Порядок этапов образования фотохимического тумана


Что это такое?

Фотохимический смог образуется в результате концентрации в атмосфере аэрозольных частиц и смеси газов. В качестве основных его компонентов выделяют оксиды азота и серы, разнообразные фотооксиданты.

В чем причина?

Фотохимический смог, образование которого возможно при различных климатических и природных условиях в индустриальных центрах, характеризуется существенным загрязнением воздуха.

Подобное явление особенно вредно в безветренную солнечную погоду, когда теплые верхние воздушные слои не могут останавливать передвижение воздушных масс в вертикальном направлении. Особенно часто подобное явление встречается в мегаполисах, которые защищены от ветров горами, холмами.

Фотохимический смог появляется как результат фотохимических реакций, протекающих в определенных условиях при существовании в атмосфере повышенной концентрации углеводородов, оксидов азота, а также иных загрязнителей.

Также причиной подобного явления считают некоторые природные процессы, к примеру, в безветренную погоду, при повышенной солнечной радиации в нижних слоях атмосферы идет незначительный обмен воздушными массами.

Химическая составляющая


Подобная погода способствует повышению в воздухе концентрации реагирующих веществ, в результате чего образуются оксиды азота и атомарный кислород. Он образует с молекулярным атмосферным кислородом молекулы озона. Оксид азота взаимодействует с олефинами, содержащимися в выхлопных газах, в итоге образуется избыток озона и углеводородные радикалы. Последующая диссоциация способствует накоплению избыточного количества озона в земной атмосфере. Ночью взаимодействие данного вида прекращается. Озон реагирует с олефинами, что способствует накоплению в атмосфере различных пероксидов, которые в совокупности образуют оксиданты, составляющие фотохимический смог. Они являются источником свободных радикалов, которые отличаются между собой реакционной способностью.

Фотохимический смог — это частое явление над Парижем, Лондоном, Нью-Йорком, Лос-Анджелесом и другими американскими и европейскими городами.

Какое влияние оказывает на человека фотохимический смог? Что это за явление? Он по своему физиологическому действию опасен для кровеносной и дыхательной систем, является причиной скоропостижной смерти горожан, имеющих ослабленное здоровье.

Важные факты

Выделяют сухой и влажный смог. Второй вариант свойственен для Лондона, в атмосфере которого из-за повышенной влажности скапливаются капли, образующие густые облака.


Особенно остро проблема фотохимического смога стоит в Японии, США, Великобритании, Аргентине, Мексике, Канаде. Впервые подобное явление было зафиксировано в Лос-Анджелесе в 1944 году. Так как город располагается во впадине, которая окружена морем и горами, воздушные массы застаиваются, накапливаются загрязнители, при благоприятных погодных условиях образуется смог.

Если его концентрация высока, можно увидеть голубоватую дымку, снижающую видимость, что приводит к ухудшению работы транспорта.

При меньших концентрациях загрязнителей он выглядит в виде желто-зеленоватой дымки, сплошного тумана не образуется. Если дано задание «Перечислите условия образования фотохимического сухого смога», необходимо рассматривать те газы, которые поступают в атмосферу при функционировании промышленных предприятий.

Негативное влияние

Фотохимический смог отрицательно воздействует на постройки, растения, людей, разнообразные материалы. Появление такого тумана приводит к раздражению слизистых оболочек носа, глаз, горла. Он вызывает обострение разнообразных хронических заболеваний, оказывает токсичное воздействие. Смог обладает специфическим запахом, он негативно влияет на свеклу, виноград, злаковые растения, бобы, декоративные кустарники.

Типичным признаком того, что на растение оказывалось вредное влияние фотохимического тумана, считают набухание листьев. Потом у них появляется серебристый и бронзовый оттенок.

Смог приводит к ускоренной коррозии материалов и элементов зданий, порче синтетических и резиновых изделий.

Типы смога


Выделяют лондонский влажный смог, который представляет собой сочетание тумана и газообразных примесей, которые являются отходами производства.

Ледяной смог аляскинского типа образуется при пониженных температурах из пара газовых бытовых выбросов и отопительных систем.

Сухой смог лос-анжелесского типа появляется как результат фотохимических реакций, происходящих в газовых выбросах под воздействием солнечной радиации.

Радиационный туман появляется при радиационном охлаждении поверхности земли и влажного воздуха в нижних слоях атмосферы до точки росы. Он появляется ночью при небольшом ветре, безоблачной погоде при антициклоне.

Варианты защиты земельных ресурсов

Почва представляет собой элемент биосферы, создающий полноценные условия для биохимической среды человека, растений, животных. Почвы накапливают атмосферные осадки, регулируют водный баланс, обеспечивают чистоту подземных рек и озер. Фотохимический смог негативно отражается на плодородности почвы, делает ее непригодной для применения, поэтому так важно проводить мероприятия по охране и защите земель в государственных масштабах.

Среди мер, которые должны приниматься уже сегодня, чтобы сохранить почву для будущих поколений, выделяют сокращение применения земельных ресурсов для промышленных целей, устранение загрязнений промышленных предприятий, располагающихся вблизи земельного фонда.


Особое внимание должно уделяться систематической рекультивации участков земной поверхности, которые нарушены производственной деятельностью.

От тех эффективных мер, которые будут предприняты по защите земельных угодий, атмосферы на государственном уровне, напрямую зависит экологическая обстановка на нашей планете, здоровье живых организмов, которые на ней обитают.

Источник: FB.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

СМОГ (С.) — туманная завеса над промышленными предприятиями и городами, образованная из газообразных отходов, в первую очередь диоксида серы. Различают зимний С. (лондонский тип) и летний С (лосандже-лесский тип). Предпосылками для формирования зимнего С. является безветренная тихая погода, способствующая накоплению выхлопных газов транспорта и выбросов из невысоких труб. Летний С. (его называют также фотохимическим) вызывается оксидами азота и углеводородами, из которых при интенсивном солнечном свете образуются фотооксиданты, преимущественно озон. В Лондоне в 1952 г. С. привел к гибели 4000 человек, а в 1956 г. — еще больше.[ …]

Смогами называют и случаи значительного загрязнения воздуха, не сопровождающиеся туманами. Нередко приземный слой воздуха интенсивно загрязняется различными газами, особенно выхлопными газами автомашин, которые в результате фотохимических процессов под влиянием солнечной радиации превращаются в аэрозоли, также в определенной степени снижающие видимость. Впервые такое явление обнаружилось в 30-е годы XX века в Лос-Анджелесе. Поэтому данный тип смога приобрел еще название лос-анджелесского или фотохимического. Для него характерно образование значительной концентрации токсичных оксидантов, особенно озона.[ …]

