Смог и фотохимический туман реферат
Обновлено: 02.07.2024
Озон, образуемый близко у поверхности Земли, называют вредным. Он возникает во время грозы, при ударе молнии, работе рентгеновского оборудования, его запах можно ощутить возле работающего копировального оборудования. В загрязненном оксидами озона воздухе под действием солнечных лучей образуется озон, способствующий образованию опасного явления, называемого фотохимическим смогом.
Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами.
Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.
Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона.
Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью.
Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
2.4. Загрязнение радиоактивными осадками.
Радиоактивные осадки – одно из наиболее опасных последствий загрязнения атмосферы человеком. Они представляют собой пыль и капельки атмосферной влаги, содержащей радиоактивные атомы. Такие атомы образуются в ходе испытания ядерного оружия или аварии на атомной электростанции.
Самые тяжелые частички из пылевого радиоактивного облака оседают на землю в первые часы или минуты после вызова. Более лёгкие задерживаются в атмосфере на длительное время. Они могут переносится ветром на большие расстояния, иногда за десятки тысяч километров. После долгого путешествия в атмосфере радиоактивные атомы, их ещё называют радионуклеотиды, возвращаются на поверхность земли вместе со снегом, дождём или туманом.
Радиоактивная пыль оседает на почве, попадает в водоёмы, загрязняет жилые дома, предприятия, дороги. Она попадает на поверхность растений, кожу животных и человека.
Радионуклеотиды, попавшие на кожу человека, можно смыть водой, однако они проникают внутрь организма вместе с водой, которую мы пьем, воздухом, которым мы дышим, пищей, которую мы едим. Радиоактивные атомы излучают большое количество энергии в виде электромагнитных волн и заряженных частиц. Радиация разрушает живые клетки, и прежде всего их генетический аппарат, ослабляя защиту организма от различных болезней.
Радиоактивные осадки, как и другие виды загрязнений, вызванных деятельностью человека, стали в настоящее время нежелательной реальностью для многих жителей России. Знание проблем, порождаемых радиоактивными осадками, позволяет повысить экологическую безопасность населения. Особенно это важно в районах, пострадавших от аварии на чернобыльской атомной станции, и в других районах нашей страны с большим радиоактивным загрязнением.
Учёным хорошо известна так называемая Долина Смерти, расположенная на Камчатке у подножья вулкана Кихпиныч. В 1975 году зоолог В. Каляев и вулканолог В. Леонов впервые обнаружили здесь случаи массовой гибели птиц и зверей. В ручье с мрачным названием Гибельный они заметили необычные крупные валуны серо-желтого цвета, похожие на спящих медведей. Подойдя поближе, они поняли, что не ошиблись, это действительно были медведи, только не спящие, а мёртвые. Их шерсть была покрыта небольшим налётом серы.
Последовавшие за этим случаем исследования вулканологов показали, что при отсутствии ветра часть долины заполняется смесью вулканических газов, состоящей главным образом из сероводорода и углекислого газа. В это время на расстоянии более 1 метра над поверхностью земли почти полностью отсутствует кислород. Образуется своеобразная газовая западня, попав в которую животные погибают.
Сотрудниками Кроноцкого заповедника ведутся регулярные наблюдения за Долиной Смерти. Уже отмечено исчезновение около 25 видов различных животных. Среди них медведи, рассохами, лисицы, зайцы, пищухи, горностаи, соболи, белоплечие орланы, вороны, куропатки, кулики, пуночки и ряд других животных.
Учёные не просто ведут наблюдения. Периодически осматривая участки ручья, они удаляют погибших животных. Делается это не только для их исследования. Трупы животных привлекают хищников и падальщиков, и в результате цепочка жертв может увеличится. Сами сотрудники заповедника работают с использованием обязательных мер химической защиты.
Смог (фотохимический туман) - туман с частицами пыли, выхлопными газами, дымом, копотью. Условия возникновения туманов в промышленных городах. Великий Лондонский смог - отправная точка современного природоохранного движения. Лос-анджелесский тип смога.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.02.2013 |
| Размер файла | 21,4 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство образования Российской Федерации
на тему: Фотохимические туманы и смоги
Вступление
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.
Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 11/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.
Фотохимические туманы или смог
Химические реакции, которые происходят в воздухе, приводят к возникновению дымчатых туманов с частицами пыли, выхлопными газами, дымом, копотью. Эта удушливая смесь влажного воздуха называется смогом (от англ. smoke - дым, курить, дымить, коптить), или фотохимическим туманом. В состав основных компонентов этой смеси газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами.
Фотохимический смог, впервые замеченный в 1940г. в Лос-Анджелесе. Смог возникает в промышленных городах, в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью.
Условия возникновения смога:
· большое количество пыли и газов, которые города выбрасывают в воздух; смог фотохимический туман промышленный
· продолжительное существование антициклонов, когда загрязнители накапливаются в приземных слоях атмосферы.
Типы смога:
Влажный смог лондонского типа - сочетание тумана с примесью дыма и газовых отходов производства.
Ледяной смог аляскинского типа - смог, образующийся при низких температурах из пара отопительных систем и бытовых газовых выбросов.
Радиационный туман - туман, который появляется в результате радиационного охлаждения земной поверхности и массы влажного приземного воздуха до точки росы.
Обычно радиационный туман возникает ночью в условиях антициклона при безоблачной погоде и легком бризе.
Часто радиационный туман возникает в условиях температурной инверсии, препятствующей подъему воздушной массы.
В промышленных районах может возникнуть крайняя форма радиационного тумана - смог.
Сухой смог лос-анджелесского типа - смог, возникающий в результате фото-химических реакций, которые происходят в газовых выбросах под действием солнечной радиации; устойчивая синеватая дымка из едких газов без тумана.
Фотохимический смог - смог, основной причиной возникновения которого считаются автомобильные выхлопы.
Автомобильные выхлопные газы и загрязняющие выбросы предприятий в условиях инверсии температуры вступают в химическую реакцию с солнечным излучением, образуя озон.
Фотохимический смог может вызвать поражение дыхательных путей, рвоту, раздражение слизистой оболочки глаз и общую вялость. В ряде случаев в фотохимическом смоге могут присутствовать соединения азота, которые повышают вероятность возникновения раковых заболеваний.
Раньше считалось, что это - беда преимущественно столицы Великобритании из-за частых лондонских туманов. Однако сейчас от смога нередко задыхаются жители Мехико, Рима, Парижа, Москвы, Парижа, Лос-Анджелеса, Нью-Йорка и других городов Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
Всемирная организация здравоохранения при ООН (ВОЗ) установила предельно допустимую концентрацию - 120 частей на 1млрд, хотя эта цифра часто превышается, а в Калифорнии достигает пиковых значений - 600 частей на 1млрд. Содержание 300 частей на 1млрд достаточно, чтобы вызвать раздражение глаз и слизистых оболочек гортани и носоглотки. В то же время даже меньшие концентрации способны серьёзно навредить плодам цитрусовых деревьев.
Великий Лондонский смог
Великий смог окутал Лондон 5 декабря 1952 года и рассеялся только к 9 декабря того же года. Случившееся стало настоящей катастрофой, в результате которой погибло 12000 человек, что послужило, как считается, отправной точкой современного природоохранного (экологического) движения.
В начале декабря 1952 года холодный туман опустился на Лондон. Из-за холода горожане стали использовать для отопления уголь в большем количестве, чем обычно. Примерно к этому же времени завершился процесс замены городского электротранспорта (трамваев) на автобусы с дизельным двигателем. Запертые более тяжёлым слоем холодного воздуха, продукты горения в воздухе в считанные дни достигли чрезвычайной концентрации. Туман был таким густым, что препятствовал движению автомобилей. Были отменены концерты, прекращена демонстрация кинофильмов, поскольку смог легко проникал внутрь помещений. Зрители иногда попросту не видели сцену или экран из-за плотной завесы.
Поначалу реакция горожан была спокойной, поскольку в Лондоне туманы не редкость. В последующие недели, однако, статистические данные, собранные медицинскими службами города, выявили смертоносный характер бедствия -- количество смертей среди младенцев, престарелых и страдающих респираторными заболеваниями достигло четырёх тысяч человек. Ещё около восьми тысяч человек умерло в последующие недели и месяцы.
