Smog fotoquímico: características, causas e efeitos - Ciência - 2023

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Smog fotoquímico: características, causas e efeitos - Ciência
Smog fotoquímico: características, causas e efeitos - Ciência

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o fumaça fotoquímica É uma névoa densa que se forma devido às reações químicas dos gases emitidos pelos motores a combustão dos automóveis. Essas reações são mediadas pela luz solar e ocorrem na troposfera, uma camada da atmosfera que se estende de 0 a 10 km acima do solo.

A palavra smog vem da contração de duas palavras na língua inglesa: "névoa ", que significa névoa ou névoa, e "fumaça ", o que significa fumaça. Seu uso começou na década de 1950 para designar uma névoa que cobria a cidade de Londres.

O smog aparece como uma névoa amarelada-acastanhada-acinzentada, originada por pequenas gotas de água dispersas na atmosfera, que contêm os produtos químicos das reações que ocorrem entre os poluentes atmosféricos.


Essa névoa é muito comum nas grandes cidades devido à grande concentração de carros e ao tráfego de veículos mais intenso, mas também se espalhou para áreas que eram intocadas, como o Grand Canyon no estado do Arizona, EUA.

Muitas vezes, o smog tem um odor característico e desagradável, devido à presença de alguns componentes químicos gasosos típicos. Os produtos intermediários e os compostos finais das reações que originam o smog afetam seriamente a saúde humana, os animais, as plantas e alguns materiais.

Caracteristicas

Algumas reações que ocorrem na troposfera

Uma das características distintivas da atmosfera do planeta Terra é a sua capacidade oxidante, devido à grande quantidade relativa de oxigênio molecular diatômico (O2) que contém (aproximadamente 21% da sua composição).

Em última análise, praticamente todos os gases emitidos para a atmosfera são completamente oxidados no ar, e os produtos finais dessas oxidações são depositados na superfície da Terra. Esses processos de oxidação são de vital importância para limpar e descontaminar o ar.


Os mecanismos das reações químicas que ocorrem entre os poluentes atmosféricos são muito complexos. Abaixo está uma exposição simplificada deles:

Poluentes atmosféricos primários e secundários

Os gases emitidos pela combustão de combustíveis fósseis em motores de automóveis contêm principalmente óxido nítrico (NO), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e compostos orgânicos voláteis (VOCs).

Esses compostos são chamados de poluentes primários, pois por meio de reações químicas mediadas pela luz (reações fotoquímicas) produzem uma série de produtos chamados de poluentes secundários.

Basicamente, os poluentes secundários mais importantes são o dióxido de nitrogênio (NO2)  e ozônio (O3), que são os gases que mais influenciam a formação de smog.

Formação de ozônio na troposfera

O óxido nítrico (NO) é produzido em motores de automóveis através da reação entre o oxigênio e o nitrogênio no ar em altas temperaturas:


N2 (g) + O2 (g) →  2NO (g), onde (g) significa no estado gasoso.

O óxido nítrico, uma vez liberado na atmosfera, é oxidado a dióxido de nitrogênio (NO2):

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)

Ele nao2 sofre decomposição fotoquímica mediada pela luz solar:

NÃO2 (g) + hγ (luz) → NO (g) + O (g)

O oxigênio O na forma atômica é uma espécie extremamente reativa que pode iniciar muitas reações, como a formação de ozônio (O3):

O (g) + O2 (g) → O3 (g)

O ozônio na estratosfera (camada da atmosfera entre 10 km e 50 km acima da superfície terrestre) funciona como um componente protetor da vida na Terra, pois absorve a radiação ultravioleta de alta energia que vem do sol; mas na troposfera terrestre, o ozônio tem efeitos muito prejudiciais.

Causas da poluição fotoquímica

Outras vias de formação de ozônio na troposfera são reações complexas envolvendo óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e oxigênio.

Um dos compostos químicos gerados nessas reações é o nitrato de peroxiacetila (PAN), um poderoso agente lacrimal que também causa falta de ar.

Os compostos orgânicos voláteis vêm não só de hidrocarbonetos que não são queimados em motores de combustão interna, mas de várias fontes, como evaporação de solventes e combustíveis, entre outras.

