Фотохимический смог в японии


Что такое фотохимический смог

В летнюю жару городские жители часто слышат в новостях: «Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ превышены в несколько раз». В середине июня этого года, например, подобные сообщения гидрометеослужбы огорчали жителей Киева. Почему же именно летом жителей городов больше всего донимают воздушные загрязнения?

Вскоре после изобретения паровой машины люди столкнулись с проблемой загрязнения воздуха. Уже в середине 19-го века в Англии принимаются первые законы, ограничивающие атмосферные выбросы загрязнителей , потому что жители промышленных центров сталкивались с угрожающим явлением – смогом. Но принятие законов не решило проблему загрязнения городов. К середине 20-го века проблема смога приобрела катастрофические размеры.

При определенных метеорологических условиях, туман и температурная инверсия ( о которой мы подробнее расскажем ниже), продукты сгорания угля – в первую очередь, сера — вступали в реакцию с водой и формировали опасные для здоровья кислоты, в т.ч.


серную кислоту
. Капельки воды микроскопического размера (меньше 10 мкм) вместе с этими кислотами попадали в легкие, вызывали тяжелые болезни и даже смерть. Из-за частых туманов и мощной промышленности такой смог особенно часто случался в Лондоне, и поэтому он получил название «лондонского» (другое название – «промышленный смог»). Самым катастрофическим в истории случаем лондонского смога был эпизод в декабре 1952 года, когда в течение нескольких дней из-за загрязнения воздуха погибло около 4-х тыс. человек – число, сопоставимое с количеством жертв Чернобыльской аварии.

фотохимический смог

Большой лондонский смог 1952 года

К концу 20-го века развитые страны гораздо меньше сжигают уголь и больше используют другие виды топлива, которые не приводят к таким тяжелым последствиям, как лондонский смог. В развивающихся странах, в том числе и в Украине, случаи промышленного смога до сих пор могут случаться, хотя и реже, чем в прошлом. Тепловые электростанции (ТЭЦ), которые повсеместно работают в Украине, сжигают уголь, и при определенных условиях промышленный смог в некоторых городах Украины, в т.ч. и в Киеве, вызывает плохое самочувствие, легочные и сердечно-сосудистые заболевания особенно у людей, проживающих по соседству с ТЭЦ.


Читайте также: Как леса влияют на климат планеты

Но летом наибольшую опасность несет не промышленный, а так называемый «фотохимический» смог. В 60-х гг 20-го века американский химик Хаген Смит открыл механизмы образования особого типа смога, который часто наблюдался в Лос-Анжелесе. Оказалось, что под воздействием света продукты выхлопных газов автотранспорта — окислы азота и другие, способны образовывавать опасные токсические вещества: озон, азотную кислоту, альдегиды, пероксиацилнитраты (ПАН). Поскольку ключевые химические реакции в этом процессе идут под воздействием света, то смог, открытый Хагеном Смитом, получил название «фотохимического». Не удивительно, что фотохимический смог чаще всего образовывается в крупных южных городах, где ярко светит солнце. Практически все крупные города мира летом страдают именно от фотохимического смога.

фотохимический смог

Механизмы образования фотохимического смога

Возможно, кто-то удивится, что озон, который является одним из характерных продуктов фотохимического смога, токсичен, но это именно так. В верхних слоях атмосферы озон защищает жизнь на Земле от избытка ультрафиолетового излучения. Но в организме человека этот газ вызывает серьезные заболевания дыхательных путей. Приземный озон вредит не только людям и животным, но также повреждает растения, и даже картины в музеях. Печальный вид больных деревьев на улицах Киева вызван в том числе и действием фотохимического смога.


фотохимический смог

Воздействие приземного озона на обычные и озоноустойчивые сорта бобовых (слева) и повреждение листа тыквы под влиянием озона (справа). Фотографии USDA.

Вдобавок к вредным веществам, при фотохимическом, как и при промышленном смоге, в воздухе накапливается большое количество частиц микроскопических размеров – аэрозолей, содержащих такие вредные вещества, как сажа и аммиак. Самыми опасными являются микрочастички (меньше 2 мкм): они проникают глубоко в легкие и даже в кровь человека. Именно аэрозоли делают фотохимический смог видимым на фотографиях.

Фотохимический смог

Фотохимический смог в Париже

Выхлопные газы образуются в городе каждый день, но не всегда случается сильный смог. Вредные вещества накапливаются с большей или меньшей интенсивностью в зависимости от метеорологических условий. Понятно, что ветер выносит опасные вещества за черту города, а при штилевых условиях эти вещества накапливаются в городе. Но самым опасным метеорологическим явлением, которое способствует смогу, является так называемая температурная инверсия.


