Atmosfera şi calitatea aerului. CURS VI Reacţii chimice în troposferă smog-ul

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Atmosfera şi calitatea aerului. CURS VI Reacţii chimice în troposferă smog-ul"

Κλεόπατρος Ζωγράφος
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Atmosfera şi calitatea aerului CURS VI Reacţii chimice în troposferă smog-ul

2 Smog-ul Smog-ul este un poluant al aerului vizibil cu ochiul liber alcătuit dintr-un amestec de NOx, SO O, fum si substanţe particulate. Termenul a apărut la începutul secolului XX prin combinarea a cuvinte Smoke- fum Fog - ceaţă Funcţie de modul de formare, au fost descrise tipuri de smog: 1. smog-ul industrial (smog-ul londonez) un amestec de cenusă, funingine, SO şi uni VOC. Frecvent în secolele 19 şi 0 în oraşele industrializate din Anglia şi SUA în care industria avea la bază arderea cărbunilor. Se formează în special iarna sau în zilele reci.. smog-ul fotochimic o ceaţă galben-maro ce se formeză în zilele însorite în oraşele cu trafic aglomerat. Los Angeles Beijing

3 Reacţiile implicate în formarea smog-ului fotochimic Reacţiile ce duc la formarea smogului fotoghimic sunt iniţiate de lumina Soarelui şi implică în principal NOx şi HC din gazele de eşapament ale automobilelor. Principalele etape ale formării smogului fotochmic sunt: 1. formarea radicalilor hidroxil liberi: Dintre gazele emise de eşapamentul autovehiculelor, NO este singurul colorat, fiind astfel capabil să absoarbă radiaţie luminoasă, după următoarea reacţie de fotodisociere: NO + lumină solară (UV>0nm) -> NO. + O(1D) 1ssp4 O atomic format reacţioneză cu O şi formează O în straturile atmosferice inferioare după reacţia: O + O -> O - o moleculă de NO produce o moleculă de O, deci concentraţia de O nu o va depăşi niciodată pe cea de NO O disociază sub influenţa UV < 10 nm şi formează un atom de O după reacţia: O + lumină solară (UV<10nm) -> O + O(P) 1ssp4

4 Reacţiile implicate în formarea smog-ului fotochimic Oxigenul atomic (P) format este extrem de reactiv şi extrage un atom de H şi un e- din molecula de HO după reacţia: O(P) + HO -> HO. => O moleculă de NO duce la formarea a HO. NO +H O -> NO + HO. (1) Concentratia de radicali hidroxili liberi este menţinută sub control prin intermediul unor reacţii de terminare:.oh +.NO -> HNO.OH + HOO. -> H O + O.OOH -> HO + O. Reacţia radicalilor hidroxili liberii cu HC formarea smog-ului primar - deoarece ardere combustibililor în motoarele mașinilor nu este perfectă, gazele de eşapament conţin și o serie de HC nearse RCH. Acestea reacţioneză cu radicalii hidroxili liberii după un mecanism ce implică un număr mare de radicali liberi:..oh + RCH -> RCH + H O. RCH + O -> RCH OO. - radical peroxialchil RCHOO. + NO -> NO + RCHO. - radical alcoxil RCH O. + O ->.OOH + RCHO aldehidă.ooh + NO -> NO + HO. RCH + O + NO -> RCHO + NO + HO () RCH + O +HO -> RCHO + 4 HO. Reacţia generală de formare a smogului primar (1)+():

5 Reacţiile implicate în formarea smog-ului fotochimic Radicalii hidroxil liberi pot reactiona cu HC prin două mecanisme disctince: A. extragerea unui atom de H din HC saturate Radicali hidroxil liberi au capacitatea de a reactiona cu HC şi de a produce disocierea acestor compuşi după reacţia generală: R-H -> R. + H. Ușurința cu care legătura covalentă se rupe depinde de structura HC. În general, legăturile terţiare sunt mai uşor de disociat decât cele secundare, iar cele secundare mai ușor decăt cele primare. Compuşii aromatici sunt mai stabili decăt cei alifatici. B. adiţia la legăturile duble din HC Reacţia OH cu alchenele are loc mai rapid decăt în cazul anterior, deoarece electronii π sunt mai puțin atraşi de nucleu comparativ cu electronii σ, oferind astfel un situs cu care interacţionează electronii din radicalul liber.