Лос-анджелесский смог
Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насыщенный, а вернее, перенасыщенный выхлопными газами автомобилей. В Лос-Анджелесе, выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более чем тысяча тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных загрязнителей --фотооксидантов (озон, органические перекиси, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. Только в одном городе (Токио) смог вызвал отравление 10 тыс. человек в 1970 г. и 28 тыс. -- в 1971 г. По официальным данным, в Афинах в дни смога смертность в шесть раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Мед-ногорск и др.), особенно в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохимического смога увеличивается.
Вредные вещества, содержащиеся в смоге и их влияние на человека
Главными поставщиками вредных веществ в атмосферу являются промышленные выбросы с предприятий, при выплавке металлов, переработке нефтепродуктов, при производстве химикатов. В крупных городах одним из загрязнителей воздуха являются выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Так же много вредных веществ выделяют теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ. Все эти загрязнения служат причиной головной боли, заболеваний нервной системы, воспаления органов дыхания и глаз, обострениям сердечно - сосудистых заболеваний. Так же приводит к смерти и наиболее тяжким заболеваниям.
Борьба со смогом
Нужна активная борьба со смогом. Он состоит из двух частей: дыма и пыли от заводов и выхлопных газов автомашин. Уменьшить долю смога, создаваемую промышленностью, можно с помощью пылеуловителей, если оборудовать ими предприятия. Далеко не всегда это удается. Промышленника в первую очередь волнуют вопросы: принесет ли это прибыль и сколько? Вырастет ли доходность предприятия? Сколько нужно заплатить и сколько можно получить? При таком подходе к проблеме видишь, что ее корни не только технического, но и социального характера.
Автомобиль почти ровесник века. Он был изобретен, чтобы облегчить жизнь людей, но постепенно превратился в источник опасности. Принимаются специальные меры для снижения этой опасности. Грузовой транспорт в городах движется только по отделенным для него магистралям, по кольцевым дорогам в объезд городов. В самом городе строятся подземные переходы и тоннели для машин. Над тротуарами возникли автомобильные эстакады. Все менее токсичным стараются сделать горючее для автомашин. К бензину добавляют различные добавки, снижающие токсичность выхлопных газов, делаются смеси из воды, спирта и бензина. Водяные пары способствуют более полному сгоранию топлива. Присутствие спиртов в горючем снижает содержание угарного газа в выхлопах. На улицах городов появились в большом количестве автомобили, работающие на природном газе. Их двигатель дает меньше вредных выбросов. К тому же газ примерно в 2 раза дешевле бензина.
Полностью решить проблему загрязнения воздуха можно только при перестройке технологий действующих и вновь строящихся предприятий, путем организации безотходного производства. Постепенно появляется все большее количество заводов, работающих по замкнутому циклу. Например, в Ленинграде внедрена система очистки промышленных выбросов с одновременным использованием улавливаемых газов для получения серной кислоты. Таким путем полностью ликвидировали выбросы в атмосферу на ряде заводов Урала, Украины и много других регионов на территории бывшего СССР.
Создание безотходного производства во всех отраслях промышленности требует решения ряда сложных инженерно- технологических задач, огромных капиталовложений.