В атмосфере постоянно происходит турбулентное перемешивание, которое иногда называют «турбулентной диффузией». Оно возникает благодаря хаотичным пульсациям всех характеристик атмосферы — скорости ветра, концентраций веществ и т.д. За счет перемешивания вредные вещества распространяются в верхние слои атмосферы. Интенсивность турбулентной диффузии зависит от скорости ветра, величины потока тепла от поверхности, а также от того, как изменяется с высотой температура. Если температура воздуха растет с высотой слишком быстро, то частичка воздуха, отклонившаяся вверх от положения равновесия, оказывается холоднее окружающего воздуха, и под воздействием силы Архимеда стремится вернуться к исходному положению. Это препятствует перемешиванию. Наоборот, если температура с высотой падает, или же растет достаточно медленно, то отклонившаяся от равновесия частичка будет легче окружающего воздуха, и сила Архимеда будет продолжать отклонять частичку от исходного положения.

Для классификации устойчивости атмосферы удобно использовать так называемую «потенциальную» температуру, т.е. температуру, которую имела бы частичка, если бы ее из исходного положения опустили к уровню моря без теплообмена с окружающим воздухом. Если потенциальная температура с высотой растет, то турбулентной диффузия подавляется (устойчивая атмосфера), а если потенциальная температура с высотой падает, то турбулентная диффузия усиливается (неустойчивость).


Рассмотрим распределение потенциальной температуры с высотой в Киеве 17-го июня 2019 года, когда (по данным гидрометеослужбы) количество вредных веществ в атмосфере в несколько раз превышало допустимые уровни.

Ночью поверхность Земли остывает и становится холоднее окружающего воздуха. В результате потенциальная температура возрастает с высотой во всей толще атмосферы. Турбулентная диффузия очень мала. Выхлопные газы и вредные продукты химических реакций, которые образовались днем, продолжают оставаться у поверхности Земли. Днем поверхность нагревается, происходит конвекция. В слое, охваченном конвекцией, потенциальная температура с высотой падает, а турбулентная диффузия возрастает. В обычных для Киева условиях верхняя граница конвективного слоя (т.е. слоя перемешивания) к середине дня должна была бы достичь высоты от 1 до 2 км. Но, как видно из рисунка, потенциальная температура начинает возрастать на высоте уже около 500 м. Следовательно, диффузия не может вынести вредные вещества выше 500 м и возникает смог.


фотохимический смог

Зависимость потенциальной температуры от высоты над уровнем Земли в г.Киеве, 17 июня 2019 г., 0ч (синяя линия) и 15 ч ( красная линия) по данным вычислительной системы Метеопрог.

Что мешает конвекции распространиться на большую высоту? В данном случае, скорее всего, это активные нисходящие движения, вызванные областью высокого давления, распространившейся над северной частью Украины в эти дни. Такие инверсии, которые образуются за счет нисходящих движений, называются «инверсиями опускания».

Как уменьшить воздействие вредного смога

Летом сочетание солнечного излучения, слабого ветра и температурной инверсии случается часто, поэтому в городах регулярно возникает фотохимический смог. И если в этом время года Вы не можете сбежать за город, на природу, то несколько простых правил помогут Вам уменьшить воздействие вредного смога.

  • На улице старайтесь находиться подальше от автомагистралей и ближе к тени и зеленым насаждениям, где температура и интенсивность образования вредных веществ ниже;
  • В жаркие солнечные дни сократите вождение автомобиля в черте города, больше пользуйтесь услугами метро;
  • Следите за сообщениями гидрометслужбы и при сильном смоге старайтесь оставаться дома.

Автор статьи: Иван Ковалец — доктор технических наук, зав. отделом Информатики окружающей среды ИПММС НАН Украины.

Источник: www.meteoprog.ua

Не смотря на то, что в последнее десятилетия цивилизация встает на путь третичного сектора экономики и заявляет о борьбе с глобальными проблемами, уничтожающими нашу планету, огромное количество людей, все живое нашей окружающей среды, с каждым днем погибает. Все это является следствием вседозволенности и халатности человека. Работа промышленных предприятий, чрезмерное использование автотранспортного средства, выброс выхлопных газов, приносит колоссальное количество  загрязнения среды. Одним из плачевных последствий этого является ухудшение состояния здоровья человека путем воздействия разновидности атмосферного загрязнения – фотохимического смога. Об актуальности этой проблемы мы можем судить ежедневно, видя последствие всего этого.

Фотохимический смог – это пелена едких газов и аэрозолей повышенной концентрации (без тумана), возникающая под действием ультрафиолетовой радиации Солнца в воздухе в результате фотохимических реакций, происходящих в атмосфере в присутствии газовых выбросов автомашин и химических предприятий [4]. Для появления фотохимического смога необходимо сочетание следующих четырех условий:

  • окиси азота (NО2);
  • солнечный свет;
  • углеводороды (фотооксиданты);
  • температура выше 18оС.