Фотохимический смог — продукт реакции оксидов азота и углеводородов. Диоксид азота под действием ультрафиолетового излучения солнца распадается, образуя оксид азота и свободные атомы кислорода. Они способны активно реагировать с углеводородами, вступая в цепную реакцию образования перекиси азота и органических соединений, обладающих заметной токсичностью. Так как в выхлопных газах присутствуют и оксиды азота, и углеводороды, возникает вопрос, какой компонент следует контролировать в первую очередь.[ …]

В образовании фотохимического смога участвуют многие загрязнители воздуха, среди которых N0 и Ы02 представляют особую опасность.[ …]

Для образования фотохимического смога важно присутствие углеводородов. Однако не каждый углеводород при реакции с другими примесями атмосферы дает одинаковое количество химических веществ, вызывающих такие эффекты, как повреждение растительности, снижение видимости и раздражение глаз. Эти различия объясняются разной реакционной способностью углеводородов. В литературе дается несколько различных способов выражения реакционной способности. Среди экспериментальных данных, используемых для оценки этой способности, приводятся скорость поглощения углеводорода в реакции, скорость окисления окиси азота, образование оксидантов, аэрозолей, раздражение глаз и повреждение растительности [4].[ …]

Ряд фотохимических реакций, которые могут способствовать образованию озона при смоге, рассматривается в работе В1асе1 (1952). Они включают фотохимическую активацию и фотолиз сернистого ангидрида, альдегидов и двуокиси азота, т. е. всех тех соединений, которые присутствуют в атмосферном воздухе Лос-Анжелоса и других городов.[ …]

Хотя химия образования фотохимического смога полностью не известна, ясно, что окислы азота в некотором смысле катализируют реакции между углеводородами и оксидантами. Ослабление эффектов смога может потребовать значительного снижения количества N0 , образующихся в городских районах. В то же время необходимо контролировать выброс углеводородов от многочисленных подвижных и стационарных источников.[ …]

Подробно вопрос о фотохимических реакциях при образовании смогов рассматривался Димирджаном и др. (Demerjian et ol., 1974), Грейделом и др. (Graedel et ol., 1976) и др.[ …]

Основной причиной образования фотохимического тумана является сильное загрязнение городского воздуха газовыми выбросами предприятий химической промышленности и транспорта и главным образом выхлопными газами автомобилей. На каждом километре пути легковой автомобиль выделяет около 10 г окиси азота. В Лос-Анджелесе, где скопилось свыше 4 млн. автомобилей, они выбрасывают в воздух около 1 тыс. т этого газа в сутки. Кроме того, здесь часты температурные инверсии (до 260 дней в году), способствующие застою воздуха над городом. Фотохимический туман возникает в загрязненном воздухе в результате фотохимических реакций, протекающих под действием коротковолновой (ультрафиолетовой) солнечной радиации на газовые выбросы. Многие из этих реакций создают вещества, значительно превосходящие исходные по своей токсичности. Основные компоненты фотохимического смога — фотооксиданты (озон, органические перекиси, нитраты, нитриты, пероксилацетилнитрат), окислы азота, окись и двуокись углерода, углеводороды, альдегиды, кетоны, фенолы, метанол и т. д. Эти вещества в меньших количествах всегда присутствуют в воздухе больших городов, в фотохимическом смоге их концентрация часто намного превышает предельно допустимые нормы.[ …]

Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насыщенный, а вернее, перенасыщенный выхлЬпными газами автомобилей. В Лос-Анджелесе выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более тысячи тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных загрязнителей — фотооксидантов (озон, органические перекиси, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. Только в одном городе (Токио) смог вызвал отравление десяти тысяч человек в 1970 г. и 28 тыс. — в 1971 г. По официальным данным, в Афинах в дни смога смертность в шесть раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Медногорск и др.), особенно в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохимического смога увеличивается.[ …]

Исследования проблемы смога в Лос-Анжелосе привлекли внимание к тем неблагоприятным воздействиям и экономическому ущербу, которые могут возникнуть в результате фотохимических реакций между газообразными загрязнителями после их выброса в воздух. Теория образования смога, предложенная Наа§еп-БтИ, указывает, что фотохимические реакции приводят к образованию озона и других окислителей из некоторых отходов под действием солнечного света.[ …]

Эти факты свидетельствуют о фотохимической природе процессов образования озона или окислителей из атмосферных загрязнителей под действием солнечного света. Для установления основных принципов, определяющих образование смога путем фотохимических реакций, Haagen-Smit использовал результаты исследований, касавшихся содержания в атмосферном воздухе озона, окислителей, окислов азота и органических загрязнителей, таких, как углеводороды и альдегиды. Было установлено, что сернистый ангидрид, двуокись азота и альдегиды могут поглощать ультрафиолетовое излучение с длинами волн, наблюдающимися на уровне земли, и в активированном состоянии реагировать с молекулярным кислородом, в результате чего образуется атомарный кислород. Если количество атомарного кислорода, образующегося в результате фотохимических процессов из альдегидов и сернистого ангидрида, ограничено концентрациями этих загрязнителей (поскольку реакции необратимы), то с двуокисью азота дело обстоит иначе. В последнем случае поглощение ультрафиолетового излучения ведет к разрыву химической связи с образованием атомарного кислорода и окиси азота. Реакция этих продуктов с молекулярным кислородом приводит к образованию озона и регенерации двуокиси азота. Таким образом, двуокись азота может вовлекаться в повторный процесс, если только она не превратится в азотную кислоту или не будет вовлечена в органические реакции замещения.[ …]

Вкратце можно заключить, что фотохимический смог начинается с фотодиссоциации двуокиси азота и одновременного образования атомарного кислорода. В отсутствие углеводородов двуокись азота восстанавливается почти так же быстро, как и распадается. В это время устанавливаются небольшие концентрации О, Оз, N0 и Ы20з. Как только в систему поступают органические пары, двуокись азота тут же начинает накапливаться, вероятно, в результате следующего процесса. Углеводороды реагируют с атомами кислорода с образованием свободных радикалов. Затем начинаются цепные реакции с участием молекулярного кислорода, что приводит к поглощению окиси азота. В результате двуокись азота образуется быстрее, чем фотодиссоциирует. В то же время сложные цепные реакции приводят к образованию других продуктов, которые оказывают раздражающее влияние на человека и растения.[ …]

Оксиды азота принимают участие в образовании фотохимического смога. К фотохимическим процессам относятся процессы образования пероксиацетилнитратов (ПАН). При концентрациях ПАН 0,1—0,5 мг/м3 они могут вызывать раздражение слизистой оболочки глаз и гибель растений, что характерно для южных солнечных городов.[ …]

Солнечная радиация обусловливает фотохимические реакции в атмосфере и формирование различных вторичных продуктов, обладающих часто более токсичными свойствами, чем вещества, поступающие от источников выбросов. Так, в процессе фотохимических реакций в атмосфере происходит окисление сернистого газа с образованием сульфатных аэрозолей. В результате фотохимического эффекта в ясные солнечные дни в загрязненном воздухе формируется фотохимический смог.[ …]