Целью данного реферата является изучение такого явления, как фотохимический смог.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
• раскрыть причины возникновения фотохимического тумана;
• определить условия, при которых образуется смог;
• выявить основные продукты фотохимических реакций;
• изучить последствия данного вида загрязнения атмосферы;
Содержание
ВВЕДЕНИЕ. 3
1 ФОТОХИМИЧЕСКИЙ СМОГ. 4
2 УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СМОГА. 5
2.1 Температурная инверсия. 5
2.2 Солнечный свет. 6
2.3 Оксиды азота. 7
2.4 Органические соединения. 8
3 ПРОДУКТЫ ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. 9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 11
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 12
ПРИЛОЖЕНИЯ. 13
Вложенные файлы: 1 файл
Фотохимический смог.doc
Российский государственный социальный университет
Факультет охраны труда и окружающей среды
Кафедра социальной экологии и природопользования
Выполнила студентка ЭиП-Д-1
Проверил доцент кафедры социальной
экологии и природопользования,
к.б.н. Л.А. Розумная
1 ФОТОХИМИЧЕСКИЙ СМОГ. . . . 4
2 УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СМОГА. . ..5
2.1 Температурная инверсия. . . . 5
2.2 Солнечный свет. . . . 6
2.3 Оксиды азота. . . . 7
2.4 Органические соединения. . . . 8
3 ПРОДУКТЫ ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. . 9
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. . . . 12
В настоящее время фотохимический смог, или туман, представляет большую опасность для жителей многих крупных городов, так как там сосредоточено огромное количество различных транспортных средств, а основной причиной данного вида загрязнения атмосферы являются именно автомобильные выхлопы.
Смог ведет к увяданию растений, от него страдают различные материалы, постройки. Но, самое главное, он наносит вред людям. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем [8, с. 434]. Именно поэтому данная проблема актуальна в нашем современном мире, где количество автомобилей постоянно возрастает.
Целью данного реферата является изучение такого явления, как фотохимический смог.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- раскрыть причины возникновения фотохимического тумана;
- определить условия, при которых образуется смог;
- выявить основные продукты фотохимических реакций;
- изучить последствия данного вида загрязнения атмосферы;
В процессе изучения фотохимического смога, главным образом, был использован такой метод исследования, как теоретический анализ и синтез.
Проблема загрязнения атмосферы фотохимическим туманом в наши дни является, несомненно, очень важной и требует большого внимания. В наши дни существуют различные пути ослабления данной экологической проблемы, но полностью ее устранить еще не удалось.
1 ФОТОХИМИЧЕСКИЙ СМОГ
Смог - интенсивное химическое загрязнение воздуха выбросами от промышленной деятельности [3, с. 218].
Фотохимический туман, в свою очередь, представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения [8, с. 439]. В большей степени он появляется из-за автомобильных выхлопов.
Смог характерен для многих больших городов. Чем больше город, тем большее количество транспортных средств там сконцентрировано, и с течением времени их количество увеличивается. Наиболее остро проблема загрязнение атмосферы смогом стоит в городах таких стран, как США, Канада, Мексика, Япония и др. Что касательно России, то данная проблема характерна в основном для Москвы, Санкт-Петербурга и Алма-Аты.
Такой тип атмосферного загрязнения, как фотохимический туман появился сравнительно недавно. Фотохимический смог был впервые отмечен в Лос-Анджелесе во время второй мировой войны [1, с. 54]. Там наблюдались благоприятные условия для его возникновения: ясная безветренная погода. В то время, еще не был известен такой источник загрязнения атмосферы, как смог. Только в 1950-х годах биохимик А. Хааген-Смит пришел к выводу, что он был вызван реакциями автомобильных выхлопов при солнечном свете [1, с. 54].
Для фотохимического тумана характерна дымка голубоватого цвета, а при небольшой концентрации загрязнителей – сизая или желто-зеленая, так же смог имеет неприятный запах.
В состав смога входят фотооксиданты, продукты фотохимических реакций – озон, оксиды азота и серы, различные органические соединения, например, пары бензина, красок и т.д. Окислы азота - основная причина смога [6, с. 210].
Для решения данной проблемы необходимо, прежде всего, выявить причины и условия возникновения фотохимического тумана.
2 УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВАЕНИЯ СМОГА
Наиболее благоприятной погодой для возникновения фотохимического тумана является устойчивая безветренная солнечная погода.
Кроме того, для возникновения смога необходимы такие условия, как:
- температурная инверсия;
- солнечный свет;
- присутствие оксидов азота;
- наличие органических соединений в воздухе [9, с. 159].
2.1 Температурная инверсия
Одним из условий возникновения фотохимического тумана является температурная инверсия.
Температурная инверсия – это явление, когда более тёплый воздух находится выше холодного и препятствует восходящим воздушным потокам [2, с. 49].