Схема образования смога:

  1. при продолжительной ясной погоде NO2 + УФ hν → NO + О;

УФ hν — ультрафиолетовая солнечная радиация;

  1. O* + O2 → O3
  2. NO + CnH2n выхлопных газов, расщепление алкенов происходит по двойной связи. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается.
  3. Оз + CnH2n из алкенов образуются различные высокотоксичные перекиси-оксиданты (пероксиацетилнитрат — ПАН) — источники свободных радикалов, отличающихся высокой реакционной способностью.

Итоговое уравнение фотохимических реакций:

CnH2n + NO2 + O2 + УФ hν → HCOH + CH3COOONO + O3 [2]

При формировании смога двуокись азота под влиянием УФ-лучей распадается на NO и атомарный кислород, а он в свою очередь соединяется с молекулой атмосферного О2 и образует озон О3-  главный ядовитый компонент фотохимического смога.


смотря на то, что озон обладает бактерицидными и дезодорирующими свойствами, при повышенной концентрации он является одним из сильнейших окислителей с высокой степенью токсичности и способен с легкостью проникать в хвою и листья деревьев, нарушая процессы фотосинтеза.  В нижних слоях тропосферы ᴇᴦο концентрация регистрируется в пределах 0.004 – 0.2 мг/м3 [1]. Дополнительными составляющими фотохимического смога служат угарный газ СО, оксиды азота NOХ, перекись ацетилнитрата, азотная кислота HNO3 и др. Аэрозоли фотохимического смога, представленные в виде капель, способны сохраняться в воздухе при относительной влажности 30 %. Это обуславливается их составом: сильно загрязненная вода, содержащая водонерастворимые органические соединения. При более низкой температуре окружающей среды, капли способны деформироваться в мелкие льдинки, как это и происходит в ряде случаев на Аляске.

 Впервые фотохимический смог был обнаружен в 40-х годах в Лос-Анджелесе (США), а описан в 50 – х годах в Калифорнии Хаагеном–Смитом [3]. Ученые отмечают,  что  наиболее благоприятное время для развития смога 10-16 часов. Это объясняется предельной  интенсивностью ультрафиолетового излучения  в этот период, а значит и наибольшей концентрацией    озона и других составляющих компонентов смога: альдегидов, пероксиацетилнитратов и окиси.  Именно поэтому, под влияние попадают не только люди, состоящие в группе риска, но и здоровая часть населения, находящаяся в среде с повышенной температурой воздуха.


Распознать фотохимический смог не составит труда, так как для него характерно появление дымки голубоватого цвета и вследствие этого ухудшение видимости, резкий характерный запах. При этом происходит растрескивание красок резиновых и синтетических изделий, порча одежды коррозия металлов, нарушение работы транспорта.

Воздействие фотохимического смога на организм человека:

  • Раздражение глаз;
  • Раздражение воздушно – дыхательных путей;
  • Сухость кожи, кожные высыпания;
  • Сухость слизистых;
  • Аллергические конъюнктивиты и риниты;
  • Приступы БА;
  • Общетоксическое отравление;
  •  Сердечные приступы;
  • Снижение иммунитета.

Смог особенно опасен для детей, пожилых людей и людей с пороками сердца и лёгких, больных бронхитом, эмфиземой и астмой. Он может стать причиной одышки, затруднения и остановки дыхания, бессонницы, головных болей, кашля, преждевременной смерти людей со слабым иммунитетом, склонности к сердечным и респираторным заболеваниям. Поэтому во время сильного смога частым явлением является госпитализация.

Фотохимический смог влияет и на растения. Особенно сильно это отражается на винограде, злаках, бобах, свекле, а также на декоративных растениях. Признаком того, что растение подверглось вредному влиянию фотохимического тумана, является набухание листьев, которое затем переходит в появление на верхних листьях пятен и белого налета, а на нижних ведет к появлению бронзового или серебристого оттенка. Затем растение начинает быстро чахнуть.

Смог является большой проблемой во многих мегаполисах мира. В настоящее время они периодически появляются в различных странах:  Японии (Токио), Мексике, Аргентине, Канаде, Великобритании (Лондон), Франция (Париж), США (Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Чикаго, Бостон, Детройт),  Италии (Милан) и некоторых других странах Европы и Америки.

Таким образом,  влияние фотохимического смога на окружающую среду пагубно. С целью сокращения числа возникновения смога, необходимо проводить грамотную политику, направленную на сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Например,   создание и использование  альтернативного средства передвижения, более щадящая  для окружающей среды утилизация отходных материалов промышленных организаций. Вероятно тогда, жители планеты  сделают небольшой шаг к сохранению экологии нашей планеты.

