Міський зміг - студопедія

Атмосфера міст схильна до найбільшого забруднення. У ній присутні речовини, безпосередньо викинуті з джерел забруднення (первинні забруднювачі), і продукти їх хімічних перетворень (вторинні забруднювачі).

Забруднення повітря міст відбувається в основному в результаті протікання процесів горіння. Паливо складається з вуглеводнів (умовно позначимо як СН), і звичайний процес його горіння може бути представлений рівнянням:

При нестачі кисню з палаючого палива утворюється значна кількість отруйного газу - монооксиду вуглецю:

Якщо кисню ще менше, то при горінні утворюється вуглець у вигляді сажі:

При низьких температурах і при невеликому вмісті О2 реакції піролізу (руйнування в результаті нагрівання) палива можуть привести до утворення поліциклічних ароматичних вуглеводнів, наприклад, сумно відомого канцерогену - бенз (а) пірену. Горіння викопного палива, що містить з'єднань-ня сірки, призводить до забруднення атмосферного повітря сірчистим газом.

Смог (від англ. Smоке - дим, fog - густий туман) - видиме загряз-ня повітря будь-якого характеру. Смог виникає при тривалому існуванні антициклонального умов погоди, коли забруднюючі речовини у відносно великих концентраціях накопичуються в приземному шарі атмосфери. Виділяють три типи смогу: вологий (лондонського типу), сухий, або фотохімічний, (лос-анджелеського типу) і крижаної (аляскинского типу).

У наш час зміг лондонського типу можна спостерігати в столиці Туреччини Анкарі, де повітря взимку, мабуть, самий брудний в світі. Анкара з трьох сторін оточена горами і з раннього ранку в цю пору року покрита «ковдрою» з густого чорного диму, змішаного з туманом. Основним джерелом смогу в Анкарі є дим опалювальних печей, якими користуються мешканці багатоквартирних приватних будинків.

В смог лондонського типу крім SO2. Н2 SO3. Н2 SO4 і сажі може бути присутнім ряд інших забруднюючих речовин, що містяться, наприклад, у вихлопних газах автотранспорту - це СО, NОх. вуглеводні та ін.

Вихлопні гази автотранспорту, що містять оксиди азоту, можуть стати причиною утворення другого виду смогу - смогу лос-анджелеського типу, негативна дія якого на навколишнє середовище обумовлено, головним чином, вторинним забрудненням. На кожному кілометрі шляху легковий автомобіль виділяє в середньому 10 г NО. У Лос-Анджелесі ще в 1970-ті рр. було понад 4 млн автомобілів і в повітря щодоби надходило близько 1000 т NО. Явно виражений фотохімічний зміг спостерігається в цьому місті більше 70 днів на рік

Для цього типу смогу характерно перебіг фотохімічних реакцій між продуктами автомобільних вихлопів на сонячному світлі, тому його часто називають фотохімічним смогом. Багато речовин, що утворюються в результаті протікання фотохімічних реакцій, є більш токсичними, ніж первинні забруднюючі речовини.

Особливостями фотохімічного смогу є наступні:

1. Процес утворення смогу має місце днем ​​в суху ясну сонячну погоду, досягаючи максимуму після полудня.

2. Чинений смогом дію на навколишнє середовище - окисне (кор-Розія металу, розтріскування гуми і т.п.).

3. Негативне біологічний вплив: сильне подразнення слизових оболонок дихальних шляхів і очей у людей і тварин, в'янення рослинності в повітряному басейні.

4. Погіршення видимості за рахунок утворення блакитним серпанку або білястого туману.

В якості одного з головних вторинних забруднювачів атмосфери при фотохімічному смог виступає озон. Його утворення пов'язане з одночасним присутністю в повітрі значних кількостей оксидів азоту і органічних речовин. Реакції перетворення оксидів азоту, що обумовлюють утворення О3 наступні:

NOх + h # 957; = NО + O, # 955;<310 (нм)

Органічні речовини, присутні у вихлопних газах автотранспорту, грають при цьому роль своєрідних каталізаторів цих перетворень. Крім того, озон може вступати в реакції з олефінами, утворюючи інші шкідливі речовини - альдегіди, напри-заходів, формальдегід СН2 О. В фотохімічному смог присутній також СО - продукт неповного згоряння автомобільного палива.

Фотохімічні реакції, що протікають при одночасному при-присутність в повітрі оксидів азоту і органічних речовин, призводять також до утворення високотоксичних сполук із загальною формулою R-СО-OO-NО2 (пероксіацілнітрати). Перший член гомологічного ряду пероксіацетілнітрат СН3 СО-OO-NО2 часто скорочено називають ПАН. У разі присутності в повітрі ароматичних вуглеводнів можливе утворення ароматичних похідних, наприклад, пероксібензоілнітрата С6 Н5 СО-OO-NО2 що є сильнодіючим сльозогінним газом.

Реакції О3 з олефінами можуть бути розглянуті на прикладі його взаємодії з пропеніл з утворенням етаналю:

Утворені в результаті взаємодії олефінів з озоном, а також містяться в вихлопних газах альдегіди далі реагують з озоном і діоксидом азоту з утворенням ПАН:

ПАН легко вступає в хімічні реакції з різними органічними речовинами, наприклад, з ферментами, і тому надзвичайно токсичний для живих організмів.

З вторинних забруднюючих речовин, що утворюються при фотохімічному смог, найбільшу кількість становить озон. Швидкість утворення озону залежить від освітленості і змісту оксидів азоту в повітрі, і тому змінюється як протягом доби, так і протягом року.

Порівняльна характеристика типових випадків первинного і вторинного забруднення повітря дана в табл. 13.