Обычно с высотой температура воздуха понижается. Теплый воздух поднимается наверх и захватывает с собой с поверхности земли загрязняющие вещества. При температурной инверсии вместо холодного воздуха в некотором слое атмосферы возникает теплый. Спокойная погода способствует расположению теплого воздуха над холодным [6, с. 16]. В результате загрязняющие вещества начинают накапливаться над землей. Данное явление хорошо можно увидеть на рисунке А.
Инверсии температуры являются задерживающими слоями в атмосфере; они препятствуют развитию вертикальных движений воздуха, вследствие чего под ними накапливаются водяной пар, пыль, ядра конденсации. Это благоприятствует образованию слоев дымки, тумана, облаков [10, с. 215].
Таким образом, температурная инверсия необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ [8, с. 434].
2.2 Солнечный свет
Все физические процессы на Земле очень сильно зависят от притока лучистой энергии Солнца [10, с. 113].
При продолжительной ясной погоде и при наличии дополнительных условий начинаются фотохимические реакции, которые предшествуют возникновению смога. Солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода [8, с. 434]. В воздухе атомарный кислород начинает взаимодействовать с молекулярным, в результате чего возникает озон. Он является одной из составляющей фотохимического тумана. Озон, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид, но этого не происходит [8, с. 434]. Окислы азота начинают вступать в реакции с углеводородами выхлопных газов, которые впоследствии образуют избыток озона. Таким образом, возникает циклическая реакция, в результате которой в атмосфере накапливается озон, который в больших количествах оказывает вредное физиологическое воздействие на человека. Из-за отсутствия солнечной радиации данная циклическая реакция ночью прекращаются. В свою очередь озон вступает в реакцию с углеводородами выхлопных газов. В атмосфере концентрируются различные пероксиды, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты [8, с. 434].
Таким образом, одним из основных условий возникновения смога является наличие солнечного света в течение продолжительного времени, которое способствует началу фотохимических реакций, предшествующих появлению смога.
2.3 Оксиды азота
Окислы азота - пусковые вещества фотохимического смога, а образующиеся вещества химически активны и разрушают живые ткани, вызывая удушье, а в экстремальных случаях и гибель людей. Агрессивные химические компоненты вызывают увядание растений, а также коррозию металлических конструкций, разрушение резины, красителей и других материалов [5, с. 108].
Фотохимический туман также вызывается окислами азота, которые выбрасываются в атмосферу городов в основном автомобильными двигателями. В камере сгорания двигателей при высокой температуре и давлении азот начинает реагировать с кислородом с образованием оксида азота, а в атмосфере он превращается в диоксид. Кроме того, помимо выбросов автотранспорта, оксиды азота могут попадать в атмосферу так же при грозовых разрядах и молниях, при горении биомассы и при денитрификации [9, с. 158].
Во время устойчивой безветренной погоды молекулярный кислород и окислы азота начинают поглощать энергию ультрафиолетового излучения Солнца, а так как они химически активны, то они начинают быстро вступать в химические реакции. Оксиды азота и молекулярный кислород моментально окисляют продукты сгорания автомобильного топлива – остатки углеводородов, которые выбрасываются в атмосферу огромным количеством транспорта, в результате образуются новые органические соединения.
В наши дни существуют различные нейтрализаторы выхлопных газов, которые способны уменьшить содержание оксидов азота в автомобильных выхлопах, но, тем не менее, часть их все же остается и способствует возникновению смога.
2.4 Органические соединения
Также одним из условий возникновения фотохимического тумана является наличие различных органических соединений.
Сами по себе органические вещества не так вредны. В атмосфере они взаимодействуют с такими загрязнителями, как окислы азота, вступают с ними в химические реакции, и в результате получаются новые органические вещества, которые по своему физиологическому воздействию на человека представляют большую опасность.
При одновременном присутствии в воздухе органических соединений типа углеводородов запускается цепь сложных химических реакций, в результате которых образуются альдегиды, кетоны, свободные радикалы, пероксиды. Вновь образованные вещества или фотохимические окислители по токсичности превосходят исходные продукты.
Летучие органические соединения, высвобождаемые благодаря использованию топлив на основе бензина, способствует превращению оксида азота в диоксид азота [1, с. 55].
