- karakteristik
- Beberapa reaksi yang terjadi di troposfer
- Polutan udara primer dan sekunder
- Pembentukan ozon di troposfer
- Penyebab kabut fotokimia
- Efek kabut asap
- Referensi
The kabut asap fotokimia adalah kabut tebal terbentuk karena reaksi kimia gas dari mesin pembakaran mobil. Reaksi ini dimediasi oleh sinar matahari dan terjadi di troposfer, lapisan atmosfer yang membentang dari 0 hingga 10 km di atas permukaan tanah.
Kata smog berasal dari kontraksi dua kata dalam bahasa Inggris: «fog» yang artinya kabut atau kabut, dan «asap» yang artinya asap. Penggunaannya dimulai pada 1950-an untuk menandai kabut yang menutupi kota London.
Gambar 1. Asap fotokimia di Salt Lake City, AS. Sumber: Eltiempo10, dari Wikimedia Commons
Kabut asap bermanifestasi sebagai kabut kekuningan-kecoklatan-keabu-abuan, yang berasal dari tetesan kecil air yang tersebar di atmosfer, yang mengandung produk kimia dari reaksi yang terjadi di antara polutan udara.
Kabut asap ini sangat umum terjadi di kota-kota besar karena konsentrasi mobil yang tinggi dan lalu lintas kendaraan yang lebih padat, tetapi juga menyebar ke daerah-daerah yang masih asli, seperti Grand Canyon di negara bagian Arizona, AS.
Seringkali, kabut asap memiliki ciri khas, bau yang tidak sedap, karena adanya beberapa komponen kimia gas yang khas. Produk antara dan senyawa akhir dari reaksi yang menyebabkan kabut asap, sangat mempengaruhi kesehatan manusia, hewan, tumbuhan dan beberapa bahan.
karakteristik
Beberapa reaksi yang terjadi di troposfer
Salah satu ciri khas atmosfer planet Bumi adalah kapasitas oksidasinya, karena jumlah relatif besar molekul oksigen diatomik (O 2 ) yang dikandungnya (sekitar 21% dari komposisinya).
Pada akhirnya, hampir semua gas yang diemisikan ke atmosfer teroksidasi sepenuhnya di udara, dan produk akhir dari oksidasi ini disimpan di permukaan bumi. Proses oksidasi ini sangat penting untuk membersihkan dan mendekontaminasi udara.
Mekanisme reaksi kimia yang terjadi antar polutan udara sangatlah kompleks. Di bawah ini adalah eksposisi yang disederhanakan:
Polutan udara primer dan sekunder
Gas-gas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil di mesin mobil terutama mengandung oksida nitrat (NO), karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO 2 ) dan senyawa organik volatil (VOC).
Senyawa ini disebut polutan primer, karena melalui reaksi kimia yang dimediasi oleh cahaya (reaksi fotokimia), senyawa ini menghasilkan serangkaian produk yang disebut polutan sekunder.
Pada dasarnya pencemar sekunder terpenting adalah nitrogen dioksida (NO 2 ) dan ozon (O 3 ), yang merupakan gas-gas yang paling berpengaruh terhadap pembentukan kabut asap.
Pembentukan ozon di troposfer
Nitrit oksida (NO) diproduksi di mesin mobil melalui reaksi antara oksigen dan nitrogen di udara pada suhu tinggi:
N 2 (g) + O 2 (g) → 2NO (g), di mana (g) berarti dalam bentuk gas.
Oksida nitrat setelah dilepaskan ke atmosfer dioksidasi menjadi nitrogen dioksida (NO 2 ):
2NO (g) + O 2 (g) → 2NO 2 (g)
NO 2 mengalami dekomposisi fotokimia yang dimediasi oleh sinar matahari:
NO 2 (g) + hγ (light) → NO (g) + O (g)
Oksigen O dalam bentuk atom adalah spesies yang sangat reaktif yang dapat memulai banyak reaksi seperti pembentukan ozon (O 3 ):
O (g) + O 2 (g) → O 3 (g)
Ozon di stratosfer (lapisan atmosfer antara 10 km dan 50 km di atas permukaan bumi) berfungsi sebagai komponen pelindung kehidupan di Bumi, karena ia menyerap radiasi ultraviolet berenergi tinggi yang berasal dari matahari; tetapi di troposfer terestrial, ozon memiliki efek yang sangat merusak.
Gambar 2. Kabut asap di New York. Sumber: Wikipedia Commons
Penyebab kabut fotokimia
Jalur lain untuk pembentukan ozon di troposfer adalah reaksi kompleks yang melibatkan nitrogen oksida, hidrokarbon, dan oksigen.
Salah satu senyawa kimia yang dihasilkan dalam reaksi ini adalah peroxyacetyl nitrate (PAN), yang merupakan agen air mata kuat yang juga menyebabkan sesak napas.
