Transcript Ацетальдегид в воздухе, пресных водоемах и морях

Альдегиды
в химии атмосферы и экологии
Г.И.Скубневская
Контроль качества воздуха региона
Мониторинг
автоматический
Стандарты
для загрязнителей
Анализ
токсинов
Отраслевая
специфика
методов
анализа
Фоновый
мониторинг
Измерения в окружающей среде
Основа устойчивой
экономики
и экологии
Эксперименты и модели
Изучение
превращений
загрязнителя
Модели
химических
трансформаций
Метео
модель
региона
Изучение
экотоксичности
воздуха
Содержание загрязнителей в фоновой
атмосфере и загрязненном воздухе
Содержание, млрд-1
Фоновая
атмосф.
Загрязн.
воздух
СО
120
>1000
NО
0,01-0,05
50-750
NО2
0,1-0,5
50-250
О3
20-80
100-500
Альдегиды
0,2-11
1-160
HCOOH
0,1-2,8
0,4-19
CH3OOH
0,2-1,0
0,2-6,0
ПАН
--
5-35
НМУ
--
500-1200
Аэрозоли
--
50-70
мкг/м3
Экотоксичность формальдегида
Объект
Конц.
(мг/м3)
Время
возд.
Симптомы
Мыши
20
Однокр.
Раздражение слизистых
Кошки
140
2 часа
Гибель от пневмонии 100%
Человек
20
Длител.
Отсутствие аппетита,
головные боли,
расстройство болевых
ощущений
Формальдегид в воздухе, мг/м3
1987г. – 0,014(с.с.) … 0,175(м.р.)
Формальдегид обладает
мутагенными свойствами, аллерген,
подавляет иммунную защиту
– 0,7 мг/м3
В сутки человек
вдыхает ~8 м3 воздуха
(~14 кг) или,
в среднем по
Новосибирску –
0,1…1,4 мг HCHO
Источники альдегидов в атмосфере
Первичные биологические
(фитогенный фон)
Растения: ива, тополь и др.
Океаны: фитопланктон
Микробиологические процессы
Антропогенные
Транспорт
Сжигание топлива
Пожары
Содержание озона и формальдегида в воздухе
ННЦ в зависимости от направления ветра, 1990г.
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.
Сопоставление концентрации HCHO и потока
машин на Морском проспекте, июль 1991г.
Хорошо заметна
корреляция содержания в
атмосферном воздухе
HCHO в зависимости от
интенсивности движения
Суточный ход концентрации озона и формальдегида в смоговой ситуации Академгородка
Потенциалы
химического
образования озона
Метан:
0,6
Этилен: 100
Изопрен: 109
Ксилол: 110
Альдегиды: 65
Вторичная эмиссия альдегидов
при окислении органического углерода
Фотофизика и фотохимия альдегдидов
RCHO (R=H, CH3, C6H5)
Фотоактивная примесь в УФ и ИК области
Фотофизика и фотохимия альдегдидов
RCHO (R=H, CH3, C6H5)
Фотораспад альдегидов зависит
от lвозбужд. в УФ диапазоне
Кинетика фотолиза ацетальдегдида
Найдены токсичные газовые
продукты:
ацетон
биацетил
формальдегид
альдегиды
C6 – C8
аэрозоли
Фотолиз CH3CHO в воздухе
СХЕМА ФОТОЛИЗА
основана на:
Результатах анализа
газовых продуктов
Экспериментах
по кинетике
Численном моделировании процесса
Городской аэрозоль (d<2мкм)
Яркая черта городской атмосферы –
органический аэрозоль
Органика в аэрозоле:
50-80%
Лесные массивы
Океанические районы
5-15%
~0,8 мкг/м3
Обычные требования к
газовому органическому
предшественнику:
1. Молекулы должны легко окисляться
2. Продукты окисления - малолетучи
?
Всегда ли это так
Ацетальдегид
В аргоне
В воздухе
х1012 см-3с-1
1,6
3,4
Скорость генерации мономера х105 см-3с-1
7,8
2,1
Выход аэрозолеобразования
5,0
0,6
да
нет
есть СН3
нет
Скорость фотолиза
Наличие СО-группы в аэрозоле
Радикалы
х10-7
Ацетальдегид
Фотонуклеация ацетальдегида
Схема фотонуклеации ацетальдегида
Органический фотоаэрозоль
из альдегдидов (RCHO)
Пути детоксикации
воздуха от альдегдидов
Совместно
с ЦСБС СО РАН
Снижение содержания
формальдегида в воздухе
помещений детского сада №443
после установки растенийфитофильтров
(д/с находится в экологически
неблагоприятном районе – вблизи
кирпичного завода)
Концентрация HCHO на улице
зафиксирована в пределах 17-46
мкг/м3. При этом в помещении без
растений этот показатель составлял
14-31 мкг/м3, а с растениями – лишь
12-21 мкг/м3.
Выводы
• Мониторинг альдегидов, озона и оксидов азота в воздухе
ННЦ выявил ситуации фотосмога летом. Основные
источники – автотрансопрт и ТЭЦ.
• Детально изучена кинетика фотонуклеации альдегидов:
•
•
•
•
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 СН3СНО – 5х10-7 (Ar),
6х10-7 (воздух).
• Совокупность результатов позволила предложить химический механизм
фотонуклеации альдегидов.
• Показано, что декоративные растения способны уменьшать
концентрацию альдегидов на 15-20%.
Работа выполнена при участии:
Натурные
наблюдения
А.Н.Анкилов, С.Н.Дубцов,
А.М.Бакланов, А.Н.Козлов,
Г.Г.Дульцева, Е.Н.Дульцев
Фотонуклеация
С.Н.Дубцов, А.Н.Анкилов, Е.Н.Дульцев
Анализ газовых
продуктов и
аэрозолей
Г.Г.Дульцева
Математическое В.В.Пененко, Н.М.Бажин, Е.А.Цветова,
моделирование А.В.Кейко, А.И.Левыкин
Компьютерная графика: А.Л.Покровский
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
Финансовая поддержка:
Гранты СОРАН «Аэрозоли Сибири» и «Экология городов Сибири»
Гранты ННЦ по экологии (1990-1994)
Гранты РФФИ
Грант CRDF (2002-2003)
Институт Химической Кинетики и Горения
Благодарю за внимание!