В отсутствие первичных ядер частота образования центров конденсации зависит от концентрации реагирующих продуктов. Следовательно, если концентрация последних значительно превы-шает концентрацию ядер, конкурируют два процесса — гомогенная и гетерогенная конденсация. Последняя будет преобладать в случае низкой концентрации фотохимических продуктов или высокой концентрации ядер.[ …]

Примером локального загрязнения атмосферы является смог — опасное во многих отношениях облако загрязнений различного типа, характерное для некоторых городов, где сочетание загрязнения воздуха транспортными и промышленными газами, атмосферные явления и солнечное излучение создают возможности для его образования. Различают смог влажный («лондонского типа»), представляющий собой сочетание пылевых частиц и капель тумана, и смог сухой, или фотохимический («лосанджелесского типа»), возникающий в результате воздействия ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения на загрязняющие вещества, находящиеся в атмосфере. Компонентами сухого смога являются озон 03,.оксид углерода СО,.оксиды азота N0 , различные радикалы и другие токсичные компоненты.[ …]

Основные источники загрязнения атмосферы и механизм образования воздушных загрязнений подробно проанализированы —6], причем особое внимание уделено возникновению фотооксидантов, образующихся в загрязненном воздухе под действием УФ-радиации и приводящих к появлению токсичного фотохимического смога [7].[ …]

Основными химическими соединениями, ответственными за образование фотохимического смога являются оксиданты, особенно озон и пероксиацетилнитрат (ПАН), концентрация которого при смоге 30 млрд 1. Еще более сильным (в 100 раз) раздражающим действием на глаза обладает пероксибензоилнитрат (ПБН).[ …]

Основными химическими соединениями, ответственными за образование фотохимического смога, являются оксиданты, особенно озон и пероксиацетилнитрат (ПАН).[ …]

Согласно современным представлениям, в атмосфере происходит ряд фотохимических реакций между окислами азота и углеводородами (главным образом олефинами), попадающими в воздух при сжигании топлива, особенно нефтяных продуктов (Cadle а. Magill, 1951; Faith, 1954; Haagen-Smit a. Bradley, 1953, a, b; Los Angeles County Pollution Control District, 1954). В лабораторных условиях реакция между окислами азота и углеводородами в присутствии ультрафиолетовых лучей приводит к образованию веществ, которые могут причинять точно такое же раздражение слизистой глаз у человека и повреждение растений, какое наблюдается в естественных условиях во время смога. Например, искусственное ультрафиолетовое облучение взятой в Лос-Анжелосе ночью пробы воздуха, который содержит те же химические соединения, приводит к образованию раздражающих веществ того же типа (Littman, Ford a. Endow, 1956). Все эти химические реакции связаны со значительным повышением концентраций озона в воздухе. Остается, однако, невыясненным вопрос, не является ли озон сам по себе вредным агентом. Неизвестно также, какое именно вещество вызывает раздражение глаз у населения Лос-Анжелоса. Далее, вполне возможно, что наблюдаемые три явления — раздражение глаз, повреждение растений и образование мглы в атмосфере — объясняются действием отнюдь не одного и того же, а разных веществ. Наконец, с равным основанием можно предположить, что возникающие во время смога заболевания обусловлены не теми веществами, которые вызывают раздражение глаз, повреждение растений и появление мглы в атмосфере.[ …]

Дмитриев М. Т., Иванова Л. Ю., Чон Ен-де. Гишеничеакюе прогнозирование образования фотохимического смога в городах.— «Гиг. и сая.», 1973, № 2, с. 8.[ …]

Возбужденное состояние обычно весьма нестабильно, так что вслед за образованием А быстро следует вторая реакция. Один или оба продукта В и С могут быть очень реакционноспособны. Следовательно, они могут положить начало цепи реакций с образованием нежелательных продуктов фотохимического смога.[ …]

Для атмосферной фотохимии наибольший интерес представляют явления фотохимической диссоциации электронно-возбужденных молекул А . Возбужденное состояние весьма нестабильно, так что вслед за появлением А быстро следует реакция образования продуктов В и С. Один из них или оба могут быть очень активными и приводят к началу цепи реакций, в результате которых возникают нежелательные соединения, в том числе обнаруживаемые в составе фотохимического смога.[ …]

Константа реакции равна 4-10—14 см3/(моль с) при 300 К [12]. Эта реакция, протекающая при фотохимическом смоге, сопровождается рядом побочных реакций с образованием таких продуктов, как БОг, БОз, Н2504, Н2 и Н20. Большинство твердых аэрозольных частиц являются сульфатами, среднее содержание которых в воздухе над сельской местностью и океанами составляет несколько мкг/м3 [11, 13], а над городами со средним загрязнением— 7—20 мкг/м3 [13, 14].[ …]

Кэдл [12] предположил, что лишь небольшая часть паров органических веществ участвует в фотохимическом смоге (около 5%) и трансформируется в частицы, однако механизм образования твердых частиц из паров (нуклеация) еще до конца не изучен.[ …]

В качестве примера рассмотрим идентификацию и определение олефиновых углеводородов (фотохимически активные соединения, участвующие в образовании фотохимического смога в городах с интенсивным автомобильным движением) в выхлопных газах автотранспорта (работа выполнена в США). После хроматографического разделения компоненты газовых выхлопов пропускали через реактор (см. табл. 1.8) с сульфатом серебра и концентрированной серной кислотой на диатомито-вом носителе. На рис. 1.31 приведены две хроматограммы — до (А) и после (Б) реактора. Как видно из рисунка, Присутствовавшие в выхлопах олефиновые углеводороды С1 — Сб практически полностью задерживаются в реакторе, что однозначно говорит о классе этих ЛОС (олефины). Далее каждый из олефи-нов можно идентифицировать индивидуально по индексам удерживания.[ …]

Загрязнения, попадающие в атмосферу, претерпевают ряд химических превращений, приводящих к образованию нежелательных продуктов, вызывающих, в частности, фотохимический смог. Для атмосферных реакций, обычно протекающих при довольно низких температурах, важным фактором активации молекул является солнечный свет. Бимолекулярные взаимодействия кванта света с молекулой и вызываемые им последующие физические и химические изменения называются фотохимической реакцией. Солнечный свет — обязательное условие фотохимических процессов.[ …]

Углеводороды и их производные, содержащиеся в атмосфере, опасны как промежуточные продукты процессов образования окислителей, являющихся причиной фотохимического смога.[ …]

