مه دود نور شیمیایی یا اوزن شهری

مه دود نور شیمیایی نوعی از آلودگی هوا است که نتیجه آن تولید ازون ، اسید نیتریک و ترکیبهای آلی بطور جزئی اکسیده شده و برخی ترکیبات آلی نیترات‌دار می‌باشد.

نگاه کلی

مردم در بسیاری از مناطق شهری جهان با نوعی از آلودگی هوا روبرو هستند که در جریان آن سطوح نسبتا بالایی از ازون در سطح زمین در نتیجه واکنش نور القایی آلاینده‌ها تولید می‌شود. این پدیده به مه دود نور شیمیایی معروف است و گاهی از آن به‌عنوان لایه ‌ازون در مکانی نامناسب یاد می‌شود. (حداکثر غلظت مجاز ازون در هوا (میانگین غلظتها در طول زمان یک ساعت)حدود 100ppb می‌باشد.) فرایند تشکیل مه دود در واقع شامل صدها واکنش مختلف است که بطور همزمان رخ می‌دهند. در واقع هوای آلوده شهرها شبیه واکنش‌گاه‌های شیمیایی عظیم می‌باشد.

تاریخچه

پدیده مه دود نور شیمیایی نخستین بار در 1940 در لوس‌آنجلس مشاهده شد، اما در دهه‌های اخیر با کنترل آلودگی هوا مساله مه دود در شهر لس‌آنجلس بطور نسبی کاهش یافته‌ است. شهرهایی مانند دنور ، مکزیکوسیتی، توکیو و رم به دلیل جمعیت زیاد و همچنین به دلایل جغرافیایی مستعد این پدیده هستند و پدیده مه دود غالبا در این شهرها رخ می‌دهد.

فرایند ایجاد مه دود نور شیمیایی

واکنش دهنده‌های اصلی در یک پدیده مه دود ، اسید نیتریک ، NOֺ و هیدروکربن‌های نسوخته می‌باشند که‌ از موتورهای احتراقی درونسوز به‌عنوان آلاینده‌ها در هوا منتشر می‌شوند و همچنین در نتیجه تبخیر حلالها ، سوختهای مایع و سایر ترکیبات آلی به جو وارد می‌شوند. جز مهم دیگر در تشکیل مه دود ، نور خورشید می‌باشد که به ‌افزایش غلظت رادیکالهای آزاد که در فرایند مه دود شرکت می‌کنند، کمک می‌کند. محصولات نهایی مه دود ، ازون ، اسید نیتریک و ترکیبهای آلی بطور جزئی اکسیده شده و برخی ترکیبات آلی نیترات‌دار شده ‌است.

آلاینده‌های نوع اول و دوم

ترکیباتی مانند NOֺ ، هیدروکربن‌ها و سایر ترکیبات آلی فرار که در هوا انتشار می‌یابند، آلاینده‌های نوع اول و آلاینده‌هایی که ‌از تبدیل این اجسام حاصل می‌شوند، مانند O₃ و HNO₃ آلاینده‌های نوع دوم نامیده می‌شوند. واکنش‌پذیرترین ترکیبهای آلی فرار در هوای شهر هیدروکربن‌هایی هستند که پیوند دوگانه کربن _ کربن دارند. این هیدروکربن‌ها می‌توانند به رادیکالهای آزاد اضافه شوند. سرعت واکنش سایر هیدروکربن‌ها با رادیکالها کند می‌باشد.

گازهای آلاینده اکسید نیتریک هم از احتراق نوعی ماده سوختی تولید می‌شود. هر اندازه دمای شعله بیشتر باشد، مقدار NOֺ بیشتری تولید می‌شود.ֺNO به‌تدریج با توجه به غلظت گازهای آلاینده طی چند دقیقه یا چند ساعت به دی‌اکسید نیتروژن ، اکسیده می‌شود. NOֺ و NOֺ موجود در هوا را به عنوان NO_x نام می‌برند. مقدار بسیار کم NO_x در هوای تمیز به علت انجام واکنش بین نیتروژن و اکسیژن در اثر رعد و برق و بخشی نیز از رها شدن NO_x و NH₃ از منابع زیستی می‌باشد.

شرایط ایجاد مه دود نور شیمیایی در شهرها

• ترافیک سنگین شهری : انتشار NOֺ کافی و هیدروکربن‌های مواد آلی فرار در هوا
  
  
• هوای گرم و نور خورشید کافی : بالا رفتن سرعت واکنشهای نور شیمیایی و ایجاد رادیکالهای آزاد
  
  
• جابجایی بسیار کم توده‌های هوا : جلوگیری از رقیق شدن واکنش دهنده‌ها

راهکارهایی برای کاهش مه دود نور شیمیایی

• برای بهتر شدن کیفیت هوا در محیط‌های شهری مستعد مه دود نور شیمیایی ، باید از مقدار واکنش دهنده‌ها یعنی NO_x و C=C و ترکیبهای آلی فرار کاسته شود.
  
  
• ایجاد NO_x از خودروها و کامیونهای بنزین‌سوز را می‌توان با مبدلهای کاتالیزوری که در سیستم اگزوز قرار داده می‌شود، به مقدار زیادی کاهش داد.
  
  
• با ایجاد تغییراتی در فرمول‌بندی بنزین می‌توان از تبخیر شدن آن جلوگیری کرد. بخار بنزین به میزان قابل توجهی غلظت هیدروکربن‌های موجود در هوا را افزایش می‌دهد.
  
  
• محدود کردن استفاده ‌از محصولاتی که حاوی ترکیبات آلی فرار هستند، مانند افشانه‌ها ، رنگهای روغنی که بطور نسبی حلالهای هیدروکربن فرار دارند و موارد دیگر.

مباحث مرتبط با عنوان

• آلودگی هوا
• ‌اوزون
• باران اسیدی
• بحران لایه اوزون
• تخریب لایه اوزون
• رادیکال آزاد
• گاز ازون
• لایه ‌اوزون
• واکنش نور القایی