 

Список литературы:

  1. Влияние на здоровых людей фотохимических смогов — [электронный ресурс] — Режим доступа. —  URL: http://referatwork.ru/lectionbase/ekologiya/view/376211_vliyanie_na_zdorov_e_lyudey_fotohimicheskih_smogov  (Дата обращения:07.07.2017)
  2. Изменение климата —  [электронный ресурс] — Режим доступа. —  URL: http://www.studfiles.ru/preview/5826764/  (Дата обращения:04.07.2017)
  3. Лондонский смог – первичное загрязнение — [электронный ресурс] — Режим доступа. —  URL: http://lektsii.org/3-31538.html  (Дата обращения:05.07.2017)
  4. Фотохимический смог — [электронный ресурс] — Режим доступа. —  URL: http://ru-ecology.info/term/40999/  (Дата обращения:03.07.2017)

Источник: sibac.info

Российский государственный социальный университет

Факультет охраны труда и окружающей среды

Кафедра социальной экологии и природопользования

 

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине введение в экологию и природопользование и формирование корпоративной университетской культуры на тему: «Фотохимический смог: причины и условия образования, основные продукты фотохимических реакций»

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка ЭиП-Д-1

М.Е. Тимофеева

Проверил доцент кафедры социальной

экологии и природопользования,

к.б.н. Л.А. Розумная

 

 

 

 

 

Москва, 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………….…………………………………………………………………………… 3

1 ФОТОХИМИЧЕСКИЙ СМОГ………..………………………………………………………. 4

2 УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СМОГА…………………….…………………………..5

2.1 Температурная инверсия……..………………………………………………………………..5

2.2 Солнечный свет…………….………………………………………………………………………6

2.3 Оксиды азота…………………………………………………………………………………………7

2.4 Органические соединения…….……………………………………………………………….8

3 ПРОДУКТЫ ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ…………………..………………….9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………..………………………………………………………………………11

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………..………………………………………………………..12

ПРИЛОЖЕНИЯ………………..………………………………………………………………………13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время фотохимический смог, или туман, представляет большую опасность для жителей многих крупных городов, так как там сосредоточено огромное количество различных транспортных средств, а основной причиной данного вида загрязнения атмосферы являются именно автомобильные выхлопы.

Смог ведет к увяданию растений, от него страдают различные материалы, постройки. Но, самое главное, он наносит вред людям. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем [8, с. 434]. Именно поэтому данная проблема актуальна в нашем современном мире, где количество автомобилей постоянно возрастает.

Целью данного реферата является изучение такого явления, как фотохимический смог.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

  • раскрыть причины возникновения фотохимического тумана;
  • определить условия, при которых образуется смог;
  • выявить основные продукты фотохимических реакций;
  • изучить последствия данного вида загрязнения атмосферы;

В процессе изучения фотохимического смога, главным образом, был использован такой метод исследования, как теоретический анализ и синтез.

Проблема загрязнения атмосферы фотохимическим туманом в наши дни является, несомненно, очень важной и требует большого внимания. В наши дни существуют различные пути ослабления данной экологической проблемы, но полностью ее устранить еще не удалось.

 

 

 

 

1 ФОТОХИМИЧЕСКИЙ СМОГ

Смог — интенсивное химическое загрязнение воздуха выбросами от промышленной деятельности [3, с. 218].

Фотохимический туман, в свою очередь, представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения [8, с. 439]. В большей  степени он появляется из-за автомобильных выхлопов.

Смог характерен для многих больших городов. Чем больше город, тем большее количество транспортных средств там сконцентрировано, и с течением времени их количество увеличивается. Наиболее остро проблема загрязнение атмосферы смогом стоит в городах таких стран, как США, Канада, Мексика, Япония и др. Что касательно России, то данная проблема характерна в основном для Москвы, Санкт-Петербурга и Алма-Аты.

Такой тип атмосферного загрязнения, как фотохимический туман появился сравнительно недавно. Фотохимический смог был впервые отмечен в Лос-Анджелесе во время второй мировой войны [1, с. 54]. Там наблюдались благоприятные условия для его возникновения: ясная безветренная погода. В то время, еще не был известен такой источник загрязнения атмосферы, как смог. Только в 1950-х годах биохимик А. Хааген-Смит пришел к выводу, что он был вызван реакциями автомобильных выхлопов при солнечном свете [1, с. 54].

Для фотохимического тумана характерна дымка голубоватого цвета, а при небольшой концентрации загрязнителей – сизая или желто-зеленая, так же смог имеет неприятный запах.

В состав смога входят фотооксиданты, продукты фотохимических реакций – озон, оксиды азота и серы, различные органические соединения, например, пары бензина, красок и т.д. Окислы азота — основная причина смога [6, с. 210].

Для решения данной проблемы необходимо, прежде всего, выявить причины и условия возникновения фотохимического тумана.

2 УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВАЕНИЯ  СМОГА

Наиболее благоприятной погодой для возникновения фотохимического тумана является устойчивая безветренная солнечная погода.

Кроме того, для возникновения смога необходимы такие условия, как:

  • температурная инверсия;
  • солнечный свет;
  • присутствие оксидов азота;
  • наличие органических соединений в воздухе [9, с. 159].

 

2.1 Температурная инверсия

 

Одним из условий возникновения фотохимического тумана является температурная инверсия.

