Проблема фотохимического смога

Образование фотохимического смога относят к локальным проблемам загрязнения атмосферного воздуха. Срок смог происходит от двух английских слов: "smoke" - дым, копоть и "fog" - густой туман. Срок смог является широкоупотребляемой и используется для характеристики различных процессов в воздухе. С точки зрения защиты объектов окружающей среды от последствий загрязнения воздуха, наибольшую опасность представляет фотохимический смог. Фотохимический смог - это смесь различных химических веществ, которые образуются в результате фотохимических реакций при определенных физико-географических условий и влияния антропогенных факторов. К физико-химических условий относят отсутствие ветра в приземном слое и интенсивное солнечное излучение. К антропогенным предпосылок образования фотохимического смога относят наличие в приземном слое атмосферы значительных количеств диоксида азота, попадающих в атмосферу преимущественно из антропогенных источников, и наличие в атмосферном воздухе углеводородов и их окурков.

 

При фотохимическом смога за счет фотохимических реакций, которые интенсивно проходят в солнечную погоду образуются высокотоксичные вещества, загрязняющие воздух. Процесс образования фотохимического смога имеет автокаталитических характер, т.е. инициирующие фотохимический смог вещества воспроизводятся в процессе свободнорадикальных реакций. Основной инициирующей реакцией образования фотохимического смога является фотохимический расписание диоксида азота:

 

N02 + hv -> NO + О ».

 

Образован атомарный кислород может взаимодействовать со многими компонентами воздуха (молекулы кислорода, окурки углеводородов и др.) с образованием различных соединений. Химические реакции, которые показывают схему образования фотохимического смога приведены ниже:

 

О »+ 02 -> Оз;

 

О »+ НС (+) -> НСО (+) (радикал);

 

НСО <+) + 02 - »НС03 (+) (радикал);

 

НС03 (+) + НС <+) -> альдегиды, кетоны и т.п.;

 

НС03 (+) + N0 - »НС02 <+) + Ш2;

 

НС03 (+) + 02 -> НС02 (+) + 03;

 

НС0 <+) + М02 - »пероксиацилниграты (ПАН).

 

В результате приведенных фотохимических реакций образуются ряд токсических веществ. Основным источником возникновения фотохимического смога, кроме физико-географических предпосылок, являются выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, которые содержат и диоксид азота и окурки углеводородов.

 

Возможны и другие механизмы образования фотохимического смога, что приводит к образованию смогов различного типа, в частности, "белый смог", "черный смог", и тому подобное.

 

Как видно из уравнений, основным продуктом фотохимического смога являются свободные радикалы и озон. Свободные радикалы характеризуются высокой реакционной способностью и вступают в реакцию с биологически активными молекулами (белками, ферментами, углеводами и др.) с образованием новых соединений, в том числе и токсилив. Вследствие таких преобразований нарушаются обменные процессы в живых организмах, подавляется активность ферментативных систем, замедляется и останавливается рост тканей и т.д.. Это является причиной преждевременного старения людей.

 

Озон, который образуется в результате фотохимического смога (тропосферний!) достаточно токсичным (ГДКМр = 0,01 мг/м3) и представляет определенной опасности. Максимальное содержание озона в воздухе, который образовался в результате фотохимических реакций, зафиксирован в Лондоне в 1975 году и его концентрация составляла 0,0018 Об.%, Тогда как обычный содержание этого газа в воздухе составляет 0,0002-0,0004 Об.%. По рекомендациям Всемирной организации здравоохранения допускается временное повышение концентрации озона в воздухе до 0,0006 Об.%, Так как превышение этого предела опасно для здоровья. При взаимодействии с гемоглобином крови, озон образует неустойчивые озониды, а их самовольный расписание вызывает разрушение органической основы гемоглобина.

 

Продуктами фотохимического смога являются альдегиды и кетоны, которые являются достаточно токсичными веществами, а систематическая их воздействие на организмы, в том числе и человека, вызывает токсикоманией с отдаленными последствиями, например, воспаление коры головного мозга и т.д..

 

Пероксиацилнитраты, которые также являются продуктами фотохимических реакций, состоят, преимущественно, из пероксиацетилнитратив и пероксибензоилнитратив. Эти вещества обладают канцерогенным действием и способны вызывать появление злокачественных опухолей.

 

Из предпосылок образования фотохимического смога понятно, что это явление присуще, преимущественно, крупным городам с большим количеством транспорта и высотными сооружениями, которые препятствуют движению ветра.

 

Образование фотохимического смога характерно для большинства крупных городов мира и даже зеленые насаждения этих городов не в состоянии поглотить значительные количества создаваемых токсичных веществ. Это является одной из причин повышенной заболеваемости местных жителей и сокращение продолжительности их жизни. Продукты фотохимического смога вызывают раздражение слизистых оболочек и их заболевания, а влияние их на сосудистую систему опасным.

 

Фотохимический смог негативно влияет и на растительный мир, хотя именно растения являются наиболее эффективным средством защиты от него в городах. Фотохимический смог осаждается на листьях растений в виде клейкой массы, механически препятствует прохождению солнечного света к листьям. Это является причиной уменьшения интенсивности фотосинтеза у растений, что может стать причиной их деградации. Результаты действия фотохимического смога на деревья можно наблюдать осенью, когда на опавших листьях заметны темные пятна различных оттенков.

 

Основными методами защиты окружающей среды и человека в частности от фотохимического смога является уменьшение количества выбросов оксидов азота, окурков углеводородов, возможно изменением экологических параметров топлива для двигателей внутреннего сгорания, создание в городах благоприятных условий для рассеивания загрязнения - запрет сплошных застроек, увеличение ширину улиц, их озеленение и т.д..