Karakteristik, penyebab, dan efek fotokimia kabut asap



itu kabut asap fotokimia Ini adalah kabut tebal yang terbentuk karena reaksi kimia dari gas yang dipancarkan oleh mesin pembakaran mobil. Reaksi-reaksi ini dimediasi oleh sinar matahari dan terjadi di troposfer, lapisan atmosfer yang memanjang dari 0 hingga 10 km di atas tanah.. 

Kata smog berasal dari kontraksi dua kata bahasa Inggris: "kabut ", yang berarti kabut atau kabut, dan "merokok ", yang berarti merokok. Penggunaannya dimulai pada 1950-an untuk menunjuk kabut yang menutupi kota London.

Asap tersebut dimanifestasikan sebagai kabut coklat kekuningan-keabu-abuan, yang disebabkan oleh tetesan air kecil yang tersebar di atmosfer, yang mengandung reaksi kimia yang terjadi di antara polutan udara.

Kabut asap ini sangat umum di kota-kota besar karena konsentrasi tinggi dari mobil dan lalu lintas kendaraan yang lebih intens, tetapi juga telah menyebar ke daerah-daerah yang masih asli, seperti Grand Canyon di negara bagian Arizona, AS..

Sangat sering, asap memiliki karakteristik, bau yang tidak menyenangkan, karena adanya beberapa komponen kimia gas yang khas. Produk antara dan senyawa akhir dari reaksi yang menyebabkan kabut asap, secara serius mempengaruhi kesehatan manusia, hewan, tumbuhan dan beberapa bahan.

Indeks

  • 1 Karakteristik
    • 1.1 Beberapa reaksi yang terjadi di troposfer
    • 1.2 Polutan atmosfer primer dan sekunder
    • 1.3 Pembentukan ozon di troposfer
  • 2 Penyebab kabut asap fotokimia
  • 3 Efek kabut asap
  • 4 Referensi

Fitur

Beberapa reaksi yang terjadi di troposfer

Salah satu ciri khas atmosfer planet Bumi adalah kapasitasnya untuk mengoksidasi, karena jumlah relatif besar dari molekul oksigen diatomik (OR2) mengandung (sekitar 21% dari komposisinya).

Pada akhirnya, hampir semua gas yang dipancarkan ke atmosfer benar-benar teroksidasi di udara, dan produk akhir dari oksidasi ini tersimpan di permukaan bumi. Proses oksidasi ini sangat penting untuk membersihkan dan mendekontaminasi udara.

Mekanisme reaksi kimia yang terjadi di antara polutan udara sangat kompleks. Di bawah ini adalah presentasi yang disederhanakan dari mereka:

Polusi atmosfer primer dan sekunder

Gas-gas yang dikeluarkan oleh pembakaran bahan bakar fosil dalam mesin mobil terutama mengandung nitrit oksida (NO), karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO)2) dan senyawa organik yang mudah menguap (VOC).

Senyawa ini disebut polutan primer, karena melalui reaksi kimia yang dimediasi oleh cahaya (reaksi fotokimia) menghasilkan serangkaian produk yang disebut polutan sekunder..

Pada dasarnya, polutan sekunder yang paling penting adalah nitrogen dioksida (NO2)  dan ozon (O3), yang merupakan gas yang paling mempengaruhi pembentukan kabut asap.

Pembentukan ozon di troposfer

Nitric oxide (NO) diproduksi di mesin mobil melalui reaksi antara oksigen dan nitrogen di udara pada suhu tinggi:

N2 (g) + O2 (g) →  2NO (g), di mana (g) berarti dalam keadaan gas.

Nitrit oksida yang pernah dilepaskan ke atmosfer dioksidasi menjadi nitrogen dioksida (NO2):

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)

TIDAK2 mengalami kerusakan fotokimia yang dimediasi oleh sinar matahari:

TIDAK2 (g) + hγ (cahaya) → TIDAK (g) + O (g)

Oksigen dalam bentuk atom adalah spesies yang sangat reaktif yang dapat memulai banyak reaksi seperti pembentukan ozon (O3):

O (g) + O2 (g) → O3 (g)

Ozon di stratosfer (lapisan atmosfer antara 10 km dan 50 km di atas permukaan bumi) bekerja sebagai komponen pelindung kehidupan di Bumi, menyerap radiasi ultraviolet berenergi tinggi dari matahari; tetapi di troposfer terestrial ozon memiliki efek yang sangat berbahaya.

Penyebab kabut fotokimia

Jalur lain untuk pembentukan ozon di troposfer adalah reaksi kompleks yang melibatkan nitrogen oksida, hidrokarbon dan oksigen.

Peroxyacetyl nitrate (PAN), yang merupakan agen penyebab air mata yang kuat yang juga menyebabkan kesulitan bernafas, adalah salah satu senyawa kimia yang dihasilkan dalam reaksi ini..