Температурная инверсия – это явление, когда более тёплый воздух находится выше холодного и препятствует восходящим воздушным потокам [2, с. 49].

Обычно с высотой температура воздуха понижается. Теплый воздух поднимается наверх и захватывает с собой с поверхности земли загрязняющие вещества. При температурной инверсии вместо холодного воздуха в некотором слое атмосферы возникает теплый. Спокойная погода способствует расположению теплого воздуха над холодным [6, с. 16]. В результате загрязняющие вещества начинают накапливаться над землей. Данное явление хорошо можно увидеть на рисунке А.

Инверсии температуры являются задерживающими слоями в атмосфере; они препятствуют развитию вертикальных движений воздуха, вследствие чего под ними накапливаются водяной пар, пыль, ядра конденсации. Это благоприятствует образованию слоев дымки, тумана, облаков [10, с. 215].

Таким образом, температурная инверсия необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ [8, с. 434].

2.2 Солнечный свет

 

Все физические процессы на Земле очень сильно зависят от притока лучистой энергии Солнца [10, с. 113].

При продолжительной ясной погоде и при наличии дополнительных условий начинаются фотохимические реакции, которые предшествуют возникновению смога. Солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода [8, с. 434]. В воздухе атомарный кислород начинает взаимодействовать с молекулярным, в результате чего возникает озон. Он является одной из составляющей фотохимического тумана. Озон, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота — в диоксид, но этого не происходит [8, с. 434]. Окислы азота начинают вступать в реакции с углеводородами выхлопных газов, которые впоследствии образуют избыток озона. Таким образом, возникает циклическая реакция, в результате которой в атмосфере накапливается озон, который в больших количествах оказывает вредное физиологическое воздействие на человека. Из-за отсутствия солнечной радиации данная циклическая реакция ночью прекращаются. В свою очередь озон вступает в реакцию с углеводородами выхлопных газов. В атмосфере концентрируются различные пероксиды, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты [8, с. 434].

Таким образом, одним из основных условий возникновения смога является наличие солнечного света в течение продолжительного времени, которое способствует началу фотохимических реакций, предшествующих появлению смога.

 

 

 

 

 

2.3 Оксиды азота

 

Окислы азота — пусковые вещества фотохимического смога, а образующиеся вещества химически активны и разрушают живые ткани, вызывая удушье, а в экстремальных случаях и гибель людей. Агрессивные химические компоненты вызывают увядание растений, а также коррозию металлических конструкций, разрушение резины, красителей и других материалов [5, с. 108].

Фотохимический туман также вызывается окислами азота, которые выбрасываются в атмосферу городов в основном автомобильными двигателями. В камере сгорания двигателей при высокой температуре и давлении азот начинает реагировать с кислородом с образованием оксида азота, а в атмосфере он превращается в диоксид. Кроме того, помимо выбросов автотранспорта, оксиды азота могут попадать в атмосферу так же при грозовых разрядах и молниях, при горении биомассы и при денитрификации [9, с. 158].

Во время устойчивой безветренной погоды молекулярный кислород и окислы азота начинают поглощать энергию ультрафиолетового излучения Солнца, а так как они химически активны, то они начинают быстро вступать в химические реакции. Оксиды азота и молекулярный кислород моментально окисляют продукты сгорания автомобильного топлива – остатки углеводородов, которые выбрасываются в атмосферу огромным количеством транспорта, в результате образуются новые органические соединения.

В наши дни существуют различные нейтрализаторы выхлопных газов, которые способны уменьшить содержание оксидов азота в автомобильных выхлопах, но, тем не менее, часть их все же остается и способствует возникновению смога.

 

 

 

2.4 Органические соединения

 

Также одним из условий возникновения фотохимического тумана является наличие различных органических соединений.

Сами по себе органические вещества не так вредны. В атмосфере они взаимодействуют с такими загрязнителями, как окислы азота, вступают с ними в химические реакции, и в результате получаются новые органические вещества, которые по своему физиологическому воздействию на человека представляют большую опасность.

При одновременном присутствии в воздухе органических соединений типа углеводородов запускается цепь сложных химических реакций, в результате которых образуются альдегиды, кетоны, свободные радикалы, пероксиды. Вновь образованные вещества или фотохимические окислители по токсичности превосходят исходные продукты.

Летучие органические соединения, высвобождаемые благодаря использованию топлив на основе бензина, способствует превращению оксида азота в диоксид азота [1, с. 55].

К примеру, при реакции метана с кислородом и оксидом азота образовывается диоксид азота, который гораздо токсичнее, чем изначальный оксид. Кроме того, при данной реакции путем окисления метана образовывается муравьиный альдегид, или метаналь, который оказывают сильное раздражающее действие на слизистые оболочки и кожу

   Таким образом, различные органические соединения также способствуют возникновению фотохимического тумана. 