Esses VOCs também sofrem reações fotoquímicas complexas que são uma fonte de ozônio, ácido nítrico (HNO3) e compostos orgânicos parcialmente oxidados.

VOC's + NO + O2 + Luz solar → Mistura complexa: HNO3, OU3   e vários compostos orgânicos

Todos esses compostos orgânicos, produtos da oxidação (álcoois e ácidos carboxílicos), também são voláteis e seus vapores podem se condensar em minúsculas gotículas líquidas que se distribuem no ar na forma de aerossóis, que espalham a luz solar, reduzindo a visibilidade. Desta forma, uma espécie de véu ou névoa é produzida na troposfera.

Efeitos da poluição

Partículas de fuligem ou produto de carbono da combustão, anidrido sulfúrico (SO2) e o poluente secundário - ácido sulfúrico (H2SW4) - também estão envolvidos na produção de poluição atmosférica.

O ozônio na troposfera reage com as ligações duplas C = C dos tecidos pulmonares, vegetais e animais, causando danos graves. Além disso, o ozônio pode danificar materiais como pneus de automóveis, causando rachaduras pelos mesmos motivos.

A poluição fotoquímica é a causa de problemas respiratórios graves, ataques de tosse, irritação nasal e da garganta, respiração mais curta, dor no peito, rinite, irritação nos olhos, disfunção pulmonar, diminuição da resistência a doenças respiratórias infecciosas, envelhecimento prematuro de tecidos pulmonares, bronquite grave, insuficiência cardíaca e morte.

Em cidades como Nova York, Londres, Cidade do México, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Varsóvia, Praga, Stuttgart, Pequim, Xangai, Seul, Bangkok, Bombaim, Calcutá, Delhi, Jacarta, Cairo, Manila, Karachi, chamada megacidades, os episódios de pico crítico de fumaça fotoquímica têm sido motivo de alarme e medidas especiais para restringir a circulação.

Alguns pesquisadores relataram que a contaminação causada por dióxido de enxofre (SO2) e os sulfatos diminuem a resistência à contração do câncer de mama e de cólon, em populações que habitam as latitudes setentrionais.

O mecanismo sugerido para explicar esses fatos é que a poluição atmosférica, ao espalhar a luz solar incidente na troposfera, provoca uma diminuição da radiação ultravioleta tipo B (UV-B) disponível, necessária para a síntese bioquímica da vitamina D A vitamina D atua como um agente protetor contra os dois tipos de câncer.

Desta forma, podemos ver que um excesso de radiação ultravioleta de alta energia é muito prejudicial à saúde, mas também a deficiência de radiação UV-B tem efeitos nocivos.

Referências

  1. Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, R. U., e Ahmad, S. R. (2018). Análise de smog e seu efeito em doenças da superfície ocular relatadas: um estudo de caso do evento smog de Lahore em 2016. Ambiente atmosférico. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
  2. Bang, H.Q., Nguyen, H.D., Vu, K. et al. (2018). Modelagem fotoquímica de smog usando o modelo de transporte químico de poluição do ar (TAPM-CTM) na cidade de Ho Chi Minh, Vietnã Modelagem e avaliação ambiental. 1: 1-16. doi.org/10.1007/s10666-018-9613-7
  3. Dickerson, R.R., Kondragunta, S., Stenchikov, G., Civerolo, K. L., Doddridge, B. G e Holben, B. N. (1997). The Impact of Aerosols on Solar Ultraviolet Radiation and Photoochemical Smog. Ciência. 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / science.278.5339.827
  4. Hallquist, M., Munthe, J., Tao, M.H., Chak, W., Chan, K., Gao, J., et al (2016) Poluição atmosférica fotoquímica na China: desafios científicos e implicações para as políticas de qualidade do ar. National Science Review. 3 (4): 401–403. Doi: 10.1093 / nsr / nww080
  5. Xue, L., Gu, R., Wang, T., Wang, X., Saunders, S., Blake, D., Louie, PKK, Luk, CWY, Simpson, I., Xu, Z., Wang, Z., Gao, Y., Lee, S., Mellouki, A., e Wang, W.: Capacidade oxidativa e química radical na atmosfera poluída de Hong Kong e região do Delta do Rio das Pérolas: análise de um grave episódio de smog fotoquímico, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.