الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي

الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي هو ضباب الأوزون والمؤكسدات والجزيئات الثانوية التي تنتج عندما تدفع أشعة الشمس التفاعلات بين أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة في الهواء الملوث.

Definition

حالة تلوث هواء ثانوية تتولد فيها تفاعلات كيميائية ضوئية بين أكاسيد النيتروجين (NOx) والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) الأوزون والمؤكسدات والجزيئات الدقيقة.

Scope

يغطي هذا الموضوع الانبعاثات الأولية، والكيمياء الجذرية التي تحركها أشعة الشمس والتي تحولها إلى أوزون، ونترات البيروكسي أسيتيل، والهباء الجوي، والدورة اليومية لتراكم المؤكسدات، والظروف الجوية التي تحبس الضباب الدخاني فوق المناطق الحضرية.

Core questions

• ما هي الانبعاثات الأولية التي تخلق الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي؟
• كيف تبدأ أشعة الشمس الكيمياء الجذرية التي تبني الأوزون؟
• لماذا تبلغ مستويات المؤكسدات ذروتها في فترة ما بعد الظهر؟
• ما هي نترات البيروكسي أسيتيل ولماذا هي مهمة؟

Key theories

إنتاج الأوزون الكيميائي الضوئي من أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة

تقوم أشعة الشمس بالتحلل الضوئي لثاني أكسيد النيتروجين (NO2) وتدفع الأكسدة التي تبدأها جذور الهيدروكسيل (OH) للمركبات العضوية المتطايرة، مما يؤدي إلى تدوير أكسيد النيتروجين (NO) إلى ثاني أكسيد النيتروجين (NO2) وتراكم الأوزون والمنتجات المؤكسدة المميزة للضباب الدخاني.

Mechanisms

بعد شروق الشمس، يؤدي التحلل الضوئي لثاني أكسيد النيتروجين (NO2) وأكسدة الهيدروكربونات بواسطة جذور الهيدروكسيل (OH) إلى إنتاج جذور البيروكسي التي تحول أكسيد النيتروجين (NO) إلى ثاني أكسيد النيتروجين (NO2) دون استهلاك الأوزون، مما يسمح للأوزون بالتراكم على مدار اليوم. تتحد جذور الأسيتيل بيروكسي مع ثاني أكسيد النيتروجين (NO2) لتكوين نترات البيروكسي أسيتيل (peroxyacetyl nitrate)، وهي مادة مهيجة للعين ومخزن لأكاسيد النيتروجين (NOx)، بينما تعمل المركبات العضوية المؤكسدة جزئيًا على تكوين الهباء الجوي الثانوي.

Clinical relevance

الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي هو المشكلة السائدة لجودة الهواء في المناطق الحضرية خلال الموسم الدافئ، حيث يؤثر الأوزون والجزيئات الدقيقة على صحة الجهاز التنفسي والنباتات؛ وتساعد كيميائه في تحديد ما إذا كان التحكم في انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOx) أو المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) أكثر فعالية في حوض هوائي معين.

History

حدد هاغن-سميت الأصل الكيميائي الضوئي لضباب لوس أنجلوس الدخاني في أوائل الخمسينيات، مميزًا إياه عن الضباب الدخاني الكبريتي من نوع لندن، ومطلقًا بذلك كيمياء جودة الهواء الحضرية الحديثة.

Key figures

• Arie Jan Haagen-Smit

Seminal works

• finlaysonPitts2000
• vanLoon2017

Frequently asked questions

كيف يختلف الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي عن ضباب لندن الكلاسيكي؟

ضباب لندن هو تلوث كبريتي وسخامي ناتج عن حرق الفحم، بينما الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي هو ضباب مؤكسد ينتج عن تأثير أشعة الشمس على أكاسيد النيتروجين وانبعاثات الهيدروكربونات، ومعظمها من حركة المرور.