Senyawa organik yang mudah menguap tidak hanya berasal dari hidrokarbon yang tidak dibakar di mesin pembakaran internal, tetapi dari berbagai sumber, seperti penguapan pelarut dan bahan bakar, antara lain.
VOC ini juga mengalami reaksi fotokimia kompleks yang merupakan sumber ozon, asam nitrat (HNO 3 ) dan senyawa organik yang teroksidasi sebagian.
VOC + NO + O 2 + Sinar Matahari → Campuran kompleks: HNO 3, O 3 dan berbagai senyawa organik
Semua senyawa organik ini, produk oksidasi (alkohol dan asam karboksilat), juga mudah menguap dan uapnya dapat mengembun menjadi tetesan cairan kecil yang didistribusikan di udara dalam bentuk aerosol, yang menyebarkan sinar matahari, mengurangi jarak pandang. Dengan cara ini semacam tabir atau kabut diproduksi di troposfer.
Efek kabut asap
Partikel jelaga atau karbon yang dihasilkan oleh pembakaran, anhidrida sulfur (SO 2 ) dan polutan sekunder - asam sulfat (H 2 SO 4 ) - juga terlibat dalam produksi kabut asap.
Ozon di troposfer bereaksi dengan ikatan rangkap C = C di jaringan paru-paru, jaringan tumbuhan dan hewan, menyebabkan kerusakan parah. Selain itu, ozon dapat merusak bahan seperti ban mobil, menyebabkan keretakan karena alasan yang sama.
Asap fotokimia adalah penyebab masalah pernapasan yang parah, batuk, iritasi hidung dan tenggorokan, pernapasan pendek, nyeri dada, rinitis, iritasi mata, disfungsi paru-paru, penurunan daya tahan terhadap penyakit infeksi saluran pernapasan, penuaan dini jaringan paru-paru, bronkitis berat, gagal jantung dan kematian.
Di kota-kota seperti New York, London, Mexico City, Atlanta, Detroit, Salt Lake City, Warsawa, Praha, Stuttgart, Beijing, Shanghai, Seoul, Bangkok, Bombay, Calcutta, Delhi, Jakarta, Kairo, Manila, Karachi, disebut Di kota-kota besar, puncak episode kritis dari kabut fotokimia telah menimbulkan kekhawatiran dan tindakan khusus untuk membatasi sirkulasi.
Beberapa peneliti telah melaporkan bahwa kontaminasi yang disebabkan oleh sulfur dioksida (SO 2 ) dan sulfat menyebabkan penurunan daya tahan terhadap kanker payudara dan usus besar, pada populasi yang mendiami garis lintang utara.
Mekanisme yang disarankan untuk menjelaskan fakta-fakta ini adalah bahwa kabut asap, dengan menyebarkan insiden sinar matahari di troposfer, menyebabkan penurunan radiasi ultraviolet tipe B (UV-B) yang tersedia, yang diperlukan untuk sintesis biokimia vitamin D Vitamin D bekerja sebagai agen pelindung terhadap kedua jenis kanker tersebut.
Dengan cara ini, kita dapat melihat bahwa kelebihan radiasi ultraviolet berenergi tinggi sangat berbahaya bagi kesehatan, tetapi kekurangan radiasi UV-B juga memiliki efek yang merugikan.
Referensi
- Ashraf, A., Butt, A., Khalid, I., Alam, RU, dan Ahmad, SR (2018). Analisis kabut asap dan efeknya pada penyakit permukaan mata yang dilaporkan: Studi kasus kejadian kabut asap di Lahore tahun 2016. Lingkungan Atmosfer. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2018.10.029
- Bang, HQ, Nguyen, HD, Vu, K. dkk. (2018). Pemodelan Asap Fotokimia Menggunakan Model Transportasi Kimia Polusi Udara (TAPM-CTM) di Kota Ho Chi Minh, Vietnam Pemodelan & Penilaian Lingkungan. 1: 1-16. doi.org/10.1007/s10666-018-9613-7
- Dickerson, RR, Kondragunta, S., Stenchikov, G., Civerolo, KL, Doddridge, B.G dan Holben, BN (1997). Dampak Aerosol pada Radiasi Ultraviolet Matahari dan Asap Fotokimia. Ilmu. 278 (5339): 827-830. doi: 10.1126 / science.278.5339.827
- Hallquist, M., Munthe, J., Tao, MH, Chak, W., Chan, K., Gao, J., et al (2016) Asap fotokimia di Cina: tantangan ilmiah dan implikasi untuk kebijakan kualitas udara. Tinjauan Sains Nasional. 3 (4): 401–403. Doi: 10.1093 / nsr / nww080
- 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., dan Wang, W.: Kapasitas oksidatif dan kimia radikal dalam atmosfer yang tercemar di wilayah Hong Kong dan Delta Sungai Mutiara: analisis episode kabut fotokimia yang parah, Atmos. Chem. Phys., 16, 9891-9903, https://doi.org/10.5194/acp-16-9891-2016, 2016.