Неметановое летучее органическое соединение
Неметановые летучие органические соединения ( НМЛОС ) представляют собой набор органических соединений, которые обычно фотохимически активны в атмосфере, что характеризуется исключением метана . [1] НМЛОС включают большое разнообразие химически различных соединений, таких как бензол , этанол , формальдегид , циклогексан , 1,1,1-трихлорэтан и ацетон . [2] По сути, НМЛОС идентичны летучим органическим соединениям (ЛОС), но за исключением метана. [3] Метан исключается из контекста загрязнения воздуха, поскольку он не токсичен. Однако это очень мощный парниковый газ с низкой реакционной способностью и, следовательно, с длительным сроком жизни в атмосфере. [1] Важной подгруппой НМЛОС являются неметановые углеводороды ( НМУВ ).
Иногда НМЛОС также используется в качестве суммарного параметра выбросов, где все выбросы НМЛОС складываются по весу в одну цифру. При отсутствии более подробных данных это может быть очень грубый параметр загрязнения (например, летний смог или загрязнение воздуха внутри помещений ).
Основными источниками НМЛОС являются растительность, сжигание биомассы , геогенные источники и деятельность человека. [4] [5]
Важность химии атмосферы
[ редактировать ]Изучение НМЛОС важно в химии атмосферы , где его можно использовать в качестве показателя для изучения коллективных свойств химически активных атмосферных ЛОС. Исключение метана необходимо из-за его относительно высокой концентрации в окружающей среде по сравнению с другими атмосферными веществами и его относительной инертности. [1] НМЛОС – это общий термин, который охватывает все виды и насыщенные кислородом биогенные, антропогенные и пирогенные органические молекулы, присутствующие в атмосфере, за вычетом вклада метана. Необходимость этого термина также обусловлена текущими оценками, которые предполагают, что в атмосфере присутствует от 10 000 до 100 000 НМЛОС, концентрация большинства из которых находится в пределах частей на миллиард или частей на триллион. [6] Агрегацию этих соединений и их коллективные свойства легче изучать, чем отдельные компоненты.
Многие НМЛОС имеют важное значение из-за их влияния на атмосферный озон . [4] Приземный озон не выбрасывается напрямую, а вместо этого образуется в результате реакции солнечного света с различными другими выбрасываемыми соединениями, включая НМУВ (тип НМЛОС), метан, окись углерода и оксиды азота . [7]
Биогенная эмиссия
[ редактировать ]В некоторых загородных районах биогенные выбросы НМЛОС соответствуют или превышают антропогенные выбросы НМЛОС. [8]
Выбросы растительности
[ редактировать ]По оценкам, в выбросах растительности содержится 40 или менее классифицированных НМЛОС соединений, которые активно влияют на состав атмосферы, поскольку многие НМЛОС либо слабо летучи, либо вряд ли будут выбрасываться в атмосферу в больших объемах. [8] Эти НМЛОС, важные для атмосферы, включают такие соединения, как терпеноиды , гексеналы , алкены , альдегиды , органические кислоты , спирты , кетоны и алканы . Эти НМЛОС, выбрасываемые растительностью, можно разделить по источникам, поскольку они возникли в результате одного из семи процессов: [8]
- Выбросы от деятельности хлоропластов
- Выбросы специализированных защитных тканей
- Выбросы от защитных процессов, не связанных с защитными специализированными тканями
- Выбросы гормонов роста растений
- Выбросы от срезанной и высушенной растительности
- Излучение цветочных ароматов
- Другие выбросы, связанные с растительностью
Из этих процессов выбросы, связанные с хлорофиллом, и выбросы из специализированных защитных тканей понимаются с точки зрения численного описания. Это привело к характеристике всех других процессов выбросов (кроме выбросов, связанных с хлорофиллом) с использованием модели выбросов специализированных защитных тканей. [8]
Выбросы почвенных микробов
[ редактировать ]Многие НМЛОС производятся почвенными микроорганизмами (такими как метан, этан и изопрен ). Однако из-за способности многих других почвенных микроорганизмов метаболизировать эти соединения, почвы иногда действуют как поглотитель НМЛОС, что приводит к убеждению, что поток НМЛОС из почвы незначителен. [8]
Сжигание биомассы
[ редактировать ]Сжигание биомассы, за исключением использования в качестве топлива, считается биогенным источником. Эти выбросы моделируются на основе сожженной площади, соотношения надземной биомассы к общей биомассе, плотности сожженного органического вещества и эффективности сгорания. [5]
Химический состав выбросов при сжигании биомассы варьируется на разных стадиях сжигания, но общее количество НМЛОС, выбрасываемых при сжигании, оценивается в 4,5 грамма углерода на килограмм. [8] Основными НМЛОС, выбрасываемыми при сжигании, являются этан, пропан, пропен и ацетилен . [8]
Геогенные источники
[ редактировать ]К основным геогенным источникам НМЛОС относятся вулканизм и просачивание природного газа.