 

 

 

 

 

 

3 ПРОДУКТЫ ФОТОХИМИЧЕСКИХ  РЕАКЦИЙ

Как уже говорилось в первой главе, продуктами фотохимических реакций являются такие вещества, как озон, оксиды азота и серы, различные органические соединения.

Озон – это единственный загрязнитель, который наиболее ясно характеризует фотохимический смог [1, с. 55]. Озон является газом с высокой токсичностью, который при нормальных условиях имеет голубой цвет. Озон обладает высокой химической активностью. В атмосфере он может образовываться при фотохимических реакциях, в результате которых появляется их избыток.

При малых концентрациях озон благотворно действует на человека, но при содержании его в воздухе в большом количестве вызывает серьезные отравления [7, с. 253]. Токсичность озона проявляется в результате его действия на дыхательную систему человека и животных, а так же в раздражении слизистых оболочек глаза.

Другие компоненты фотохимического смога, как и озон, обладают раздражающим эффектом на слизистую глаз, верхних дыхательных путей, способствуют развитию аллергического конъюнктивита, вызывает аллергический ринит, обострение хронического синусита, насморк. Со стороны легких может отмечаться затруднение дыхания, кашель, одышка, отделение мокроты [9, с. 163].

Оксид азота – газ, не имеющий запаха, а диоксид – газ с резким запахом, окрашенный в коричневый цвет [9, с. 158]. Оксид азота образуется в больших количествах в атмосфере при грозовых разрядах, в результате работы двигателей внутреннего сгорания, реактивных двигателей, а в атмосфере при фотохимических реакциях превращается в диоксид. И если оксид азота не раздражает дыхательные пути и его можно даже не почувствовать, то диоксид, наоборот, в небольших концентрациях раздражает дыхательные пути, а в больших концентрациях вызывает отёк лёгких. Вдыхание ядовитых паров диоксида азота может привести к серьезному отравлению.  Другие действия, производимые диоксидом азота в организме человека: расширение альвеол и клеток в корешках бронхов, развитие раковых и сердечно-сосудистых заболеваний.

Источник: www.myunivercity.ru

Понятие фотохимического смога

Многокомпонентное загрязнение воздуха смесью выхлопных газов и аэрозольных частиц называется фотохимическим смогом (от англ. Smoke ― дым, коптить). Такой тип загрязнения называется также сухим (лос-анджелеский тип). Основным источником данного явления служат выхлопные газы автомобилей. Кроме того, выделяют другие типы смога:

  • Влажный смог лондонского типа.
    Смесь тумана с дымом и промышленными выбросами.
  • Ледяной аляскинский.
    Источником явления служат бытовые газы и пар отопительных систем в условиях низкой температуры.
  • Туман радиационного происхождения.
    Он возникает после радиационного охлаждения поверхности планеты и влажных приземных воздушных масс до точки росы.

В состав фотохимического смога входят оксиды серы и азота, озон, соединения перекисного характера, называемые фотооксидантами. В случае его высокой концентрации, смог выглядит как скопление голубоватого тумана. Такая плотность препятствует движению транспорта и ухудшает видимость. Хотя чаще фотохимическое загрязнение представляет собой сизую дымку. Его появление всегда сопровождается неприятным запахом.

Причины возникновения

Фотохимический туман образуется вследствие поглощения кислородом и оксидами азота ультрафиолета солнечных лучей и перехода их в возбужденное состояние. Вследствие этого, данные субстанции моментально окисляют продукты сгорания транспортного топлива. Результатом описанных процессов, является атмосферное накопление новых органических соединений.

Условиями образования смога выступают:

  • присутствие в воздухе большого количества пыли и газов (оксидов азота, углеводородов);
  • солнечная активность;
  • отсутствие ветра на протяжении 24 часов (длительный антициклон) внутри околоземных слоев воздуха.

Подходящие условия для образования смога наблюдаются летом и в начале теплой осени. Повышенная солнечная активность стимулирует расщепление диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Последний, в свою очередь, с молекулярным кислородом дает избыток озона. Оксид азота вступает в реакцию с олефинами выхлопных газов, результатом которой также является озон.

Ночью, при отсутствии солнечного света, озон реагирует с олефинами. Вследствие чего, воздух насыщается перекисями, которые и становятся источником реакционно-активных свободных радикалов.

Данные процессы активнее наблюдаются в городах, защищенных от продувания естественными преградами (холмами, горами). Важно то, что вредные выбросы способны к перемещению по воздуху на колоссальные расстояния.

Чем опасен фотохимический смог?

Опасность смога для людей и животных обусловлена химическим составом, необходимостью вдыхать его продолжительное время. Ведь токсичные газы, пыль концентрируются внутри слоев воздуха, где живут люди. По утверждениям Всемирной организации здравоохранения, треть случаев развития онкозаболеваний обусловлена именно загрязнением воздуха, и только десятая часть ─ наследственной предрасположенностью.

