Il smog foto-chimico È una nebbia densa che si forma a causa delle reazioni chimiche dei gas emessi dai motori a combustione delle automobili. Queste reazioni sono mediate dalla luce solare e avvengono nella troposfera, uno strato dell'atmosfera che si estende da 0 a 10 km dal suolo..
La parola smog deriva dalla contrazione di due parole in lingua inglese: "nebbia ", che significa nebbia o foschia, e "Fumo ", che significa fumo. Il suo utilizzo iniziò negli anni '50 per designare una foschia che copriva la città di Londra.
Lo smog si manifesta come una foschia giallastra-brunastra-grigiastra, originata da piccole gocce d'acqua disperse nell'atmosfera, che contengono i prodotti chimici delle reazioni che avvengono tra gli inquinanti atmosferici..
Questa foschia è molto comune nelle grandi città a causa della grande concentrazione di auto e del traffico veicolare più intenso, ma si è diffusa anche in aree incontaminate, come il Grand Canyon nello stato dell'Arizona, USA..
Molto spesso lo smog ha un odore caratteristico e sgradevole, dovuto alla presenza di alcuni tipici componenti chimici gassosi. I prodotti intermedi e i composti finali delle reazioni che originano lo smog, incidono gravemente sulla salute umana, sugli animali, sulle piante e su alcuni materiali.
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Una delle caratteristiche distintive dell'atmosfera del pianeta Terra è la sua capacità ossidante, dovuta alla grande quantità relativa di ossigeno molecolare biatomico (ODue) che contiene (circa il 21% della sua composizione).
In definitiva, praticamente tutti i gas emessi nell'atmosfera sono completamente ossidati nell'aria ei prodotti finali di queste ossidazioni si depositano sulla superficie terrestre. Questi processi di ossidazione sono di vitale importanza per pulire e decontaminare l'aria.
I meccanismi delle reazioni chimiche che avvengono tra gli inquinanti atmosferici sono molto complessi. Di seguito è riportata una loro esposizione semplificata:
I gas emessi dalla combustione dei combustibili fossili nei motori delle automobili contengono principalmente ossido nitrico (NO), monossido di carbonio (CO), anidride carbonica (CODue) e composti organici volatili (COV).
Questi composti sono chiamati inquinanti primari, poiché attraverso reazioni chimiche mediate dalla luce (reazioni fotochimiche) producono una serie di prodotti chiamati inquinanti secondari..
Fondamentalmente gli inquinanti secondari più importanti sono il biossido di azoto (NODue) e ozono (O3), che sono i gas che maggiormente influenzano la formazione dello smog.
L'ossido nitrico (NO) viene prodotto nei motori delle automobili attraverso la reazione tra ossigeno e azoto nell'aria ad alte temperature:
NDue (g) + ODue (g) → 2NO (g), dove (g) significa allo stato gassoso.
L'ossido nitrico una volta rilasciato nell'atmosfera viene ossidato a biossido di azoto (NODue):
2NO (g) + ODue (g) → 2NODue (g)
Lui nonDue subisce decomposizione fotochimica mediata dalla luce solare:
NONDue (g) + hγ (luce) → NO (g) + O (g)
L'ossigeno O in forma atomica è una specie estremamente reattiva che può avviare molte reazioni come la formazione di ozono (O3):
O (g) + ODue (g) → O3 (g)
L'ozono nella stratosfera (strato dell'atmosfera tra 10 km e 50 km sopra la superficie terrestre) funziona come un componente protettivo della vita sulla Terra, poiché assorbe la radiazione ultravioletta ad alta energia che proviene dal sole; ma nella troposfera terrestre l'ozono ha effetti molto dannosi.
Altre vie per la formazione dell'ozono nella troposfera sono reazioni complesse che coinvolgono ossidi di azoto, idrocarburi e ossigeno..
Uno dei composti chimici generati in queste reazioni è il nitrato di perossiacetile (PAN), un potente agente lacrimale che causa anche difficoltà respiratorie..
I composti organici volatili provengono non solo da idrocarburi che non vengono bruciati nei motori a combustione interna, ma da varie fonti, come l'evaporazione del solvente e del carburante, tra le altre..
Questi COV subiscono anche complesse reazioni fotochimiche che sono una fonte di ozono, acido nitrico (HNO3) e composti organici parzialmente ossidati.
VOC + NO + ODue + Luce solare → Miscela complessa: HNO3, O3 e vari composti organici
Tutti questi composti organici, prodotti di ossidazione (alcoli e acidi carbossilici), sono anche volatili ei loro vapori possono condensarsi in minuscole goccioline liquide che si distribuiscono nell'aria sotto forma di aerosol, che disperdono la luce solare riducendone la visibilità. In questo modo, nella troposfera si produce una sorta di velo o nebbia..
Particelle di fuliggine o prodotto di carbonio della combustione, anidride solforica (SODue) e l'inquinante secondario-acido solforico (H.DueSW4) -, coinvolto anche nella produzione di smog.
L'ozono nella troposfera reagisce con i doppi legami C = C dei tessuti polmonari, vegetali e animali, causando gravi danni. Inoltre, l'ozono può causare danni a materiali come i pneumatici delle automobili, provocando crepe per gli stessi motivi..
Lo smog fotochimico causa gravi problemi respiratori, attacchi di tosse, irritazione nasale e della gola, respiro corto, dolore toracico, rinite, irritazione agli occhi, disfunzione polmonare, ridotta resistenza alle malattie infettive respiratorie, invecchiamento precoce dei tessuti polmonari, bronchite grave, insufficienza cardiaca e decessi.
In città come New York, Londra, Città del Messico, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Varsavia, Praga, Stoccarda, Pechino, Shanghai, Seoul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Giacarta, Il Cairo, Manila, Karachi, chiamato megalopoli, gli episodi di picco critico di smog fotochimico sono stati motivo di allarme e misure speciali per limitare la circolazione.
Alcuni ricercatori hanno riferito che l'anidride solforosa (SODue) e i solfati provocano una diminuzione della resistenza alla contrazione del cancro al seno e al colon, nelle popolazioni che abitano le latitudini settentrionali.
Il meccanismo suggerito per spiegare questi fatti è che lo smog, disperdendo la luce solare incidente sulla troposfera, provoca una diminuzione della radiazione ultravioletta di tipo B (UV-B) disponibile, necessaria per la sintesi biochimica della vitamina D La vitamina D agisce come protettivo agente contro entrambi i tipi di cancro.
In questo modo, possiamo vedere che un eccesso di radiazioni ultraviolette ad alta energia è molto dannoso per la salute, ma anche il deficit di radiazioni UV-B ha effetti dannosi..
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