6 Reacţiile implicate în formarea smog-ului fotochimic

7 Reacţiile implicate în formarea smog-ului fotochimic. Reacţiile de formare a smog-ului secundar Produşii primari din reacţiile anterioare (aldehide şi radicali hidroxili liberi) pot reacţiona mai departe în troposferă după reacţiile (aldehida acetică este folosită ca exemplu, reacţiile sunt valabile pentru orice aldehidă): CH CHO +.OH -> CH CO. + H O CHCO. + O -> CHCOOO. CH COOO. + NO. <-> CH OONO Peroxiacetil nitrat (PAN) Peroxiacetil nitratul este componenta smog-ului ce produce iritaţia ochilor. Are un timp de remanţă mare în aerul rece. La temperaturi mici se descompune în NO, O şi OH fiind considerat un rezervor pentru NOx. Toate componentele smog-ului fotochimic O, aldehidele, PAN contribuie la toxicitatea şi efectele nocive ale acestuia. Ozonul troposferic, poluantul produs în cantitatea cea mai mare în cursul formării smogului, este considerat a fi cauza principală a efectelor nocive ale smog-ului. Expunerea la O în concentraţii de 0, ppm 1- ore produce oboseală şi dificultăţi în respiraţie. În Los Angeles, dacă nivelul de O din atmosferă este > 0,5 ppm, li se interzice copiilor să iasă afară.

Smog-ul şi inversiunile de temperatură În condiţii normale, datorită modului specific de variaţie a temperaturii în termosferă, aerul are tendinţa de a se ridica ceea ce duce la

În condiţii specifice, poate apare o inversiune termică, în sensul că în troposferă, într-o anumită zonă, temperatura va creşte cu altitudinea.

8 Smog-ul şi inversiunile de temperatură În condiţii normale, datorită modului specific de variaţie a temperaturii în termosferă, aerul are tendinţa de a se ridica ceea ce duce la amestecarea gazelor şi dispersia poluanţilor şi smog-ului. În condiţii specifice, poate apare o inversiune termică, în sensul că în troposferă, într-o anumită zonă, temperatura va creşte cu altitudinea. Cauze principale: - răcirea puternică a suprafeţei terestre într-un timp scurt, în timp ce aerul de la înalţime rămâne mai cald. Apar în special în timpul nopţii. - circulaţia anticiclonică în care aerul are o mișcare descendentă (modelul Hadley). Apar în special în sezonul rece. - imobilizarea aerului în zone intramontane sau depresionare

9 Smog-ul şi inversiunile de temperatură În cazul unei inversiuni, aerul mai rece și dens nu poate pătrunde prin pătura de aer cald. Miscările pe verticală ale aerului se reduc, ceea ce duce la acumularea locală a poluanţilor, inclusiv a smogului. O inversiune termică poate dură perioade de timp de ordinul zilelor. Incidente majore produse de inversiuni termice: Donora Valley, Pennsylvania, USA smog-ul industrial s-a acumulat timp de 5 zile - 0 persoane au decedat de persoane (din 14000) s-au îmbolnăvit Londra, Anglia The big Smoke, The great Smog of 5 - smog-ul datorat arderii cărbunilor s-a acumulat timp de 4 zile de persoane au decedat de persoane s-au îmbolnăvit. Ca răspuns la aceste tragedii, s-au luat o serie de măsuri legislative privind reducerea emisiilor de poluanți: 1. The Clean Air Act, 1956, Anglia utilizarea de combustibili ce nu emit fum - schimbarea sistemului de încălzire a locuinţelor și utilizarea preponderentă a electricităţii şi gazului natural - re-locarea centralelor termolectrice departe de oraş şi creşterea înalţimii coşurilor. The Clean Air Act, 196, USA precizează standardele pentru cei 5 poluanţi majori ai aerului: PM, SO, CO; NOx, O - amendamentul din 1990 standarde şi mecanisme de control pentru ploile acide şi emisiile de carcinogeni

10 Rezultatele aplicării The Clean Air Act, 196, USA

Σχετικά έγγραφα

REACŢII DE ADIŢIE NUCLEOFILĂ (AN-REACŢII) (ALDEHIDE ŞI CETONE)

REACŢII DE ADIŢIE NUCLEOFILĂ (AN-REACŢII) (ALDEHIDE ŞI CETONE) EAŢII DE ADIŢIE NULEFILĂ (AN-EAŢII) (ALDEIDE ŞI ETNE) ompușii organici care conțin grupa carbonil se numesc compuși carbonilici și se clasifică în: Aldehide etone ALDEIDE: Formula generală: 3 Metanal(formaldehida