К примеру, при реакции метана с кислородом и оксидом азота образовывается диоксид азота, который гораздо токсичнее, чем изначальный оксид. Кроме того, при данной реакции путем окисления метана образовывается муравьиный альдегид, или метаналь, который оказывают сильное раздражающее действие на слизистые оболочки и кожу
Таким образом, различные органические соединения также способствуют возникновению фотохимического тумана.
3 ПРОДУКТЫ ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Как уже говорилось в первой главе, продуктами фотохимических реакций являются такие вещества, как озон, оксиды азота и серы, различные органические соединения.
Озон – это единственный загрязнитель, который наиболее ясно характеризует фотохимический смог [1, с. 55]. Озон является газом с высокой токсичностью, который при нормальных условиях имеет голубой цвет. Озон обладает высокой химической активностью. В атмосфере он может образовываться при фотохимических реакциях, в результате которых появляется их избыток.
При малых концентрациях озон благотворно действует на человека, но при содержании его в воздухе в большом количестве вызывает серьезные отравления [7, с. 253]. Токсичность озона проявляется в результате его действия на дыхательную систему человека и животных, а так же в раздражении слизистых оболочек глаза.
Другие компоненты фотохимического смога, как и озон, обладают раздражающим эффектом на слизистую глаз, верхних дыхательных путей, способствуют развитию аллергического конъюнктивита, вызывает аллергический ринит, обострение хронического синусита, насморк. Со стороны легких может отмечаться затруднение дыхания, кашель, одышка, отделение мокроты [9, с. 163].
Оксид азота – газ, не имеющий запаха, а диоксид – газ с резким запахом, окрашенный в коричневый цвет [9, с. 158]. Оксид азота образуется в больших количествах в атмосфере при грозовых разрядах, в результате работы двигателей внутреннего сгорания, реактивных двигателей, а в атмосфере при фотохимических реакциях превращается в диоксид. И если оксид азота не раздражает дыхательные пути и его можно даже не почувствовать, то диоксид, наоборот, в небольших концентрациях раздражает дыхательные пути, а в больших концентрациях вызывает отёк лёгких. Вдыхание ядовитых паров диоксида азота может привести к серьезному отравлению. Другие действия, производимые диоксидом азота в организме человека: расширение альвеол и клеток в корешках бронхов, развитие раковых и сердечно-сосудистых заболеваний.
8. Меры предупреждения смога и средства защиты от него.
11. Список используемой литературы
12. Защитное слово
Летом 2010 года я узнал из радио и телевизора о том, что большая часть центральной части нашей страны охвачена лесными пожарами. Я с тревогой и сожалением следил за событиями в стране. Ведь сгорело много сёл, деревень, погибли люди, а вокруг крупных городов образовался густой смог. И хотя я был в это время на даче, за городом, но тоже почувствовал едкий запах смога от лесных пожаров. Всё это очень взволновало меня, и я задумался, почему он так вреден для здоровья человека, как смог образуется в воздухе, как избежать образования смога и его последствий для человека. Я решил изучить явление смога подробнее. Так возникла идея моего проекта.
2. Смог-явление природы
Смог бывает следующих типов: ледяной, радиационный, фотохимический и вулканический.
Смог, который образуется при извержении вулканов, когда в воздухе достигается высокая концентрация сернистого газа, получил название - вулканический смог или англ. voq
Ледяной смог аляскинского типа - смог, образующийся при низких температурах из пара отопительных систем и бытовых газовых выбросов. Этот смог состоит из огромного количества мельчайших капелек воды или кристалликов льда, находящихся во взвешенном состоянии в воздухе непосредственно у поверхности земли. Такие ледяные туманы наблюдаются часто в Арктике, на Аляске и других северных районах.
Фотохимический смог - сухой туман, содержащий большое количество вредных веществ, выделяемых промышленными предприятиями , автотранспортом и лесными пожарами. Как правило, возникает в летнюю, жаркую, безветренную погоду в больших мегаполисах. Под действием солнечного света вредные вещества в ходе фотохимических реакций превращаются в ещё более опасные для человека вещества. Такой тип смога впервые был отмечен в 1950-е годы в Лос-Анджелесе и получил название – смог лос-анджелесского типа. Наблюдался в Афинах, Мадриде и других мегаполисах.
