Смог як хімічне явище

Смог як хімічне явище

Підготувала учениця

10 – Б класу

Єлісєєва Валерія

Що таке смог?

Смог – «димовий туман» – аерозоль, що складається з диму, туману і пилу, один із видів забруднення повітря у великих промислових центрах. Інтенсивний смог викликає алергічні реакції, подразнення слизової оболонки, пошкодження рослинності, будівель, споруд.

Смог досить токсичний .

Вперше термін «смог» був введений доктором Генрі Антуаном де Во у 1905 році в статті «Туман і дим», написаної для Публічного Конгресу про здоров'я. Поняття зміг винайшли в Лос-Анджелесі (США), з'єднавши два англійських слова «дим» ( smoke) і «туман» ( fog) в кінці 70-х. Тоді Лос-Анджелес вважався світової «столицею смогу». Сьогодні його випередили в цьому Мехіко і Тегеран.

Три шари смогу

Виділяють три шари смогу:

нижній , розміщений у приземних шарах повітря. Він утворюється в основному від вихлопних газів транспорту та перерозподілу піднятого в повітря пилу;

другий шар утворюється через викиди опалювальних систем, розташовується на висоті близько 20-30 м над поверхнею землі;

третій шар розміщується на висоті 50-100 м та більше, утворюється, в основному, внаслідок викидів промислових підприємств.

Причини смогу

Причини виникнення смогу:

• вихлопні гази автомобілів;

• діяльність електростанцій і заводів;

• природні і торф'яні пожежі;

• горіння вугілля;

• куріння;

• шкідливі випари від багатьох споживчих товарів, включаючи хімічні розчинники, фарбу або навіть лак для волосся.

Типи смогу

Виділяють три типи смогу:

Крижаний смог (аляскового типу);

Вологий смог (лондонського типу);

Сухий, або фотохімічний, смог (лос-анджелеського типу);

Вулканічний

Фотохімічний смог

Фотохімічний смог утворюється в ясну погоду при низькій вологості, при +30 ° C, без вітру, за високої забрудненості атмосфери.

з'являється блакитна димка або білуватий туман і погіршується видимість, спостерігаються масові отруєння людей, загибель рослин.

Фотохімічні смоги  розвиваються внаслідок взаємодії інгредієнтів викидів автотранспорту та промисловості при їхньому опроміненні ультрафіолетовою радіацією (УФР).

При цьому утворюються значно токсичніші речовини.

У атмосфері відбуваються такі перетворення:

  фотоліз  (розкладання під дією світла), 

озоноліз  (розкладання озоном, 

гідроліз  (розкладання парами води), 

піроліз  (розкладання нагріванням), 

окислення  (реакції з киснем).

Вперше фотохімічний смог проявився в Лос-Анджелесі. Тут багато підприємств хімічної, нафтохімічної, металургійної, харчової промисловості й автотранспорту, високий рівень ультрафіолетової радіації протягом всього року, (близько 260 днів на рік), що перешкоджають перемішуванню повітря у приземному прошарку атмосфери, переважання малих швидкостей вітру, розташування міста в невеликій западині рельєфу. Концентрація О3 майже в 20 разів перевищує його максимальне значення у хвойних лісах і на морських узбережжях.

Фотохімічний, або білий смог

• Найбільш поширений на сьогоднішній день тип. Він утворюється при взаємодії декількох речовин:
• Оксиди азоту. Вони утворюються при спалюванні палива через діяльність ТЕС, ТЕЦ, металургії та інших областей промислового виробництва. Також на появу оксидів азоту впливають вихлопні гази. Мінімальні наслідки цих сполук — подразнення очей і носоглотки і утруднене дихання.
• Озон. Озон є одним з основних факторів, що впливають на формування фотохімічного смогу, і, хоча в верхніх шарах атмосфери він є корисним хімічною речовиною, яка захищає нас від сонячної радіації, в нижніх шарах це забруднювач, який може бути шкідливий для здоров’я людей.
• Зважені частинки найдрібніші частинки пилу, сажі, золи та інших забруднень. Вони небезпечні для здоров’я людини: скорочують тривалість життя, їх пов’язують з раком легенів і захворюваннями дихальної та серцево-судинної систем. Зараз існують HEPA фільтри , які блокують надходження цих частинок в приміщення.
• Леткі органічні сполуки. Це пари фарб, розчинників, бензину та інших токсичних речовин.
• Іноді смог має світло-коричневе забарвлення.