Senyawa organik yang mudah menguap datang tidak hanya dari hidrokarbon yang tidak dibakar dalam mesin pembakaran internal, tetapi dari beberapa sumber, seperti penguapan pelarut dan bahan bakar, antara lain..

VOC ini juga mengalami reaksi fotokimia kompleks yang merupakan sumber ozon, asam nitrat (HNO)3) dan sebagian senyawa organik teroksidasi.

COV + NO + O2 + Sinar matahari → Campuran kompleks: HNO3, O3   dan beberapa senyawa organik

Semua produk oksidasi senyawa organik (alkohol dan asam karboksilat) juga mudah menguap dan uapnya dapat mengembun menjadi tetesan cairan minimal yang didistribusikan di udara dalam bentuk aerosol, yang menyebarkan sinar matahari, mengurangi visibilitas. Dengan cara ini semacam kerudung atau kabut terjadi di troposfer.

Efek kabut asap

Partikel jelaga atau produk karbon dari pembakaran, sulfat anhidrida (SO2) dan polutan sekunder - asam sulfat (H2SO4) -, juga ikut campur dalam produksi kabut asap.

Ozon di troposfer bereaksi dengan ikatan rangkap C = C pada jaringan paru-paru, jaringan tanaman dan hewan, menyebabkan kerusakan parah. Selain itu, ozon dapat menyebabkan kerusakan pada bahan-bahan seperti ban mobil, menyebabkan retak karena alasan yang sama.

Asap fotokimia menyebabkan masalah pernapasan parah, batuk, iritasi hidung dan tenggorokan, pernapasan pendek, nyeri dada, rinitis, iritasi mata, disfungsi paru-paru, penurunan resistensi terhadap penyakit infeksi pernapasan, penuaan dini pada jaringan paru-paru, bronkitis berat, gagal jantung dan kematian.

Di kota-kota seperti New York, London, Mexico City, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Warsawa, Praha, Stuttgart, Beijing, Shanghai, Seoul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Jakarta, Kairo, Manila, Karachi, disebut kota-kota besar, puncak episode kritis kabut fotokimia telah menjadi penyebab alarm dan tindakan khusus pembatasan sirkulasi.

Beberapa peneliti telah melaporkan bahwa polusi disebabkan oleh sulfur dioksida (SO)2) dan sulfat menyebabkan penurunan resistensi terhadap kanker payudara dan usus besar pada populasi yang mendiami garis lintang utara.

Mekanisme yang disarankan untuk menjelaskan fakta-fakta ini adalah bahwa kabut asap, dengan mendispersikan sinar matahari pada troposfer, menyebabkan berkurangnya radiasi ultraviolet tipe B (UV-B), yang diperlukan untuk sintesis biokimia vitamin D Vitamin D berfungsi sebagai agen pelindung untuk kedua jenis kanker.

Dengan cara ini, kita dapat melihat bahwa kelebihan radiasi ultraviolet dari energi tinggi sangat berbahaya bagi kesehatan, tetapi juga defisit radiasi tipe UV-B memiliki efek berbahaya..

Referensi

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U., dan Ahmad, S. R. (2018). Analisis kabut asap dan pengaruhnya terhadap penyakit permukaan okuler yang dilaporkan: Studi kasus peristiwa kabut asap Lahore 2016. Lingkungan Atmosfer. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D, Vu, K. et al. (2018). Pemodelan Asap Photochemical Menggunakan Model Transportasi Kimia Polusi Udara (TAPM-CTM) di Kota Ho Chi Minh, Vietnam Pemodelan & Penilaian Lingkungan. 1: 1-16. doi.org/10.1007/s10666-018-9613-7
  3. Dickerson, R.R., Kondragunta, S., Stenchikov, G., Civerolo, K.L., Doddridge, B. G dan Holben, B. N. (1997). Dampak Aerosol pada Radiasi Ultraviolet Matahari dan Asap Photochemical. Sains 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / science.278.5339.827
  4. Hallquist, M., Munthe, J., Tao, M.H., Chak, W., Chan, K., Gao, J., et al (2016) Photochemical smog di Cina: tantangan ilmiah dan implikasi untuk kebijakan kualitas udara. Ulasan Sains Nasional. 3 (4): 401-403. Doi: 10.1093 / nsr / nww080
  5. Xue, L., Gu, R., Wang, T., Wang, X., Saunders, S., Blake, D., Louie, PKK, Luk, CWY, Simpson, I., Xu, Z., Wang, Z., Gao, Y., Lee, S., Mellouki, A., dan Wang, W.: Kapasitas oksidatif dan kimiawi radikal dalam atmosfer yang tercemar di wilayah Hong Kong dan Delta Sungai Mutiara: analisis episode kabut fotookimia yang parah, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.