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फोटोकेमिकल स्मॉग

1950
Urban street scene depicting photochemical smog effects in 1950, highlighting atmospheric chemistry.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

प्रकाश रासायनिक स्मॉग सूर्य के प्रकाश, नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) और वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (VOCs) से जुड़ी जटिल अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से बनता है। यह प्रक्रिया तब शुरू होती है जब सूर्य का प्रकाश नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO₂) को नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) और एक ऑक्सीजन परमाणु (O) में विभाजित करता है। यह मुक्त ऑक्सीजन परमाणु फिर आणविक ऑक्सीजन (O₂) के साथ मिलकर जमीनी स्तर की ओजोन (O₃) बनाता है, जो स्मॉग का एक प्राथमिक घटक है।

फोटोकेमिकल स्मॉग का निर्माण सौर विकिरण द्वारा संचालित एक चक्रीय प्रक्रिया है। यह चक्र सुबह के व्यस्त समय में शुरू होता है, जब वाहन बड़ी मात्रा में नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) और वाष्पशील कार्बनिक यौगिक (VOCs) उत्सर्जित करते हैं। सूर्य के प्रकाश का प्रभाव पराबैंगनी (UV) radiation provides the energy for the initial key reaction: the photolysis of nitrogen dioxide ([latex]NO_2 \\xrightarrow{h\nu} NO + O[/latex]). The highly reactive atomic oxygen (O) then quickly combines with diatomic oxygen ([latex]O_2[/latex]) to form ozone ([latex]O_3[/latex]): [latex]O + O_2 \\rightarrow O_3[/latex]. Normally, this ozone would be destroyed by reacting with the nitric oxide (NO) produced in the first step, reforming [latex]NO_2[/latex] and [latex]O_2[/latex] in a null cycle. However, the presence of VOCs disrupts this balance.

वायुमंडल में मौजूद वाष्पशील कार्बनिक यौगिक (VOCs) हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स (OH) के साथ अभिक्रिया करके पेरोक्सी रेडिकल्स (RO₂) बनाते हैं। ये पेरोक्सी रेडिकल्स ओजोन अणु का उपभोग किए बिना NO को NO₂ में ऑक्सीकृत करने में अत्यधिक प्रभावी होते हैं: RO₂ + NO → RO + NO₂। यह अभिक्रिया तेजी से NO₂ का पुन: उत्पादन करती है, जिसका फिर से प्रकाश अपघटन करके अधिक ओजोन का उत्पादन किया जा सकता है, साथ ही यह NO को मौजूदा ओजोन को कम करने से भी रोकती है। इसके परिणामस्वरूप दिन भर ओजोन का संचय होता रहता है, जिसकी सांद्रता आमतौर पर दोपहर में चरम पर होती है। इस जटिल मिश्रण में पेरोक्सीएसिटाइल नाइट्रेट (PAN), एल्डिहाइड और नाइट्रिक अम्ल जैसे अन्य हानिकारक द्वितीयक प्रदूषक भी शामिल होते हैं, जिससे धुंधली, जलन पैदा करने वाली हवा बनती है जिसे स्मॉग के नाम से जाना जाता है।

UNESCO Nomenclature: 2501
वायुमंडलीय विज्ञान

Type

रासायनिक प्रक्रिया

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • क्रिस्टियन फ्रेडरिक शॉनबीन द्वारा ओजोन की खोज
  • रासायनिक गतिकी और अभिक्रिया क्रियाविधियों की समझ
  • आंतरिक दहन इंजन का विकास और ऑटोमोबाइल का व्यापक उपयोग
  • वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों और नाइट्रोजन ऑक्साइडों की पहचान प्रदूषकों के रूप में की गई है।
  • एरी जान हागेन-स्मिथ का शोध लॉस एंजिल्स में ओजोन और पौधों को होने वाले नुकसान के बीच संबंध स्थापित करता है।

आवेदन

  • कम वीओसी वाले पेंट, सॉल्वैंट्स और उपभोक्ता उत्पादों का निर्माण
  • वाहन उत्सर्जन मानक (जैसे, यूरो मानक, यूएस ईपीए मानक)
  • वायु गुणवत्ता पूर्वानुमान मॉडल जो उच्च ओजोन वाले दिनों की भविष्यवाणी करते हैं
  • पेट्रोल पंपों पर वाष्प पुनर्प्राप्ति प्रणाली
  • कम NOx और VOC उत्सर्जन वाले वैकल्पिक ईंधन वाहनों का विकास

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • प्रकाश उत्प्रेरक निर्माण सामग्री जो अपनी सतह पर NOx और VOCs को विघटित करती है
  • शहरी नियोजन एल्गोरिदम जो उत्सर्जन हॉटस्पॉट को कम करने के लिए यातायात प्रवाह को अनुकूलित करते हैं
  • ड्रोन swarms that release ozone-neutralizing agents during high-smog events
  • व्यक्तिगत पहनने योग्य सेंसर जो उच्च ओजोन और VOC एक्सपोजर के लिए वास्तविक समय में अलर्ट प्रदान करते हैं
  • आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधे जिनमें वाष्पशील पदार्थों और हानिकारक ऑक्सीजन को अवशोषित करने की क्षमता बढ़ाई गई है।
  • solar-powered urban air purifiers using advanced filtration and catalytic conversion
  • उपग्रह चित्रों से औद्योगिक VOC रिसावों की पहचान और रिपोर्ट करने के लिए एआई सिस्टम
  • सुपरक्रिटिकल CO2 को विलायक के रूप में उपयोग करके VOC-मुक्त विनिर्माण प्रक्रियाओं का विकास
  • इमारतों के लिए स्मार्ट वेंटिलेशन सिस्टम जो धुंध के चरम समय के दौरान स्वचालित रूप से वेंटिलेशन छिद्रों को बंद कर देते हैं।
  • स्मॉग के घटकों को पकड़ने और उनका चयापचय करने के लिए शैवाल का उपयोग करने वाले बायोरेक्टर
संबंधित विषय: फोटोकेमिकल स्मॉग, जमीनी स्तर का ओजोन, नाइट्रोजन ऑक्साइड, वाष्पशील कार्बनिक यौगिक, वीओसी, एनओएक्स, सूर्य का प्रकाश, वायुमंडलीय रसायन विज्ञान, द्वितीयक प्रदूषक, पेरोक्सीएसिटाइल नाइट्रेट।

ऐतिहासिक संदर्भ

फोटोकेमिकल स्मॉग

1912
1940
1940
1950
1950
1960
1970
1910
1940
1940
1946
1950
1960
1970
1970

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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