Вкратце можно суммировать, что в целом эксперименты указывают на увеличение скорости исчезновения Б02 и образования аэрозолей, когда Э02 фотоокисляется в ¡присутствии N0 и олефи-новых углеводородов. Ускорение окисления 5>02 в системе углеводород— N0 — озон объясняется, вероятно, эффективным влиянием некоторых промежуточных веществ. В то же время ЭОг, по-видимому, в общем понижает скорость реакций при фотохимическом смоге, что еще не нашло объяснения. Следовательно, городские районы будут находиться в разных условиях с точки зрения образования фотохимического смога и аэрозолей. Характер этой проблемы будет изменяться в зависимости от взаимного соотношения концентраций N0 , углеводородов и ЭОг, выбрасываемых в атмосферу стационарными и подвижными источниками.[ …]

Отсюда становится ясным, что такие возможности почти безграничны и что почти в каждом случае возникновения фотохимических реакций в загрязненном городском воздухе могут образовываться свободные радикалы. Последующие реакции свободных радикалов могут привести к цепным реакциям полимеризации и окисления. Последний процесс обычно заканчивается, когда свободные радикалы адсорбируются, например, поверхностью пылевых частиц или разрушаются в результате реакции с некоторыми веществами, например с окислами азота или органическими соединениями, которые не приводят к образованию новых свободных радикалов. Было показано, что некоторые из этих реакций протекают в атмосферном воздухе Лос-Анжелоса и в экспериментальных камерах для изучения «смога».[ …]

В утренние часы «пик» в воздухе накапливается большое количество отработанных газов, и к полудню образуется фотохимический туман. Во второй половине дня под действием усиливающегося нагрева инверсия ослабевает, смог поднимается вверх. Как уже говорилось, фотохимический туман возникает в загрязненном воздухе в результате фотохимических реакций, протекающих под действием солнечного излучения. В ясные дни солнечная радиация вызывает расщепление молекул двуокими азота с образованием окиси азота и атомарного кислорода: соединяясь с молекулярным кислородом, атомарный кислород образует озон. Казалось бы, озон, окисляя окись азота, должен вновь превратиться в кислород, а окись азота — в двуокись. Но этого не происходит, так как окись азота вступает в реакцию с содержащимися в отработанных газах олефинами, которые расщепляются и образуют осколки молекул. Так появляется избыток озона.[ …]

ФОТОТРОПИЗМ — влияние света на направление движения органов растения. См. Тропизмы. ФОТОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ — химические процессы, происходящие под действием света. Широко распространены в природе (см. Фотобиология) и лежат в основе фотосинтеза, образования и разрушения озонового слоя, образования фотохимического смога и ряда других превращений загрязняющих веществ. См. также Фотолиз.[ …]

Диоксид азота является токсичным, а на солнечном свету конвертирует в оксид с выделением озона, участвующего в образовании фотохимического смога. Одновременные выбросы оксидов азота и серы обусловливают выпадение кислотных дождей. Ежегодно в промышленно развитых странах в воздушный бассейн выбрасывается до 50 млн. т оксидов азота, что превышает их естественный фон в воздухе населенных пунктов.[ …]

Наряду с углеводородами оксиды азота под действием УФ-излучения вступают в ряд радикальных реакций и участвуют в образовании фотохимического смога, в состав которого входит озон, являющийся сильным раздражителем дыхательных путей. Кроме того, подвергаясь физическим и химическим превращениям в атмосфере, оксиды азота способствуют образованию «кислотных дождей» [5].[ …]

Эти выхлопные газы в смеси с атмосферным воздухом, особенно под влиянием сильной солнечной радиации, могут вступать в фотохимические реакции, ведущие к образованию вызывающего раздражение глаз тумана (смога), который в результате окисляющего действия образующихся одновременно перекисей и озона причиняет, кроме того, значительный вред растительности и материальным ценностям. Такие явления наблюдаются, например, в городах штата Калифорния (США), где этому способствует не только чрезмерная насыщенность автомобильным транспортом и интенсивная солнечная радиация, но и топографические особенности — расположение в долинах и котловинах, что благоприятствует образованию инверсии (см. стр. 29).[ …]

Винилхлорид может вызвать ангиосаркому печени и другие формы рака, нарушение деятельности печени и ряд других заболеваний, может участвовать в фотохимических реакциях, ответственных за образование смога. Около 90% выбросов ви-нилхлорида в атмосферу образуется в производстве поливинилхлорида.[ …]

Оксиды азота, поглощая естественную радиацию как в ультрафиолетовой, так и в видимой части спектра, снижают прозрачность атмосферы и способствуют образованию фотохимического тумана — смога.[ …]

Смесь оксидов азота так же опасна, как и индивидуальных N0 и N02, особенно в городах, где они, взаимодействуя с углеводородами выхлопных газов, образуют фотохимический туман — смог. Их действие начинается с легкого кашля, который усиливается при повышении концентрации N0, и сопровождается рвотой, иногда головной болью. Вредное действие N0,. основано на контакте его с влажной поверхностью слизистой оболочки, что приводит к образованию азотной и азотистой кислот и, как следствие, к поражению внутренних органов, в частности отеку легких.[ …]

Источник: ru-ecology.info

Что такое смог и как он образуется?

Смог – это избыточное накопление в воздухе при определенной погоде вредных химических соединений, выделяемых в результате промышленного производства, сгорания транспортного топлива, работы станций, производящих тепло. Следует отличать понятие от мглы – снижения прозрачности воздуха из-за пылевых, дымовых, снеговых частиц.

Фотохимический

Английское слово «смог» образовано двумя частями: «smoke» – «дым» и «fog» – «туман». Термин в 1905 году ввел доктор Генри Антуан де Во, описывая плотный туман, нависший над Лондоном из-за выбросов предприятий по сжиганию угля. Термин быстро разнесся по устам, благодаря печатным изданиям, и стал популярным.

Причинами возникновения вредного городского тумана являются следующие факторы:

  • выхлопы автомобильного транспорта;
  • выбросы действующих предприятий, тепловых станций;
  • природные и техногенные пожары;
  • горение топлива;
  • сигаретный дым;
  • летучие вещества, выделяемые бытовыми и промышленными химикатами.

Механизм образования смога заключается во взаимодействии солнечного излучения, тепла, присутствующих в атмосфере вредных частиц. Должны установиться погодные условия, способствующие образованию химического тумана.

Явление наблюдается над населенным пунктом, насыщенным транспортом и промышленными предприятиями, при высокой температуре воздуха, солнечной погоде, отсутствии ветра. Когда нет активного переноса воздушных масс, взвесь вредных частиц застаивается. Застой случается и из-за температурной инверсии, когда теплая воздушная масса, насыщенная химическими веществами, держится у земной поверхности, не может сдвинуться, сдерживаемая наседающим сверху холодным воздухом.

Пекин
Пекин

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.