Вулканизм приводит к выбросам многих НМЛОС, но в незначительных объемах. По оценкам, утечка природного газа приводит к выбросам примерно 0,06–2,6 мкг/м. −2 час −1 . [9]
Антропогенные выбросы
[ редактировать ]В Европейской базе данных глобальных атмосферных исследований (EDGAR) антропогенные источники НМЛОС разделены на следующие категории: [4]
- Производство электроэнергии
- Сжигание для производства
- Энергия для зданий
- Автомобильные перевозки
- Трансформационная индустрия
- Неорганизованные выбросы в результате эксплуатации топлива
- Выбросы от производственных процессов
- Нефтеперерабатывающие заводы
- сельскохозяйственных отходов Сжигание
- Перевозки
- Железные дороги, трубопроводы и внедорожный транспорт
- Пожары на ископаемом топливе
- Твердые отходы и сточные воды
- Авиация
По оценкам EDGAR, в 2015 году количество НМЛОС из шести наиболее вносящих вклад секторов (сельское хозяйство, энергетика, отходы, здания, транспорт и другие промышленные сжигания) составило 1,2*10. 8 тонн. [10] Зарегистрированные выбросы представлены по секторам следующим образом:
| Сектор | Выбросы НМЛОС (тонны) |
|---|---|
| Сельское хозяйство | 9,450,016.04 |
| Энергетика | 856,907.07 |
| Напрасно тратить | 3,066,094.19 |
| Здания | 24,948,773.51 |
| Транспорт | 32,729,144.19 |
| Другое промышленное сжигание | 48,505,685.26 |
Глобальные выбросы НМЛОС из антропогенных источников со временем увеличиваются, при этом объем выбросов увеличился со 119 000 ктонн до 169 000 ктонн в период с 1970 по 2010 год. [4] На региональном уровне тенденции различаются: Америка и Европа сокращают свои выбросы за один и тот же период времени, тогда как Африка и Азия за этот период увеличили свои выбросы НМЛОС. [4] Сокращение выбросов в Америке и Европе во многом связано с использованием более экологически чистых видов топлива на транспорте и изменением стандартов выбросов. [4]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Коппманн, Ральф, изд. (2007). Летучие органические соединения в атмосфере . Оксфорд, Великобритания: Blackwell Publishing Ltd. doi : 10.1002/9780470988657 . ISBN 978-0-470-98865-7 .
- ^ Несаратнам, Суреш Т.; Тахерзаде, Шахрам; Барратт, Род (2014), «Раздел 2: Метеорология и загрязнители воздуха» , Управление качеством воздуха , Чичестер, Великобритания: John Wiley & Sons, Ltd, стр. 15–98, номер документа : 10.1002/9781118863886.ch2 , ISBN 9781118863886
- ^ «Система реестров» . sor.epa.gov . Агентство по охране окружающей среды США.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Хуан, Ганьлинь; Брук, Рози; Криппа, Моника; Янссенс-Менхаут, Приветствую; Шиберле, Кристиан; Дор, Крис; Гуиззарди, Диего; Мунтян, Марилена; Шааф, Эдвин; Фридрих, Райнер (2017). «Вид антропогенных выбросов неметановых летучих органических соединений: глобальный набор данных с координатной сеткой за 1970–2012 годы» . Химия и физика атмосферы . 17 (12): 7683–7701. дои : 10.5194/acp-17-7683-2017 . ISSN 1680-7324 . S2CID 55072182 .
- ^ Jump up to: а б Гюнтер, Алекс; Хьюитт, К. Николас; Эриксон, Дэвид; Падай, Рэй; Герон, Крис; Гредель, Том; Харли, Питер; Клингер, Ли; Лердау, Мануэль; Маккей, Вашингтон; Пирс, Том (1995). «Глобальная модель выбросов природных летучих органических соединений» . Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 100 (Д5): 8873–8892. дои : 10.1029/94JD02950 . ISSN 2156-2202 . S2CID 42852605 .
- ^ Гольдштейн, Аллен Х.; Галбалли, Ян Э. (2007). «Известные и неизведанные органические компоненты в атмосфере Земли». Экологические науки и технологии . 41 (5): 1514–1521. дои : 10.1021/es072476p . ISSN 0013-936X . ПМИД 17396635 .
- ^ «Тропосферный озон» . Коалиция климата и чистого воздуха . Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Гюнтер, А (2000). «Природные выбросы неметановых летучих органических соединений, оксида углерода и оксидов азота из Северной Америки» . Атмосферная среда . 34 (12–14): 2205–2230. дои : 10.1016/s1352-2310(99)00465-3 . ISSN 1352-2310 . S2CID 55449924 .
- ^ Лэмб, Брайан; Гюнтер, Алекс; Гей, Дэвид; Вестберг, Хэл (1987). «Национальный кадастр биогенных выбросов углеводородов» . Атмосферная среда . 21 (8): 1695–1705. дои : 10.1016/0004-6981(87)90108-9 . ISSN 0004-6981 . S2CID 55462971 .
- ^ Jump up to: а б Криппа, Моника; Янссенс-Менхаут, Приветствую; Дентенер, Фрэнк; Гуиззарди, Диего; Синделарова, Катерина; Мунтян, Марилена; Ван Дингенен, Рита; Гранье, Клэр (2016). «Сорок лет улучшения качества воздуха в Европе: взаимодействие региональной политики и промышленности с глобальными последствиями» . Химия и физика атмосферы . 16 (6): 3825–3841. дои : 10.5194/acp-16-3825-2016 . ISSN 1680-7324 .