad、S. R.（2018）。スモッグ分析と報告された眼表面疾患に対するその影響：ラホールの2016年スモッグイベントの事例研究大気環境土井：10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Ｂａｎｇ、Ｈ．Ｑ．、Ｎｇｕｙｅｎ、Ｈ．Ｄ．、Ｖｕ、Ｋ。 （２０１８）。ベトナムのホーチミン市における大気汚染化学物質輸送モデル（TAPM ‐ CTM）を用いた光化学スモッグモデリング環境モデリングと評価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およびHolben、B。N。（1997）。太陽紫外線と光化学スモッグに対するエーロゾルの影響科学２７８（５３３９）：８２７−８３０。土井：10.1126 / science.278.5339.827
  4. Hallquist、M.、Munthe、J.、Tao、M.H.、Chak、W.、Chan、K.、Gao、J.、et al（2016）中国における光化学スモッグ：科学的課題と大気質政策への影響。国立科学レビュー。 ３（４）：４０１−４０３に記載されている。土井県：10.1093 / nsr / nww080
  5. Xue、L.、Gu、R.、Wang、T.、Saunders、S.、Blake、D.、Louie、PKK、Luk、CWY、シンプソン、I.、Xu、Z.、Wang、 Z、Gao、Y、Lee、S、Mellouki、A、およびWang、W：香港およびパールリバーデルタ地域の汚染された大気中の酸化能力とラジカル化学：重度の光化学スモッグエピソードの分析、アトモス。 Chem。Phys。、16、9891-9903、https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016、2016.