Виды смога

Существуют 2 типа смога:

  • природный, вызванный природными катаклизмами (вулканическим извержением, лесным пожаром);
  • техногенный, спровоцированный человеческой деятельностью.

Они делятся на 4 разновидности:

  1. Влажный смог, называемый серным. Возникает при повышении концентрации серных оксидов в воздухе из-за серосодержащих выбросов от сгорания топлива. Содержание токсичных частиц опасно высокое, над городом висит плотный, практически непроницаемый туман. Заметный случай, по которому можно сделать характеристику описываемого вида тумана, зафиксирован в Лондоне в 1952 году. Жители столицы Британии активно использовали уголь для отопления жилища, в городе работали угольные электростанции. Возникший смог оказался необычайно плотным, автомобили не могли двигаться, туманная завеса проникала через оконные щели в дома. Отравившись токсичным воздухом, погибли 12 тысяч жителей, у более 100 тысяч диагностировали серьезные респираторные заболевания.

    Лондон

  2. Фотохимический смог, называемый сухим. Сегодня наиболее распространен. Представляет собой аэрозоль коричневатого оттенка.Смог над городом образуется в результате смешения в воздухе следующих вредных веществ:
  • азотных оксидов, образующихся при работе ТЭЦ и предприятий тяжелой промышленности, испускании автомобилями выхлопных газов;
  • озона, в стратосферном слое являющегося полезным веществом, защищающим от ультрафиолета, а в нижнем атмосферном слое относящегося к вредным для здоровья человека загрязнителям;
  • взвесей РМ2.5, состоящих их пылевых, зольных, прочих мельчайших твердых частиц, крайне негативно влияющих на сердце, кровеносные сосуды, органы дыхания, вызывающих легочные онкологические патологии;
  • летучих органических веществ (к ним относятся испарения бензина, растворителей, лакокрасочных материалов, других бытовых и промышленных химикатов).
  1. Вулканический смог появляется вследствие извержения вулкана.

    Вулканический
    Вредные летучие соединения, вырываясь из жерла, контактируют с солнечным излучением и воздухом, распространяются на значительные расстояния. Повисая над населенным пунктом, приносят существенный вред живым организмам. Явление характерно для стран, на территории которых находятся вулканы.

  2. Ледяной смог – природный тип, наблюдающийся редко при определенных погодных условиях: отрицательной температуре и высокой влажности воздуха, отсутствии ветра. При указанной погоде воздух насыщается мельчайшими ледяными кристалликами, на которые налипают вредные частицы. Загрязненные кристаллики образуют плотный туман, вредный для дыхательной и кровеносной системы человека.

    Ледяной

Экология СПРАВОЧНИК

Фотохимические смоги, впервые обнаруженные в 40-х годах в Лос-Анджелесе (США), в настоящее время периодически появляются в различных странах. Неблагоприятное воздействие на население этого современного вида атмосферного загрязнения проявляется в Японии, Мексике, Аргентине, Канаде, Великобритании и некоторых других странах.[ …]

Фотохимический смог — это комплексная смесь, состоящая из оксидантов, в основном озона, смешанного с другими окислителями, включая слезоточивый газ — пероксиацетилнитрат (ПАН), и образующаяся при воздействии солнечного света из двух компонентов автомобильных выбросов — N0 и углеводородов.[ …]

ФОТОХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. Загрязнение городского воздуха продуктами фотохимических реакций, в случаях особой интенсивности достигающее степени фотохимического смога (см.).[ …]

ФОТОХИМИЧЕСКИЙ СМОГ — буроватая дымка, которая часто образуется в солнечные дни над крупными городами с интенсивным автомобильным движением. Результат в основном химической реакции между оксидами азота и углеводородами (главным образом из выхлопных газов), идущей под действием солнечного света.[ …]

Фотохимический смог — продукт реакции оксидов азота и углеводородов. Диоксид азота под действием ультрафиолетового излучения солнца распадается, образуя оксид азота и свободные атомы кислорода. Они способны активно реагировать с углеводородами, вступая в цепную реакцию образования перекиси азота и органических соединений, обладающих заметной токсичностью. Так как в выхлопных газах присутствуют и оксиды азота, и углеводороды, возникает вопрос, какой компонент следует контролировать в первую очередь.[ …]

Фотохимический смог — нередкое явление над Лондоном, Парижем, Нью-Йорком и другими крупными промышленными городами Европы и Америки. Последствия смога связаны с токсичностью озона и ПАВ. По своему физиологическому воздействию на организм человека он крайне опасен для дыхательной и кровеносной системы и часто бывает причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.[ …]

Смог — фотохимический туман — многокомпонентная смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. Впервые проблема возникла в Лос-Анжелесе в 40-е гг. (Калифорния, США), это обусловлено тем, что данный город стал первым большим американским городом, сориентированным на использование частных автомобилей вместо общественного транспорта. Для появления фотохимического смога необходимо сочетание следующих четырех условий: окиси азота (N02 ), солнечный свет, углеводороды (фотооксиданты), температура выше 18° С. Причинами возникновения смога являются фотохимические реакции при наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой.[ …]

Фотохимический смог (сухой, лос-анджеллеского типа) — 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. Главным ядовитым компонентом фотохимического смога является озон О3. Дополнительными его составляющими служат угарный газ СО. оксиды азота NOx, перекись ацетилнитрата, азотная кислота HNO3 и др.[ …]

К фотохимическим оксидантам относятся озон, пероксиацил-нитрат и оксиды азота. Озон Оз — бесцветный газ, является вторичным загрязнителем, образующимся в результате сложной реакции между оксидами азота с участием солнечной радиации [34]. Концентрация озора в приземном слое воздуха зависит от интенсивности УФ-излучения.[ …]

При фотохимических смогах основная часть аэрозолей представляет собой капли, состоящие из сильно загрязненной воды, содержащей водонерастворимые органические соединения, способные сохраняться в воздухе даже при относительной влажности 30%. В табл. 1.5 приведены концентрации атмосферных аэрозолей в городских условиях.[ …]

Во время фотохимических смогов население жалуется на характерный неприятный запах, раздражение носоглотки и глаз, а также на обострение хронических легочных заболеваний. Оксиданты могут оказывать не только раздражающее, но и общетоксическое воздействие.[ …]

Компоненты фотохимического смога и главный из его составляющих и, по-видимому, наиболее вредный — пероксиалкилнитрат, вызывают резь в глазах, раздражают легочную ткань, кроме того, способны усиливать коррозию сооружений и оборудования.[ …]

Фотохимический смог — это особый тип загрязнения атмосферы, впервые отмеченный в 1944 г. в городе Лос-Анджелесе. Для него характерно появление голубоватой дымки и вследствие этого ухудшение видимости, наблюдается сильное раздражение слизистой оболочки дыхательных путей и глаз. Последствия длительной смоговой ситуации — повышение заболеваемости и смертности среди населения, повреждение растительности, усиление коррозии металлов.[ …]