Забруднення внаслідок процесів згоряння

Паливо зазвичай складається з вуглеводнів, за винятком в основному екзотичних домішок, таких, як ракетна промисловість, де іноді використовуються азот, алюміній і навіть берилій. Спалювання палива спочатку здається нешкідливим, але воно може привести до утворення ряду забруднюючих сполук вуглецю.

Паливо зазвичай складається з вуглеводнів і звичайний процес згоряння його йде відповідно до рівняння:

4CH + 5O 2 (г) 4CO 2 (г) + 2H 2 O (г)

Паливо + кисень діоксиду вуглецю + вода.

Але коли в процесі спалювання має місце нестача кисню, що може статися всередині двигуна або котла, тоді можуть утворитися токсичні компоненти. Тут утворюється оксид вуглецю, отруйний газ. Якщо кисню менше, можна отримати вуглець (тобто сажу): 4 CH + O 2 ( г) 4 C ( г) + 2 H 2 O ( г)

Великий димовий смог

• Спостерігали в Лондоні в 1952 році протягом двох тижнів.
• «Великий смог» був настільки густим, що заважав руху машин. Перестали працювати громадський транспорт і швидка допомога. Туман проникав і в приміщення. У Лондоні скасували багато культурних заходи та кінопокази: через щільну завіси не було видно сцену і екран.
• Утворений міський смог забрав життя більше 12 тисяч осіб; понад 100 тисяч захворіли на респіраторні захворювання.

Димовий смог

• Цей тип також називають сірчаним. Він є результатом високої концентрації оксидів сірки в повітрі і обумовлений використанням сірковмісних видів палива, зокрема вугілля. Небезпека цього типу посилюється і високою концентрацією зважених часток в повітрі.
• Смог типу лондонського характерний і для інших міст Атлантичного узбережжя. В Україні такий смог спостерігається в приморських містах Маріуполь, Одеса та ін..

Вулканічний смог

• Вулканічний смог — це різновид, який утворюється в атмосфері в результаті виверження вулкана.
• Шкідливі гази і частинки вивільняються з жерла і вступають в реакцію з сонячним світлом і киснем.
• Деякі хімічні речовини в вулканічному смог можуть завдавати шкоди і людям, і тваринам, і рослинам.
• Люди можуть відчувати проблеми з диханням, подразнення слизової і біль в горлі.
• Цей тип властивий країнам, на території яких є діючі вулкани, наприклад для Гавайських островів.

Крижаний смог

• Крижаний смог характерний для міст північних широт. Він утворюється при антициклонах, температурах нижче -30 °C, повному штилю, високій вологості повітря й наявності потужних джерел забруднення атмосфери.
• При низькій температурі краплини водяної пари перетворюються в кришталики льоду розміром 5-10 мкм й зависають у повітрі у вигляді густого білого туману, видимість зменшується до 8-10 м.
• На кришталиках льоду адсорбуються частинки пилових викидів і аерозолів, які опускаються в приземні шари.
• Дихання в такому тумані стає неможливим.
• Для України такий смог не характерний.

Методи боротьби зі смогом

• Смог несе велику небезпеку для всієї біосфери. Боротьба з ним — одне з найголовніших завдань у вирішенні екологічного питання.
• На міському рівні, боротьба зі смогом полягає в прийнятті різних законодавчих заходів, які зобов'язують промислові підприємства строго контролювати викиди їхніх шкідливих речовин в атмосферу, зменшити сумарні викиди від автомобілів, шляхом обмеження їх знаходження в місті, закликами відмовитися від особистого автотранспорту.
• Основними на сьогоднішній день методами зниження забруднення атмосфери, в тому числі кислото-утворюючими викидами, є розробка та впровадження різноманітних очисних споруд і правовий захист атмосфери.