4. Вредные вещества, содержащиеся в смоге и их влияние на человека.
Главными поставщиками вредных веществ в атмосферу являются выбросы промышленных предприятий, при выплавке металлов, при переработке нефтепродуктов, при производстве химикатов. В крупных городах одним из основных загрязнителей воздуха являются выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Также много вредных веществ выделяют теплоэлектростанции, сельское хозяйство. Все эти загрязнители служат причиной головной боли, заболеваниям нервной системы , воспалениям органов дыхания и глаз, обострениям сердечно-сосудистых заболеваний. Самым ранним из случаев появления смога, имевшего серьёзные последствия, были события в городе Доноре ( штат Пенсильвания, США ) в октябре 1948 года-20 человек умерли в течение нескольких дней, число заболевших превысило 6 тысяч. Спустя 4 года, в декабре 1952 года , смертоносный туман, опустившийся на Лондон, унёс жизни 4000 человек, более 10000 тяжело заболели.
5.Подготовка к опыту.
Для проведения опыта мне понадобились следующие предметы:
1.Стеклянная банка ёмкостью 700 мл.
2.Алюминивая фольга размером, чтобы она покрывала горлышко банки.
3.Кубики льда, в количестве 3 -4 штук.
4.Бумага размером не менее 25 см. длиной и15 мм и шириной.
5.Линейка длиною не менее 25 см.
8.Спички или зажигалка.
9. Помощь взрослого.
Фото №1 приложения.
1.Подготовил все необходимые предметы для опыта.
2.Отмерил на бумаге полоску длиной 25см. и шириной 1,5см.(фото №2).
3.Отрезал полоску ( фото№3).
4.Сложил полоску пополам и скомкал её (фото№4 и №5).
6.Снял фольгу и отложил её в сторону .Положил 3 кубика льда на крышку из фольги, чтобы она охладилась ( фото № 8 и № 9).
7.Налил в банку немного воды (фото №10).
8. Поболтал банку, чтобы её стенки намокли (фото№11).
9.Вылил воду из банки (фото№12).
10. Позвал на помощь маму.
11.Поджёг бумагу и положил её и спичку во влажную банку (фото№13).
12.Быстро накрыл банку крышкой из фольги и крепко прижал её (фото№14).
13.Сверху, на середину фольги положил 3 кубика льда (Фото№15).
14.Наблюдал, как образовывался смог в банке (фото №16).
7. Результаты опыта.
В результате опыта в банке образовалось подобие смога.
Когда я положил в банку горящую бумагу, часть влаги, находящейся в банке, превращается под действием температуры в пар.
Лёд заставил небольшое количество пара сконденсироваться, и тот превратился в мельчайшие капли. Это создало в банке лёгкую дымку.
Тёплый влажный воздух встретился с холодным. Холодный воздух заставил влагу тёплого воздуха сконденсироваться в мелкие капельки, которые держаться в воздухе. Так как ветра в банке не может быть образовался смог.
Когда я открыл банку, то почувствовал резкий запах гари, который держался в комнате минут 15,как при настоящем смоге и мне пришлось проветривать комнату.
8.Меры предупреждения смога и средства защиты.
Таким образом, проведя опыт, я наглядно увидел, как и почему возникает смог. Узнал, что смог бывает четырёх типов. Увидел, каково вредное воздействие смога на организм человека, и как защитить себя и своих близких от него . В ходе проекта я понял, что необходимо делать для того ,что бы смог не возникал, и как государство работает над этой проблемой. Проблема смога по-настоящему взволновала всё население нашей страны этим летом. Никто не остался равнодушным. Давайте вместе задумаемся, как сделать воздух родного города чище!
11.Список используемой литературы.
1.Боровский Е.Г. Химическое загрязнение атмосферы.
2 . Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды.М.Мир,2008;
3.Садовникова Л.К., Орлов Д.С., Лозановская И.Н.
Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении. М.; Высшая школа, 2008.
Читайте также: