مه دود فتو شيميايي
چگونگی تولید مه دود فتوشيميايي Photochemical smog
در اثر فعالیتهای صنعتی بشر ترکیبات سمی جدیدی به عناصر سازنده هوا افزوده شده است. این ترکیبات شیمیایی جدید منجر به تولید ابر گازی شکل زرد متمایل به قهوه ای را در سطح شهرها می شودکه ما آن را مه دود فتوشیمیایی می نامیم.
*- سولفور دی اکسید: SO2 از اکسیداسیون سوختهای فسیلی(مانند ذغال سنگ و بنزین) که ترکیبات سولفوری دارند ایجاد می شود.
*- مونوکسید کربن : CO این ماده نیز از سوختهای ناقص فسیلی ایجاد می شود.
*-انواع هیدروکربنهای فرار شامل PAHs ازجمله بنزو پیرین که ماده سرطانزا است. این مواد همگی از سوخت ناقص بنزین بوحود مي آيد
*-اکسیدهای نیتروژن NOx از احتراق عناصر O2 و N2در سیلندرهای موتور ماشین حاصل می شود
از ترکیب اکسیدهای نیتروژن و هیدرو کربن ها و اکسیژن در زیر نور خورشید سبب انجام واکنشهای شیمیایی می شود که منجر به تولید اکسیدانهای بسیار قوی مانند ازن O3 و پیروکسی استیل نیترات PAN می شود.
شرایط افزاینده مه دود فتوشیمیایی:
1- ترافیک صبحگاهی منبع اصلی تولیداکسیدهای نیتروژن(NOx) و ترکیبات آلی فرار هستند.پس از کاهش حجم ترافیک در اواسط روز با افزایش تراکم این مواد در اثر تابش آفتاب این ترکیبات شروع به انجام واکنشهای تولید و انتشار مواد سمی Peroxyacetyl Nitrates (PAN و ازن می کنند. با غروب آفتاب تولید ازن متوقف می شود .ازن باقیمانده در اتمسفربه مصرف واکنشهای متفاوت دیگری می رسد.
2- عوامل آب و هوایی موثربر مه دود فتوشیمیایی :
الف- هر جه مقدار نزولات آسمانی بیشتر باشد می تواند از میزان مه دود بکاهد و با بارندگی از سطح اتمسفر بشوید.
ب- وزیدن باد سبب جابجایی مه دود فتوشیمیایی با هوای تمیز می شود اما مشکل آلودگی را به مناطق دورتر می برد
ج- وارونگی و افزایش دمای هوا بشدت مه دود را افزایش میدهد. معمولا در طول روز مناطق نزدیک به سطح زمین گرمتر می شود و هوای گرم باخود ذرات آلاینده را به ارتفاعات بالاتر می برد .اگر هوای سرد فوقانی مانع متصاعد شدن هوای گرم شود, وارونگی هوا ایجاد می شود و الاینده ها در سطح پایین زمین به دام می افتند. وارونگی هوا سبب کاهش انتشار عمودی آلاينده ها درسطح اتمسفر می شود و ممکن است از چند روز تا چند هفته ادامه یابد.
3-شکل زمین از عوامل مهم تاثیر گذار بر افزایش مه دود فتوشیمیایی است. ساکنین دره ها به شدت از این امر آسیب می پذیرند, زیرا تپه ها و کوههای اطراف دره ها موجب کاهش جریان هوا افزایش غلظت آلودگی می شود. بعلاوه با افزایش دما , وارونگی در این مناطق شدیدتر خواهد شد.
راه حل های موثر:
◊ یکي از راه حل ها این است که سازمانهای بین المللی کشورها را به رعایت قوانین عدم تولید گازهای گلخانه ای در جهان مجبورکنند.
◊ قرار دادن مبدل- در سیستم اگزوز خودروها که بوسیله اکسید کردن هیدروکربنها به دی اکسید کربن و آب و موادی با شدت کمتر تبدیل اکسیدهای نیتروژن به نیتروژن و اکسیژن آلودگی هوا را کاهش می دهد.
◊ راه دیگر یافتن سوختهای پاکيزه تر مانند سوختهای هیدروژنی –انرژی خورشیدی برای ماشینها است
اثرات مه دود بر سلامت انسانها
° ذرات معلق که در مناطق صنعتی و مکانهایی که ترافیک شدید ماشین وجود دارد ایجاد می شود، در برگیرنده ذرات کربن و هیدروکربن هایی است که از سوخت ناقص سوختهای فسیلی ایجاد می شود.
