Bài giảng Hóa học môi trường không khí - Chương 6: Khói quang hóa (TS. Nguyễn Nhật Huy)

Bài giảng Hóa học môi trường không khí - Chương 6: Khói quang hóa có nội dung trình bày giới thiệu tổng quan về sự hình thành khói quang hóa; sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa; các phản ứng hình thành khói quang hóa của các hợp chất hữu cơ trong khí quyển; các sản phẩm vô cơ từ khói quang hóa; ảnh hưởng của khói quang hóa;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chương 6

Nguyễn Nhật Huy

Nội dung 2

Khói quang hóa

6.1 Giới thiệu tổng quan về sự hình thành khói

quang hóa6.2 Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa

6.3 Các phản ứng hình thành khói quang hóa của các

hợp chất hữu cơ trong khí quyển6.4 Các sản phẩm vô cơ từ khói quang hóa

6.5 Ảnh hưởng của khói quang hóa

6.1 Tổng quan về sự hình thành khói quang hóa 3

Giới thiệu tổng quan

 Smog = smoke + fog (sương khói)

 Lần đầu tiên xuất hiện ở Luân Đôn do đốt than chứa nhiều lưu huỳnh

6.1 Tổng quan về sự hình thành khói quang hóa 4

Khói quang hóa (photochemical smog )

6.1 Tổng quan về sự hình thành khói quang hóa 5

Sự hình thành khói quang hóa

 Sự hình thành ozone trong không khí (tầng đối lưu) là chỉ thị của khói quang hóa.

 Khói quang hóa hình thành ở mức độ nghiêm trọng khi các chất oxy hóa trong không khí đạt đến nồng độ 0.15 ppm hơn 1 h.

 Các thành phần tạo nên khói quang hóa:

 Hydrocarbon

 NOx

 UV

 Tiêu chuẩn ozone trong không khí xung quanh của EPA

đã giảm từ 0.12 ppm xuống 0.08 ppm trong 8 h

6.2 Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 6

Phát thải từ xe cộ

hydrocarbon và NOx, 2 thành phần chính tạo rakhói quang hóa

6.2 Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 7

Động cơ 4 thì/kỳ

 Nạp: nhiên liệu được phun trực tiếp hoặc cùng không khí

 Nén (tỉ số 7:1): tỉ số nén càng cao thì NOx càng nhiều

 Nổ (2500 o C, 40 atm, làm nguội nhanh): sinh ra NO

 Xả: thải ra N2, CO2, CO, NO, hydrocarbon, O2

Air in

Exhaust gases out Spark plug

6.2 Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 8

Phát thải hydrocarbon

nên sát thành buồng (vài chục µm) có nhiệt độ thấp

 Hydrocarbon cháy không hoàn toàn

 Nếu không điều chỉnh đúng cách → tăng phát thải.

6.2 Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 9

Phát thải từ động cơ đốt trong

HC

6.3 Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 10

Nồng độ các chất trong không khí trong ngày

M 4 A.M 8 A.M N 4 P.M 8 P.M M

6.3 Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 11

Nồng độ các chất trong không khí trong ngày

6.3 Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 13

Solar energy input

Absorption of solar energy

by NO2produces NO and atomic oxygen, O.

Atomic oxygen, HO. and O3react with hydrocarbons

to produce highly reactive hydrocarbon free radicals.

Ο Ο2

O reacts with

O2, yielding ozone, O3

Ο

O3

O3

Hydrocarbon free radicals

Hydrocarbon free radicals react further with species such as NO2to produce PAN, aldehydes, and other smog components.

6.3 Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 14

Các phản ứng quang hóa

độ NO đạt giá trị thấp.

 Nồng độ O3 dọc theo xa lộ thường thấp do xe cộ thải

ra NO

6.3 Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 17

Các phản ứng tạo thành khói quang hóa

6.3 Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 18

Các chất oxy hóa trong khói quang hóa

iodine (I2)

và NOx dưới ánh sáng UV chủ yếu là ozone, ngoài

(PAN) và peroxybenzoyl nitrate (PBN)

Nồng độ ozone phụ thuộc nồng độ ban đầu VOCs và NOx 19

6.3 Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 20

Độ phản ứng của các chất hữu cơ và CO với gốc OH •

6.4 Các sản phẩm vô cơ từ khói quang hóa 21

Hai sản phẩm vô cơ quan trọng từ khói quang hóa là sulfate và nitrate

6.5 Ảnh hưởng của khói quang hóa 22

Ảnh hưởng đến sức khỏe và sự thoải mái của con người

quản, và kích ứng hệ hô hấp ở người khỏe mạnh

aldehyde trong khói quang hóa gây kích ứng mắt

6.5 Ảnh hưởng của khói quang hóa 23

Ảnh hưởng đến sức khỏe và sự thoải mái của con người

6.5 Ảnh hưởng của khói quang hóa 24

Gây hư hại vật liệu

hỏng

6.5 Ảnh hưởng của khói quang hóa 25

Ảnh hưởng đến khí quyển

rượu, andehit, ketone, acid hữu cơ, este, và nitrathữu cơ

chính tạo nên bụi hữu cơ trong khói quang hóa

6.5 Ảnh hưởng của khói quang hóa 26

Ảnh hưởng đến khí quyển

6.5 Ảnh hưởng của khói quang hóa 27

Gây độc cho cây

 O3 là chất gây hại nhiều nhất

• Chỉ cần O3 với nồng độ 0.06 ppm có thể tạm thời giảm quang hợp của cây xanh đi một nửa.

6.5 Ảnh hưởng của khói quang hóa 28

Tác hại đến cây cối

6.5 Ảnh hưởng của khói quang hóa 29

Tác hại đến cây cối