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COV en la formación del ozono troposférico

1950
  • Arie Jan Haagen-Smit
Análisis de laboratorio de compuestos orgánicos volátiles en química atmosférica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Los COV son precursores esenciales para la formación de ozono troposférico (a nivel del suelo), un componente principal de smog fotoquímicoEn presencia de luz solar ([latex]hnu[/latex]) y óxidos de nitrógeno (NOx), los COV se oxidan por radicales hidroxilo ([latex]bullet OH[/latex]). Este proceso genera radicales peroxi ([latex]RO_2bullet[/latex]) que convierten el óxido nítrico (NO) en dióxido de nitrógeno ([latex]NO_2[/latex]), el cual luego se fotoliza para producir los átomos de oxígeno necesarios para la formación de ozono ([latex]O_3[/latex]).

La formación de ozono troposférico es un ciclo fotoquímico complejo que no se produce sin COV. El ciclo comienza con la fotólisis del dióxido de nitrógeno: [latex]NO_2 + hnu rightarrow NO + O(^3P)[/latex]. El átomo de oxígeno resultante en estado fundamental reacciona rápidamente con el oxígeno molecular para formar ozono: [latex]O(^3P) + O_2 rightarrow O_3[/latex]. En una atmósfera limpia, este ozono sería rápidamente neutralizado por el óxido nítrico producido en el primer paso: [latex]O_3 + NO rightarrow NO_2 + O_2[/latex], lo que resultaría en una acumulación neta nula de ozono.

This is where VOCs play their critical role. The oxidation of a generic VOC (represented as RH) by a hydroxyl radical creates an alkyl radical, which rapidly reacts with oxygen to form a peroxy radical: [latex]RH + \bullet OH \rightarrow R\bullet + H_2O[/latex], followed by [latex]R\bullet + O_2 \rightarrow RO_2\bullet[/latex]. This peroxy radical provides an alternative pathway to oxidize NO to [latex]NO_2[/latex] without consuming an ozone molecule: [latex]RO_2\bullet + NO \rightarrow RO\bullet + NO_2[/latex]. By regenerating [latex]NO_2[/latex] from NO, VOCs effectively ‘short-circuit’ the ozone titration step, allowing ozone concentrations to build up to harmful levels. This discovery, pioneered by Arie Haagen-Smit in the 1950s by analyzing Los Angeles smog, fundamentally changed our understanding of air pollution and led to regulations targeting both NOx and VOC emissions.

UNESCO Nomenclature: 2501
- Ciencias atmosféricas

Tipo

Proceso químico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • descubrimiento del ozono
  • Comprensión de la fotoquímica básica y las reacciones de radicales libres.
  • Identificación de óxidos de nitrógeno como contaminantes de la combustión
  • Técnicas de espectrometría de masas para identificar compuestos en muestras de aire
  • Observaciones de eventos severos de smog en ciudades como Los Ángeles

Aplicaciones

  • regulaciones de calidad del aire (por ejemplo, la ley de aire limpio)
  • convertidores catalíticos en vehículos
  • Desarrollo de productos de consumo con bajo contenido de COV
  • modelos de pronóstico de smog
  • tecnologías de control de emisiones industriales

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: ozono troposférico, smog fotoquímico, óxidos de nitrógeno, NOx, radical hidroxilo, radical peroxilo, COV, química atmosférica, contaminación del aire, Haagen-Smit.

Contexto histórico

COV en la formación del ozono troposférico

1940
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1946
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1912
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1950
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1960
1970
1975

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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