Методи боротьби зі смогом

• Ведуться дослідження по зниженню забруднень від вихлопних газів автомобілів. Перспективна заміна бензину в автомобілях іншими видами палива (наприклад, сумішшю спиртів), застосування газобалонних автомобілів, що використовують природний газ, і електромобілів;
• Зменшити частку смогу, створювану промисловістю, можна за допомогою пиловловлювачів, якщо обладнати ними підприємства.
• Ефективно використання спеціальних фільтрів. Переваги фільтрів: висока ефективність по вилученими компонентам (90-98 %); простота і компактність; мінімальний рівень енерговитрат на очистку (від 1,5 до 4,5 кВт / добу); надійність в експлуатації, висока ступінь ремонтопридатності ;

Методи боротьби зі смогом

• Для середніх і малих підприємств енергетики використовувати метод спалювання палива в киплячому шарі, при якому видаляється до 95 % діоксиду сірки і від 50 до 75 % оксидів азоту.
• Розроблена технологія зменшення вмісту оксидів азоту (на 50-60 %) шляхом зниження температури горіння.
• Використання на електростанціях як паливо природного газу замість вугілля, нафти, мазуту.
• Замінити вичерпні горючі копалини відновлюваними , екологічно чистими енергетичними ресурсами: сонячна енергія, енергія вітру, морських припливів, термальних джерел надр Землі тощо.

Методи боротьби зі смогом

• Локальний захист від смогу — особистий внесок людини в очищення повітря і, відповідно, у власне здоров'я. Це: виристання екологічно чистої технікою та пального, купівля безпечних для навколишнього середовища і свого здоров'я господарських засобів.
• Певну роль може зіграти і зниження споживання енергії.

Вплив смогу на здоров’я людини

• Смог – викликає ріст онкологічних захворювань!
• За словами медиків, найскладніше тим, у кого прямі патології: серцево-судинні захворювання, захворювання дихальних шляхів, гастрит, цукровий діабет. Окрема група ризику, це пенсіонери, вагітні жінки, грудні діти.
• Димовий  смог викликає важкі захворювання, адже це шкідлива суміш, аерозоль, що складається з диму, туману та пилу, часто з їдким запахом, має негативний вплив на людей, тварин.
• Може призвести до порушення обміну речовин, зневоднення та теплових ударів, до зниження імунітету.
• Смог є причиною появи болі в голові, ускладнення при диханні, викликає запалення слизових оболонок очей, носа, гортані.

Вплив смогу на здоров’я людини

• зростає кількість випадків викликів швидкої допомоги та госпіталізації хворих, зростає кількість летальних випадків від респіраторних захворювань, бронхіту, астми, пневмонії та захворювань серцево-судинної системи.
• Лікарі рекомендують уникати ранкові пробіжки та прогулянки з собаками, що несуть додаткову загрозу життєдіяльності організму, через високу концентрацію смогу.
• Забруднення повітря, негативно впливає на період вагітності, розвиток плоду ( знижена вага при народженні, захворювання внутрішніх органів).

Як запобігти виникненню смогу?

• Кожен може внести свій вклад, щоб запобігти виникненню смогу:
• Слід більше ходити пішки, їздити на велосипеді або користуватися послугами громадського транспорту;
• Заправляти автомобіль краще рано вранці або вночі, коли на вулиці ще прохолодно: це запобігає нагріванню випарів бензину і утворення озону;
• Якщо Ви збираєтеся перебувати на відкритому повітрі, тримайтеся подалі від районів, які є великими джерелами забруднення, наприклад автомагістралей і заводів.
• Щоб убезпечити себе і свою сім’ю від впливу забруднюючих речовин, зверніть увагу на техніку з фільтрацією повітря.
• Уникайте продуктів (фарб, розчинників і т.д.) з високим вмістом летких органічних сполук.
• Замість газових приладів варто використовувати електричні.