Оксиды азота. Фотохимический смог. Оксиды азота, монооксид N0 и диоксид N02 образуются при сжигании все видов топлива и представляют особую опасность для здоровья человека. Основными источниками выбросов оксидов азота в атмосферу являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), автотранспорт, авиация, ТЭС, ТЭЦ, металлургия и другие отрасли промышленности. Если общее ежегодное выделение оксидов азота в мире оценивалось в 19 7 г. в 53 млн. т, то уже в 1995 г. оно составило 130 млн. т. Удельный вес выбросов оксидов азота от различных стационарных источников 0 США составляет: ТЭС — 52 %, промышленно-отопительные котлы 14,4, промышленные печи и технологические нагревательные установки —4,1 , поршневые двигатели и ДВС —19,8%, газовые турбины—20, выбросы, не связанные с горением,— 1,9, прочие стационарные выбросы —4,1 %.[ …]

В образовании фотохимического смога участвуют многие загрязнители воздуха, среди которых N0 и Ы02 представляют особую опасность.[ …]

Для образования фотохимического смога важно присутствие углеводородов. Однако не каждый углеводород при реакции с другими примесями атмосферы дает одинаковое количество химических веществ, вызывающих такие эффекты, как повреждение растительности, снижение видимости и раздражение глаз. Эти различия объясняются разной реакционной способностью углеводородов. В литературе дается несколько различных способов выражения реакционной способности. Среди экспериментальных данных, используемых для оценки этой способности, приводятся скорость поглощения углеводорода в реакции, скорость окисления окиси азота, образование оксидантов, аэрозолей, раздражение глаз и повреждение растительности [4].[ …]

Во время сильного смога в летние месяцы 2002 г. жителям Московской, Ленинградской, Нижнегородской областей и Дальнего Востока были рекомендованы многослойные повязки и респираторы. Чтобы вовремя принять защитные меры от смога, в Кентском университете (США) был сконструирован даже мини-противогаз. Если загрязнение воздуха принимает угрожающие размеры и на приборе вспыхивает лампочка, то достают портативную маску. В Японии выведен специальный сорт бегонии, который служит индикатором фотохимического смога: под действием солнечных лучей при превышении концентрации смога на листьях растений через 6 часов появляются белые пятна.[ …]

Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насыщенный, а вернее, перенасыщенный выхлЬпными газами автомобилей. В Лос-Анджелесе выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более тысячи тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных загрязнителей — фотооксидантов (озон, органические перекиси, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. Только в одном городе (Токио) смог вызвал отравление десяти тысяч человек в 1970 г. и 28 тыс. — в 1971 г. По официальным данным, в Афинах в дни смога смертность в шесть раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Медногорск и др.), особенно в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохимического смога увеличивается.[ …]

Накопление продуктов фотохимических реакций в атмосферном воздухе в результате неблагоприятных метеорологических условий (отсутствие ветра, температурные инверсии) приводит к ситуации, называемой фотохимическим смогом, или смогом лос-апжелесского типа. Основными симптомами такого смога являются раздражение слизистых оболочек глаз и носоглотки у человека, снижение видимости, характерный неприятный запах, а также гибель растительности и порча резиновых изделий. При этом значительно повышается окислительная способность воздуха вследствие присутствия в нем окислителей, в первую очередь озона п некоторых других.[ …]

Хотя химия образования фотохимического смога полностью не известна, ясно, что окислы азота в некотором смысле катализируют реакции между углеводородами и оксидантами. Ослабление эффектов смога может потребовать значительного снижения количества N0 , образующихся в городских районах. В то же время необходимо контролировать выброс углеводородов от многочисленных подвижных и стационарных источников.[ …]

Один из главных компонентов фотохимического смога — пероксиацетилнитрат (ПАН) является неустойчивым соединением, разлагающимся при повышенной температуре. При анализе шробад воздуха объемом 5 мл в этих условиях удается .определить око ло 10—5% ПАН [304].[ …]

Вкратце можно заключить, что фотохимический смог начинается с фотодиссоциации двуокиси азота и одновременного образования атомарного кислорода. В отсутствие углеводородов двуокись азота восстанавливается почти так же быстро, как и распадается. В это время устанавливаются небольшие концентрации О, Оз, N0 и Ы20з. Как только в систему поступают органические пары, двуокись азота тут же начинает накапливаться, вероятно, в результате следующего процесса. Углеводороды реагируют с атомами кислорода с образованием свободных радикалов. Затем начинаются цепные реакции с участием молекулярного кислорода, что приводит к поглощению окиси азота. В результате двуокись азота образуется быстрее, чем фотодиссоциирует. В то же время сложные цепные реакции приводят к образованию других продуктов, которые оказывают раздражающее влияние на человека и растения.[ …]

Основной причиной образования фотохимического тумана является сильное загрязнение городского воздуха газовыми выбросами предприятий химической промышленности и транспорта и главным образом выхлопными газами автомобилей. На каждом километре пути легковой автомобиль выделяет около 10 г окиси азота. В Лос-Анджелесе, где скопилось свыше 4 млн. автомобилей, они выбрасывают в воздух около 1 тыс. т этого газа в сутки. Кроме того, здесь часты температурные инверсии (до 260 дней в году), способствующие застою воздуха над городом. Фотохимический туман возникает в загрязненном воздухе в результате фотохимических реакций, протекающих под действием коротковолновой (ультрафиолетовой) солнечной радиации на газовые выбросы. Многие из этих реакций создают вещества, значительно превосходящие исходные по своей токсичности. Основные компоненты фотохимического смога — фотооксиданты (озон, органические перекиси, нитраты, нитриты, пероксилацетилнитрат), окислы азота, окись и двуокись углерода, углеводороды, альдегиды, кетоны, фенолы, метанол и т. д. Эти вещества в меньших количествах всегда присутствуют в воздухе больших городов, в фотохимическом смоге их концентрация часто намного превышает предельно допустимые нормы.[ …]

В отличие от известного лондонского смога — густого тумана с примесью частиц сажи и оксидов серы — фотохимический смог возникает под действием солнечного света.[ …]

Более сложные реакции происходят при фотохимических смогах. Впервые детально изучены и описаны фотохимические смоги в районе Лос-Анджелеса.[ …]

Исследование состава оксидантов в период смога, например, в районе Лос-Анджелеса показало, что при концентрации оксидантов 1,0—1,2 мг/м3 озон составлял около 60%, остальные 40% составляли перекисные соединения и свободные радикалы [24]. В обзоре результатов исследований по изучению соотношения озона и оксидантов указывается, что атмосферные фотооксиданты в среднем состоят из озона на 75%. Более поздние исследования свидетельствуют о том, что содержание озона в сумме окислителей при фотохимическом смоге может достигать 95% и более.[ …]

Типичные изменения концентраций в реакциях при фотохимическом смоге [16]. (Данные предоставлены исследовательскими лабораториями «Дже-

Типичные изменения концентраций в реакциях при фотохимическом смоге [16]. (Данные предоставлены исследовательскими лабораториями «Дже-

Все это нарушает равновесие во многих экосистемах Земли, из-за фотохимического смога ухудшится общее состояние атмосферы, усилится «парниковый эффект».[ …]

Основными химическими соединениями, ответственными за образование фотохимического смога являются оксиданты, особенно озон и пероксиацетилнитрат (ПАН), концентрация которого при смоге 30 млрд 1. Еще более сильным (в 100 раз) раздражающим действием на глаза обладает пероксибензоилнитрат (ПБН).[ …]

ЭЗД является лучшим детектором для обнаружения и определения в атмосфере компонентов фотохимического смога (пероксиацетилнитрат и родственные ему соединения), для определения токсичных химических соединений (фосген, фториды серы, тетракарбонил никеля, арсин, фосфин и другие летучие гидриды) в воздухе рабочей зоны промышленных предприятий [3, 4].[ …]

Более 30 лет загрязнение атмосферы автомобилями рассматривается как опасность для окружающей среды. Сущность этой проблемы изучалась почти со всех точек зрения: доказывали сходство между составом фотохимического смога и компонентами выхлопных газов двигателей; была разработана методика количественного анализа выхлопных газов и веществ, загрязняющих атмосферу, учитывали интенсивность движения транспорта, режим работы, техническое состояние автотранспорта; вели поиски решения путем внесения изменений в конструкции транспортных средств, дорожных систем и видов используемого горючего; оценивались потенциально новые виды энергии для автомобилей и новые системы общественного транспорта.[ …]

Практически любой углеводород (за исключением метана, обладающего малой реакционной способностью) в присутствии оксидов азота подвергается фотоокислению с образованием оксидантов, поэтому с точки зрения образования фотохимического смога выбросы углеводородов опасны. Скорость образования оксидантов зависит от реакционной способности углеводородов. Наиболее реакционноспособным классом являются олефины с разветвленными и прямыми цепями и внутренними двойными связями. Затем следуют три- и тетраалкилбензолы и олефины с концевыми двойными связями, далее идут диалкил бензол ы, альдегиды и этилен. Еще менее реакционноспособен толуол, за ним — углеводороды парафинового ряда, ацетилен и бензол.[ …]

В котловинах городов (например, Лос-Анджелес, Кемерово, Алма-Ата, Ереван) наблюдается температурная инверсия, в результате чего не происходит естественного перемешивания масс воздуха, и в нем аккумулируются вредные вещества. Проблема фотохимического смога существует и в других крупных городах, где преобладает солнечная погода (Токио, Сидней, Мехико, Буэнос-Айрес и др.).[ …]

Примером вторичного аэрозолеобразования может служить появление голубоватой дымки (она становится видимой глазу благодаря поглощению и рассеянию света на частицах) во время так называемых «смоговых ситуаций” в атмосфере некоторых городов (о природе фотохимического смога см. гл. 5), или дымки над хвойными лесами в жаркую солнечную погоду. Возникновение аэрозольных частиц и в том, и в другом случае связывают с их образованием преимущественно из органических предшественников.[ …]

Иногда при этом меры принимаются только после того, как степень концентрации вредных примесей фактически достигает определенных критических уровней. Прогноз же метеорологических условий используется для выяснения возможности дальнейшего усиления степени загрязнения воздуха. Так, с 1955 г. в Калифорнии при возникновении фотохимических смогов вводится серия «дымовых тревог», или начальных уровней опасных «эпизодов» загрязнения воздуха.[ …]

Прогноз туманов состоит в определении изменений температуры и влажности приземного слоя воздуха, при которых часть влаги переходит в жидкое состояние и образуются водяные капли, снижающие видимость до 1000 м и менее. От туманов или дымки, к которой относят случаи, когда вследствие наличия в воздухе взвешенных капель воды видимость превышает 1000 м, отличают мглу, когда причиной снижения видимости является наличие твердых частиц в атмосфере. Такая мгла, в частности, возникает в фотохимических смогах (см. п. 2.13), сопровождающихся образованием большого количества аэрозолей.[ …]

Двуокись азота действует как острый раздражитель и в равных концентрациях оказывается более вредной, чем N0. Однако при тех концентрациях, которые имеют место в атмосфере, N02 является лишь потенциальным раздражителем и только потенциально ее можно связывать с хроническими легочными заболеваниями [16]. При концентрациях менее 0,01 млн-1 у детей в возрасте 2—3 лет наблюдался некоторый рост заболеваний бронхитом. Под воздействием солнечной радиации и при наличии несгоревших углеводородов окислы азота вступают в реакции с образованием фотохимического смога; соответствующие химические реакции рассмотрены в разд. 9.5. В связи с такой химической активностью окислов азота первичный норматив качества воздуха на них установлен среднегодовой величиной 100 мкг/м3. Компонентами фотохимического смога, наиболее вредными для растений и здоровья человека, являются фотохимические оксиданты, которые мы рассмотрим в следующем разделе.[ …]

Соединения азота, поступающие в атмосферу от транспортных объектов, представлены в основном оксидом азота и диоксидом азота. Оксид азота — бесцветный газ, который кислородом воздуха окисляется до диоксида азота — стабильного (во времени) газа желтовато-бурого цвета, сильно ухудшающего видимость и в большинстве случаев придающего характерный коричневый оттенок воздуху. Диоксид азота, реагируя с атмосферной влагой, образует азотную кислоту. Одной из особенностей диоксида азота является сильное поглощение ультрафиолетового излучения в диапазоне длин волн 0,3…0,4 мкм и диссоциация на оксид азота, атомарный кислород и озон при образовании фотохимического смога в присутствии диоксида серы, кислорода, углеводородов.[ …]

Озон (03) — синий газ с резким запахом, аллотропическая модификация кислорода, сильный окислитель. При больших концентрациях разлагается со взрывом. Образуется из кислорода при электрическом разряде (напр., во время грозы), под действием УФ излучения (напр, под действием УФ излучения Солнца в стратосфере). Основная масса О, в атмосфере находится в озоновом слое (озоносфере), предохраняющем живые организмы на Земле от губительного действия УФ радиации Солнца. Как компонент последнего вызывает ожоги растительности и по некоторым оценкам является причиной недобора примерно 10% урожая с.-х. культур в США.[ …]

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА КЛИМАТ — в некоторых регионах земного шара в последние годы эти воздействия стали критическими и опасными для биосферы и для существования самого человека. Все это приводит к увеличению концентрации в атмосферном воздухе антропогенных загрязнителей: моноксида и диоксида углерода, метана, оксидов азота, диоксида серы, озона, фреонов и др. Они оказывают существенное воздействие на глобальный климат, вызывая негативные последствия (рис. 39): “парниковый эффект”, истощение “озонного слоя”, кислотные дожди, фотохимический смог и др., что более подробно будет рассмотрено при освещении данных терминов и понятий.[ …]

Чем опасен смог?