Смог провоцирует:

  • формирование воспалительных процессов слизистой респираторных путей, глаз;
  • снижение функциональной способности легких к газообмену;
  • повышение риска возникновения аллергии;
  • ускорение «старения» нервной системы ─ снижение памяти, повышение риска развития болезни Альцгеймера;
  • формирование патологической усталости;
  • снижение иммунитета.

Наиболее вредно то, что в состав этого тумана входят канцерогенные вещества, провоцирующие рак. Степень ущерба для здоровья каждого конкретного человека неодинакова. В группе риска находятся:

  • пациенты, страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой системы (стенокардией, ИБС, гипертонией);
  • люди с избыточным весом;
  • курильщики;
  • диабетики;
  • больные с хроническими патологиями верхних дыхательных путей (бронхиальной астмой, эмфиземой легких);
  • пожилые люди (после 65 лет).

Реакция на длительное пребывание в условиях смога часто запоздалая. Т.е. человек долгое время чувствует себя нормально, и лишь спустя некоторый период появляются патологические симптомы.

Фотохимическое загрязнение вредит не только людям, но также растениям и конструкциям зданий. Воздействие на растительность проявляется в разрушении хлорофилла, нарушении дыхания, замедлении развития. Сначала смог вызывает вздутие листовой пластины растения, изменение окраски (низ становится серебристо-бурым, верх пятнистым), затем оно погибает. Как следствие, происходит уменьшение количества зеленых насаждений, снижение урожайности культур.

Отмечено, что разрушение металлических конструкций происходит в 20 раз быстрее в промышленных районах, чем в местах далеких от производств. Фотохимический туман ускоряет процессы коррозии, разрушает здания, сооружения, ухудшает качество материалов, промышленных изделий.

Источник: bezotxodov.ru

Как образуется смог

Смог на дороге с автомобилями

Причины образования смога могут быть следующими:

  • природные и торфяные пожары;
  • выхлопные газы автомобилей;
  • деятельность электростанций и заводов;
  • горение угля;
  • курение;
  • вредные испарения от многих потребительских товаров, включая химические растворители, краску или даже лак для волос.

Когда солнечный свет и тепло вступают в реакцию с вредными газами и частицами в атмосфере, тогда и возникает вредоносный туман.

Основные случаи появления смога часто связаны с интенсивным движением автотранспорта, высокой температурой воздуха, солнечным светом и безветренной погодой. Так, низкая скорость ветра позволяет смогу застаиваться в определенном районе. Застою может поспособствовать и температурная инверсия, при которой теплый воздух у поверхности земли и все загрязнители в нем блокируются «крышкой» из холодного воздуха.

Кроме прочих вредных веществ и газов, в смоге содержится оксид углерода, знакомый нам как угарный газ. Он не заметен для нас, поскольку не имеет ни запаха, ни цвета, но его удушающее воздействие может значительно повлиять на здоровье и даже привести к гибели.

Смог от лесных пожаров

Смог, образованный в результате природных пожаров, не выделяют в отдельный вид. Но он опасен, так как при горении в атмосферу выделяется большое количество угарного газа. Этот газ не имеет цвета и запаха, но токсичен для всего живого.

Лесные пожары в Красноярском крае в 2019 году спровоцировали образование смога в крупных городах соседних регионов. Из-за дымки и безветренной погоды горожане не видели чистого голубого неба в течение 5 дней. По неофициальной информации, причиной возгорания сибирских лесов стали сухие грозы, возникшие в результате высокой температуры воздуха.

Виды смога

Известны по крайней мере четыре разновидности смога: серный, фотохимический, вулканический и ледяной.

Влажный смог лондонского типа

Смог в Лондоне над рекой

Этот тип также называют серным. Он является результатом высокой концентрации оксидов серы в воздухе и обусловлен использованием серосодержащих видов топлива, в частности угля. Опасность этого типа усугубляется и высокой концентрацией взвешенных частиц в воздухе.

Одно из наиболее серьезных происшествий, связанных с данным типом, произошло в Лондоне в 1952 году. Уголь, активно использовавшийся горожанами в то время для отопления, содержал серу, из-за чего в воздухе повысилось содержание диоксида серы. Также увеличивали загрязнение выхлопные газы машин и деятельность угольных электростанций.

«Великий смог», нависший над городом, был настолько густым, что мешал движению машин. Перестали работать общественный транспорт и скорая помощь. Туман проникал и в помещения. В Лондоне отменили многие культурные мероприятия и кинопоказы: из-за плотной завесы не было видно сцену и экран. Образовавшийся городской смог унес жизни более 12 тысяч человек; более 100 тысяч заболели респираторными заболеваниями.

