Альдегиды в химии атмосферы и экологии Г.И.Скубневская. - презентация

1 Альдегиды в химии атмосферы и экологии Г.И.Скубневская

2 Анализ токсинов Контроль качества воздуха региона Мониторинг автомати- ческий Изучение превращений загрязнителя Стандарты для загряз- нителей Фоновый мониторинг Отраслевая специфика методов анализа Модели химических трансформаций Метео модель региона Изучение экотоксичности воздуха Основа устойчивой экономики и экологии Эксперименты и модели Измерения в окружающей среде

3 Содержание загрязнителей в фоновой атмосфере и загрязненном воздухе Загрязн. воздух СО Фоновая атмосф. Содержание, млрд >1000 NОNО 0,01-0, NО2NО2 0,1-0, О3О Альдегиды 0, HCOOH 0,1-2,80,4-19 CH 3 OOH 0,2-1,00,2-6,0 ПАН НМУ Аэрозоли мкг/м 3

4 Экотоксичность формальдегида Объект Формальдегид в воздухе, мг/м г. – 0,014(с.с.) … 0,175(м.р.) Конц. (мг/м 3 ) Время возд. Мыши 20 Однокр. Симптомы Раздражение слизистых Кошки часа Гибель от пневмонии 100% Человек 20 Длител. Отсутствие аппетита, головные боли, расстройство болевых ощущений Формальдегид обладает мутагенными свойствами, аллерген, подавляет иммунную защиту – 0,7 мг/м 3 В сутки человек вдыхает ~8 м 3 воздуха (~14 кг) или, в среднем по Новосибирску – 0,1…1,4 мг HCHO

5 Источники альдегидов в атмосфере Растения: ива, тополь и др. Первичные биологические (фитогенный фон) Океаны: фитопланктон Микробиологические процессы Транспорт Антропогенные Сжигание топлива Пожары

6 Содержание озона и формальдегида в воздухе ННЦ в зависимости от направления ветра, 1990 г. Аэрокосмическая съёмка Обского водохранилища вблизи Новосибирского Академгородка. На рисунок спроецированы результаты замеров концентрации озона и формальдегида в зависимости от направления ветра. Длина отрезков соответствует концентрации веществ. Для наглядности масштаб концентрации формальдегида выбран в 4 раза более крупным. Диаграмма отражает направление ВХОДЯЩЕГО ветра.

7 Сопоставление концентрации HCHO и потока машин на Морском проспекте, июль 1991 г. Хорошо заметна корреляция содержания в атмосферном воздухе HCHO в зависимости от интенсивности движения

8 Суточный ход концентрации озона и формаль- дегида в смоговой ситуации Академгородка Потенциалы химического образования озона Метан: 0,6 Этилен: 100 Изопрен: 109 Ксилол: 110 Альдегиды: 65

9 Вторичная эмиссия альдегидов при окислении органического углерода

10 Фотофизика и фотохимия альдегдидов RCHO (R=H, CH 3, C 6 H 5 ) Фотоактивная примесь в УФ и ИК области

11 Фотофизика и фотохимия альдегдидов RCHO (R=H, CH 3, C 6 H 5 ) Фотораспад альдегидов зависит от возбужд. в УФ диапазоне

12 Кинетика фотолиза ацетальдегдида Найдены токсичные газовые продукты: ацетон биацетил формальдегид альдегиды C 6 – C 8 аэрозоли

13 Фотолиз CH 3 CHO в воздухе СХЕМА ФОТОЛИЗА основана на: Результатах анализа газовых продуктов Экспериментах по кинетике Численном моде- лировании процесса

14 Городской аэрозоль (d

15 Ацетальдегид В аргоне Скорость фотолиза х см -3 с -1 В воздухе 3,41,6 Скорость генерации мономера х 10 5 см -3 с -1 2,17,8 Выход аэрозолеобразования х ,65,0 Наличие СО-группы в аэрозоленетда Радикалынетесть СН 3

16 Ацетальдегид Фотонуклеация ацетальдегида

17 Схема фотонуклеации ацетальдегида

18 Органический фотоаэрозоль из альдегдидов (RCHO)

19 Пути детоксикации воздуха от альдегдидов Снижение содержания формальдегида в воздухе помещений детского сада 443 после установки растений- фитофильтров (д/с находится в экологически неблагоприятном районе – вблизи кирпичного завода) Концентрация HCHO на улице зафиксирована в пределах мкг/м 3. При этом в помещении без растений этот показатель составлял мкг/м 3, а с растениями – лишь мкг/м 3. Совместно с ЦСБС СО РАН

20 Выводы Мониторинг альдегидов, озона и оксидов азота в воздухе ННЦ выявил ситуации фотосмога летом. Основные источники – автотрансопрт и ТЭЦ. Детально изучена кинетика фотонуклеации альдегидов: Показано, что декоративные растения способны уменьшать концентрацию альдегидов на 15-20%. Фотонуклеация альдегидов индицируется радикальным фотораспадом. Идентифицированы газовые, радикальные и аэрозольные продукты. Продукты фотолиза – кислоты – ускоряют аэрозолеобразование. Озон и кислород влияют на кинетику нуклеации, участвуя в химическом механизме процесса. Впервые измерен квантовый выход аэрозолей для СН 3 СНО – 5 х (Ar), 6 х (воздух). Совокупность результатов позволила предложить химический механизм фотонуклеации альдегидов.

21 Работа выполнена при участии: А.Н.Анкилов, С.Н.Дубцов, А.М.Бакланов, А.Н.Козлов, Г.Г.Дульцева, Е.Н.Дульцев Натурные наблюдения С.Н.Дубцов, А.Н.Анкилов, Е.Н.Дульцев Фотонуклеация Г.Г.Дульцева Анализ газовых продуктов и аэрозолей В.В.Пененко, Н.М.Бажин, Е.А.Цветова, А.В.Кейко, А.И.Левыкин Математическое моделирование Компьютерная графика: А.Л.Покровский

22 Литература: Skubnevskaya G.I.; Dultseva G.G. J.Ecol.Chem.1994, N.3,29 Dubtsov S.N., Levykin A.I., Sabelfeld K.K. J.Aerosol.Sci. 2000, v.31,509 Dubtsov S.N., Dultsev E.N., Dultseva G.G., Skubnevskaya G.I. Chem.Phys.Rep. 2000, v.18,1609 Skubnevskaya G.I., Dubtsov S.N., Dultsev E.N., Dultseva G.G. and Wing Tsang J.Phys.Chem 2004, August

23 Финансовая поддержка: Гранты СОРАН «Аэрозоли Сибири» и «Экология городов Сибири» Гранты ННЦ по экологии ( ) Гранты РФФИ Грант CRDF ( )

24 Благодарю за внимание! Институт Химической Кинетики и Горения