Фотохимический туман – явление опасное для человеческого здоровья. Наиболее сильное негативное воздействие оказывается на слабый организм стариков и детей. Возникает раздражение слизистых покровов органов дыхания и зрения, человек страдает от кашля, воспаления и боли в дыхательной системе.

Крайне опасно загрязнение воздуха для людей, больных астмой, хроническими легочными и сердечными заболеваниями. У них возникают серьезные проблемы с дыхательной функцией. Астматический приступ, спровоцированный проникновением в легкие токсичных веществ, без своевременной медицинской помощи становится причиной летального исхода.

Для защиты от смога используются кондиционеры, сплит-установки. При сильном загрязнении окна и двери закрываются влажной тканью, дыхательные пути защищаются влажной марлевой повязкой.

Тяжелые последствия смога касаются флоры и фауны. Сельскохозяйственные и дикие животные серьезно заболевают. Токсичный туман, длительно держащийся на территории, способен уничтожить культурные растения в садах, на сельскохозяйственных угодьях, отравить деревья до пожелтения и опадания листвы.

Наиболее показателен пример последствий токсичного воздействия на растительность в промышленном городе Карабаш в Челябинской области. В результате деятельности медеплавильного завода нанесен огромнейший ущерб окружающей среде. Из-за заводских выбросов дымный смог над населенным пунктом висит постоянно, вода в протекающей через город реке рыжего цвета, городские окрестности полностью лишены растительного покрова.

Карабаш
Карабаш

Возможные последствия

Поскольку феномен возникает в результате смешивания разных опасных веществ, он оказывает разностороннее негативное влияние на здоровье живых существ и окружающую среду. Какое именно, зависит от химического состава.

Воздействие на человека

Смог крайне опасен для человека, на что постоянно обращают внимание ученые. Это одна из главных причин преждевременной смерти.

Среди проблем со здоровьем, вызываемых смогом:

  • головные боли и тошнота;
  • нарушение сна;
  • снижение физической работоспособности;
  • болезни органов дыхания (например, астма, бронхит);
  • сердечно-сосудистые заболевания (вплоть до инфаркта или инсульта);
  • онкологические заболевания.

При сильном загрязнении воздуха возникает риск удушья. Разъясняя, чем для человека опасен смог, ученые советуют воздержаться от занятий спортом на улице и других видов физической активности.

Влияние на растения

Присутствующие в воздухе вредные вещества вызывают у растений стресс, ослабляют их. Под их воздействием происходят:

  • снижение фотосинтезирующей способности;
  • разрушение воскового слоя на поверхности листьев;
  • нарушение усвоения питательных веществ и воды;
  • снижение устойчивости к болезням и вредителям.

Кислоты и азот, которые накапливаются в почве в чрезмерном количестве, нарушают естественный биобаланс. Почвы окисляются, из них вымываются жизненно важные вещества и попадают во время дождя в грунтовые воды. Одновременно высвобождаются ранее связанные тяжелые металлы и алюминий, наносящие вред корням.

Плохо растут сельскохозяйственные культуры. Сильное загрязнение воздуха приводит к снижению урожайности на 5-15%. И это еще одна опасность для человека, чья деятельность в основном и является причиной смога.

Загрязнение атмосферы

Меняется естественный состав воздуха. Он становится малопригоден или непригоден для живых организмов.

Другие последствия

Загрязняющие вещества оказывают вредное воздействие не только на живые организмы:

  • выпадают на землю в виде кислотных дождей, вызывая окисление почв и водоемов, в том числе высоко в горах;
  • разрушают конструкционные и строительные материалы: камень, стекло, сталь, бронзу, железо. Страдают современные сооружения и памятники культурного наследия;
  • снижают производительность гелиоустановок, вследствие чего сильно уменьшается количество вырабатываемой энергии.

Борьба со смогом

Естественный борец со смогом – ветер. При движении воздушных масс токсичные вещества уносятся за пределы города, рассеиваются в пространстве. Но если долго стоит безветренная погода, то смог постепенно становится плотнее, видимость на улицах падает до критической отметки, становится невозможным движение транспорта.

Население, проживающее в крупном промышленном городе, может сделать многое для снижения вероятности появления смога:

  • меньше пользоваться автомобильным транспортом (ходить пешком или передвигаться на велосипеде);
  • приобрести электрические бытовые приборы вместо газовых;
  • не покупать лакокрасочные материалы, растворители, бытовые химикаты с высокой концентрацией летучих органических веществ;
  • заправлять автомобиль в прохладный период суток (утром и вечером), чтобы предотвратить испарение нагретых частиц топлива, провоцирующих образование озона в нижнем слое атмосферы.

Велосипед

Образование фотохимического смога – серьезная экологическая проблема, решаемая во многих странах на государственном уровне. Создаются и законодательно закрепляются программы, направленные на мониторинг и сокращение выбросов, провоцирующих появление ядовитого тумана. Промышленные предприятия получают ограничение или запрет на выбросы конкретных химических соединений. В развитых странах значимым путем решения проблемы выбран переход на использование электрического транспорта.

Борьба со смогом непроста, требует усилий и финансовых вложений. Чтобы на предприятиях исключить или снизить объем вредных выбросов, нужно провести обширную модернизацию оборудования, установить современные фильтрационные системы, ввести новые технологии производства. Не всем государствам модернизация по карману, поэтому смог остается актуальной проблемой.

Варианты защиты земельных ресурсов

Почва представляет собой элемент биосферы, создающий полноценные условия для биохимической среды человека, растений, животных. Почвы накапливают атмосферные осадки, регулируют водный баланс, обеспечивают чистоту подземных рек и озер. Фотохимический смог негативно отражается на плодородности почвы, делает ее непригодной для применения, поэтому так важно проводить мероприятия по охране и защите земель в государственных масштабах.

Среди мер, которые должны приниматься уже сегодня, чтобы сохранить почву для будущих поколений, выделяют сокращение применения земельных ресурсов для промышленных целей, устранение загрязнений промышленных предприятий, располагающихся вблизи земельного фонда.

Особое внимание должно уделяться систематической рекультивации участков земной поверхности, которые нарушены производственной деятельностью.

От тех эффективных мер, которые будут предприняты по защите земельных угодий, атмосферы на государственном уровне, напрямую зависит экологическая обстановка на нашей планете, здоровье живых организмов, которые на ней обитают.

Источник: FB.ru

Источник: GreenParkOmsk.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.