° هیدروکربن ها شامل انواعی از(PAH)هستند که مشخص شده افزایش چشمگیری درفراوانی جهش نطفه اسپرم موشها (که در معرض عوامل طبیعی قرار گرفته اند) ا ایجاد می کند.
° استنشاق ذرات کوچکتر از 5/2 میکرومتر (6-10*5/2) سبب رسوب این ذرات در اعماق ششها می شود. قرارگرفتن مداوم در معرض این ذرات کوچکاز انبساط و عملکرد ششها در بزرگسالان می کاهد
° این مواد سرطانزا علاوه بر ایجادحساسیتهای تنفسی سبب افزایش شیوع بیماریهای قلبی و سرطان ریه در افراد می شود. استفاده از نانوسيم اکسيد کبالت در ابرخازن اخيرا ماده جديدي براي استفاده در خازن‌ها ارائه شده است که نسبت به مواد فعلي کارايي بيشتري دارد. اين ماده ترکيبي از کربن و اکسيد فلزي بود که داراي تخلخل بيشتري نسبت به مواد رايج است. ابرخازن‌هايي که به‌صورت تجاري در بازار وجود دارند، انرژي را به‌صورت دولايه باردار در مقابل يکديگر ذخيره مي‌کنند، با اين کار امکان شارژ/ دشارژ بسيار سريع و همچنين امکان ميليونها بار شارژ شدن وجود دارد. محققان اخيرا مواد الکترودي مختلف براي بهبود عملکرد ابرخازن‌ها ارائه کرده‌اند. اين مواد مبتني بر مواد کربني متخلخل بوده که به‌دليل مساحت سطح بالا، ساختار قابل تنظيم، هدايت الکتريکي بالا و هزينه توليد پايين براي استفاده در ابرخازن‌ها بسيار مناسب هستند. براساس مکانيسم‌هاي ذخيره‌سازي بار الکتريکي، ابرخازن‌ها به دو دسته مختلف تقسيم بندي مي‌شوند: ابرخازن‌هاي دو لايه الکتريکي و شبه خازن‌ها. شبه خازن‌ها داراي مقدار ظرفيت بيشتري نسبت به ابرخازن‌هاي دو لايه الکتريکي هستند.
حسام الشريف استاد رشته مهندسي مواد از دانشگاه ملک عبدالله ميگويد اکسيد فلزات واسطه مواد ايده‌آلي براي استفاده در شبه خازن‌ها هستند زيرا اين دسته از مواد مي‌توانند حالت‌هاي اکسيداسيون مختلفي براي انتقال بار ردوکس فراهم کنند. هرچند که اکسيد روتنيوم به‌عنوان ماده‌اي مناسب جهت استفاده در شبه خازن‌ها شناخته شده است اما مشکلاتي نظير هزينه توليد بالا، تخلخل پايين و سمي بودن باعث شده تا اين ماده تجاري نشود. از اين رو اين تيم تحقيقاتي الکترودهاي جديدي براي استفاده در شبه خازن‌ها ارائه کرده است. نتايج اين تحقيق در قالب مقاله‌اي تحت عنوان Substrate Dependent Self-Organization of Mesoporous Cobalt Oxide Nanowires with Remarkable Pseudocapacitance در نشريه Nano Letters به چاپ رسيده است.
در اين پروژه از ترکيب کربن و اکسيد فلز واسطه استفاده ميشود که هر يک به‌صورت جداگانه تهيه شده است. البته اين روش بايد دسترسي الکتروليت را به تمام بخش‌هاي الکترود محدود کند و در نهايت موجب کاهش کارايي شود اما در اين پروژه فاکتورهاي مهم مختلفي در نظر گرفته شده که در نهايت عملکرد دستگاه افزايش مي‌يابد.
الشريف ميگويد ما الکترودي طراحي کرديم که تخلخل زيادي دارد با اين کار مساحت سطحي افزايش يافته و نرخ واکنش ردوکس نيز بيشتر ميشود. ما از يک فرآيند هسته زايي مبتني بر زير لايه استفاده کرديم که در آن هر نانوسيم با سطح جمع کننده جريان در تماس است. نانوسيم‌هاي اکسيدکبالت که ما روي ورق فيبري رشد داديم با استفاده از خودسازماندهي تبديل به ساختاري برس شکل ميشود، اين درحالي است که نانوسيم‌هاي رشد يافته روي يک سطح کربني با خودسازماندهي تبديل به ساختاري گُل شکل مي‌گردند.
نظرات شما عزیزان:
