الأوزون والضباب الدخاني الكيميائي الضوئي
كيف تتحد أشعة الشمس وأكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات لإنتاج الأوزون على مستوى سطح الأرض والملوثات الثانوية للضباب الدخاني الكيميائي الضوئي.
Definition
الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي هو خليط من الأوزون ومؤكسدات أخرى تتكون عندما تدفع أشعة الشمس التفاعلات بين أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة في الهواء الملوث.
Scope
يغطي الحالة الثابتة الضوئية المتعلقة بالأوزون وأكسيد النيتريك وثاني أكسيد النيتروجين، ودور المركبات العضوية المتطايرة في تحويل هذا التوازن نحو الإنتاج الصافي للأوزون، والاعتماد غير الخطي للأوزون على مستويات أكسيد النيتروجين والهيدروكربونات، وتكوين الملوثات الثانوية مثل نترات البيروكسي أسيتيل.
Core questions
- لماذا يتراكم الأوزون على مستوى سطح الأرض في الأيام المشمسة بالمدن الملوثة؟
- كيف تتحكم المركبات العضوية المتطايرة وأكاسيد النيتروجين معًا في الأوزون؟
- لماذا يتم تحقيق تقليل الأوزون أحيانًا عن طريق خفض الهيدروكربونات بدلاً من أكاسيد النيتروجين؟
Key theories
- دورة إنتاج الأوزون الكيميائي الضوئي
- أكسدة المركبات العضوية المتطايرة تحول أكسيد النيتريك إلى ثاني أكسيد النيتروجين دون استهلاك الأوزون، لذا فإن تحللها الضوئي يؤدي إلى تراكم تحفيزي صافٍ للأوزون على مستوى سطح الأرض.
Mechanisms
في الهواء النظيف، يصل الأوزون وأكسيد النيتريك وثاني أكسيد النيتروجين إلى حالة ثابتة ضوئية دون إنتاج صافٍ للأوزون. عند وجود مركبات عضوية متطايرة، تحول جذور البيروكسي الناتجة عن أكسدتها أكسيد النيتريك إلى ثاني أكسيد النيتروجين دون تدمير الأوزون؛ ثم يولد التحلل الضوئي اللاحق لثاني أكسيد النيتروجين الأوزون، مما ينتج عنه تراكم صافٍ. تعتمد الكمية الناتجة بشكل غير خطي على نسبة المركبات العضوية المتطايرة إلى أكاسيد النيتروجين، مما يؤدي إلى أنظمة مميزة محدودة بأكسيد النيتروجين ومحدودة بالهيدروكربونات.
Clinical relevance
الأوزون على مستوى سطح الأرض هو ملوث هوائي رئيسي ضار بصحة الجهاز التنفسي والنباتات، وفهم كيميائه غير الخطية يوجه استراتيجيات فعالة للتحكم في الانبعاثات.
History
حدد آري هاغن-سميت الأصل الكيميائي الضوئي لضباب لوس أنجلوس الدخاني في أوائل الخمسينيات، مبيناً أن أشعة الشمس التي تؤثر على عوادم السيارات والهيدروكربونات تنتج الأوزون، وهو اكتشاف أسس دراسة تلوث الهواء الكيميائي الضوئي الحضري.
Key figures
- Arie Haagen-Smit
- James Pitts
Related topics
Seminal works
- haagenSmit1952
- finlaysonPitts2000
Frequently asked questions
- هل الأوزون على مستوى سطح الأرض هو نفسه طبقة الأوزون؟
- لا. يحمي الأوزون الستراتوسفيري الحياة من الأشعة فوق البنفسجية، بينما الأوزون على مستوى سطح الأرض هو ملوث ضار يتكون بفعل الكيمياء الضوئية بالقرب من السطح؛ ويخضع الاثنان لعمليات مختلفة.