Фотохимический (сухой) смог лос-анджелесского типа

Смог над Лос-Анджелесом

Фотохимический, или белый, смог – это наиболее распространенный на сегодняшний день тип. Он образуется при взаимодействии нескольких веществ:

  • Оксиды азота. Они образуются при сжигании топлива из-за деятельности ТЭС, ТЭЦ, металлургии и других областей промышленного производства. Также на появление оксидов азота влияют выхлопные газы. Минимальные последствия этих соединений – раздражение глаз и носоглотки и затрудненное дыхание.
  • Озон. Озон является одним из основных факторов, влияющих на формирование фотохимического смога, и, хотя в верхних слоях атмосферы он является полезным химическим веществом, которое защищает нас от солнечной радиации, в нижних слоях это загрязнитель, который может быть вреден для здоровья людей.
  • Взвешенные частицы PM2.5. Это мельчайшие частицы пыли, сажи, золы и других загрязнений, которые мы не можем увидеть невооруженным глазом. PM2.5 очень опасны для здоровья человека: они сокращают продолжительность жизни, их связывают с раком легких и заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой систем. К счастью, сейчас существуют HEPA фильтры, блокирующие поступление этих частиц в помещение.
  • Летучие органические соединения. Это пары красок, растворителей, бензина и прочих токсичных веществ.

Фотохимический смог представляет собой аэрозоль, возникающий при воздействии солнечного света на оксиды азота, углеводороды и летучие органические соединения, которые можно обнаружить в выхлопных газах и выбросах заводов и электростанций. В результате смог имеет светло-коричневую окраску.

Вулканический смог

Вулкан извергающий дым и пыль

Вулканический смог – это разновидность, которая образуется в атмосфере в результате извержения вулкана. Вредные газы и частицы высвобождаются из жерла и вступают в реакцию с солнечным светом и кислородом. Некоторые химические вещества в вулканическом смоге могут наносить ущерб и людям, и животным, и растениям. Люди могут испытывать проблемы с дыханием, раздражение слизистой и боль в горле. Этот тип свойственен странам, на территории которых есть действующие вулканы, например для Гавайских островов.

Ледяной смог

Ледяной смог

Этот тип встречается в природе значительно реже остальных.

Погодные условия, способствующие образованию ледяного смога, следующие:

  • очень низкая температура воздуха;
  • отсутствие ветра;
  • высокая влажность воздуха.

Когда при такой погоде в воздухе образуются небольшие кристаллики льда, к ним как бы прикрепляются все загрязнители. Сочетание кристаллов льда и частиц вредных веществ образует густой туман, который негативно воздействует на кровообращение и органы дыхания человека.

Частицы PM2.5 и PM10

Частицы PM2.5 и PM10

Смог, в том числе и от лесных пожаров, помимо угарного газа опасен высоким содержанием ультрадисперсных частиц PM2.5 и PM10.

Эти частицы настолько мелкие и легкие, что не оседают под воздействием силы гравитации на поверхности, а витают в воздухе, вдыхаются живыми существами, беспрепятственно достигают легких и попадают в кровь. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), воздействие опасных частиц в долгосрочной перспективе может стать причиной развития респираторных, сердечно-сосудистых заболеваний и рака легких.

Экологические последствия смога

Мало того, что смог уменьшает видимость, он также оказывает отрицательное воздействие на здоровье. Последствия его воздействия на здоровье человека варьируются от небольшого раздражения глаз и носоглотки до потенциально смертельных заболеваний, таких как рак легких. Сила этих последствий зависит от длительности существования тумана, его плотности, концентрации и уровня опасности веществ, которые в нем содержатся. Смог может вызвать или усугубить такие заболевания, как астма, эмфизема, хронический бронхит и т.д. Кроме того, он снижает устойчивость к простудам и легочным инфекциям.

Особенно чувствительны к смогу четыре группы людей:

  • Дети. Активные дети, проводящие много времени на улице, подвергаются наибольшему риску от воздействия едкой смеси дыма и тумана. Также исследования, проведенные в Лондоне, показали, что младенцы, пережившие смог, более склонны к развитию у них астмы и других респираторных заболеваний.
  • Взрослые, проводящие много времени на открытом воздухе. Здоровые взрослые любого возраста, которые много гуляют, занимаются спортом или работают на улице, считаются более подверженными проблемам со здоровьем от смога.
  • Люди с респираторными заболеваниями. Люди с астмой или другими хроническими респираторными заболеваниями более чувствительны и уязвимы к влиянию загрязняющих веществ. Как правило, они начинают испытывать неблагоприятные эффекты раньше и при более низком уровне воздействия, чем остальные.
  • Люди с повышенной восприимчивостью. Все мы индивидуальны, поэтому некоторые здоровые люди просто более чувствительны к озону и другим газам и частицам в смоге, чем другие, и могут подвергнуться более неблагоприятным последствиям для здоровья.
  • Однако последствия смога не ограничиваются влиянием на здоровье людей. Ученые утверждают, что он также влияет на растения и животных. Известно также, что туман вызывает коррозионные повреждения зданий и транспортных средств. Негативным эффектом обладает и озон в смоге: он препятствует росту растений и повреждает сельскохозяйственные культуры и леса.

Источник: tion.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.