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क्षोभमंडलीय ओजोन निर्माण में वीओसी

1950

Arie Jan Haagen-Smit

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

वीओसी क्षोभमंडलीय (जमीनी स्तर) ओजोन के निर्माण के लिए आवश्यक अग्रदूत हैं, जो वायुमंडल का एक प्राथमिक घटक है। फोटोकेमिकल स्मॉगसूर्य के प्रकाश (h₂) और नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) की उपस्थिति में, वाष्पशील कार्बनिक यौगिक (VOCs) हाइड्रॉक्सिल मूलकों (OH) द्वारा ऑक्सीकृत होते हैं। इस प्रक्रिया से पेरोक्सी मूलक (RO₂) उत्पन्न होते हैं जो नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) को नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO₂) में परिवर्तित करते हैं, जो बाद में प्रकाश अपघटन द्वारा ओजोन (O₃) निर्माण के लिए आवश्यक ऑक्सीजन परमाणु उत्पन्न करते हैं।

क्षोभमंडलीय ओजोन का निर्माण एक जटिल प्रकाश रासायनिक चक्र है जो वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (VOCs) के बिना नहीं होता है। यह चक्र नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के प्रकाश अपघटन से शुरू होता है: [latex]NO_2 + hnu rightarrow NO + O(^3P)[/latex]। परिणामस्वरूप बनने वाला ऑक्सीजन परमाणु आणविक ऑक्सीजन के साथ तेजी से अभिक्रिया करके ओजोन बनाता है: [latex]O(^3P) + O_2 rightarrow O_3[/latex]। स्वच्छ वातावरण में, यह ओजोन पहले चरण में उत्पन्न नाइट्रिक ऑक्साइड द्वारा तेजी से अवशोषित हो जाती है: [latex]O_3 + NO rightarrow NO_2 + O_2[/latex], जिसके परिणामस्वरूप ओजोन का कोई शुद्ध संचय नहीं होता है।

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.

रासायनिक पुनर्चक्रण, स्वच्छ प्रौद्योगिकियां, पर्यावरण इंजीनियरिंग, पर्यावरण प्रभाव, प्रदूषण, अस्थिर कार्बनिक यौगिक (वीओसी)

UNESCO Nomenclature: 2501

वायुमंडलीय विज्ञान

Type

रासायनिक प्रक्रिया

व्यवधान

ठोस

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

ओजोन की खोज
बुनियादी प्रकाश रसायन विज्ञान और मुक्त-मूलक प्रतिक्रियाओं की समझ
दहन से उत्पन्न प्रदूषकों के रूप में नाइट्रोजन ऑक्साइड की पहचान
वायु के नमूनों में यौगिकों की पहचान के लिए द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री तकनीकें
लॉस एंजिल्स जैसे शहरों में भीषण धुंध की घटनाओं का अवलोकन

आवेदन

वायु गुणवत्ता विनियम (जैसे, स्वच्छ वायु अधिनियम)
वाहनों में उत्प्रेरक परिवर्तक
कम विषाणु उत्सर्जन वाले उपभोक्ता उत्पादों का विकास
स्मॉग पूर्वानुमान मॉडल
औद्योगिक उत्सर्जन नियंत्रण प्रौद्योगिकियां

पेटेंट:

संभावित नवाचार विचार

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संबंधित विषय: क्षोभमंडलीय ओजोन, प्रकाश रासायनिक स्मॉग, नाइट्रोजन ऑक्साइड, NOx, हाइड्रॉक्सिल रेडिकल, पेरोक्सी रेडिकल, VOC, वायुमंडलीय रसायन विज्ञान, वायु प्रदूषण, हागेन-स्मिथ।

ऐतिहासिक संदर्भ

जैविक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में पीएफएएस पर प्रयोग कर रहा रसायनज्ञ।.

The Carbon-Fluorine Bond: the Source of PFAS Stability

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are characterized by a chain of carbon atoms bonded to fluorine atoms. The carbon-fluorine (C-F) bond is one of the strongest single bonds in organic chemistry, with a bond dissociation energy around 485 kJ/mol. This extreme strength makes PFAS highly resistant to chemical, thermal, and biological degradation, leading to their environmental persistence.

भौतिक रसायनशास्त्र में फ्लोरोसेंट सफेदीकरण एजेंटों को मापते हुए रसायनज्ञ के साथ प्रयोगशाला का दृश्य।.

फ्लोरोसेंट व्हाइटनिंग एजेंट (एफडब्ल्यूए)

फ्लोरोसेंट व्हाइटनिंग एजेंट, जिन्हें ऑप्टिकल ब्राइटनिंग एजेंट (OBAs) भी कहा जाता है, ऐसे रासायनिक यौगिक हैं जो सफेदी की अनुभूति को बढ़ाते हैं। ये पराबैंगनी (UV) स्पेक्ट्रम में प्रकाश को अवशोषित करते हैं, जो मानव आँख को दिखाई नहीं देता, और इसे दृश्य स्पेक्ट्रम के नीले क्षेत्र में प्रकाश के रूप में पुनः उत्सर्जित करते हैं। यह नीला प्रकाश किसी भी पदार्थ में मौजूद पीले या क्रीम रंग के प्रभाव को दूर करता है।

एक विश्लेषणात्मक रसायनशास्त्र प्रयोगशाला में नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोमीटर।.

नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी

नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी एक ऐसी तकनीक है जो कुछ परमाणु नाभिकों के चुंबकीय गुणों का उपयोग करती है। इसमें नमूने को एक मजबूत, स्थिर चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और रेडियो तरंगों द्वारा उसका परीक्षण किया जाता है। नाभिक एक विशिष्ट अनुनाद आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित और पुनः उत्सर्जित करते हैं, जो कि अंतरा-आणविक चुंबकीय क्षेत्र पर निर्भर करता है। इससे अणुओं की संरचना, गतिशीलता और रासायनिक वातावरण के बारे में विस्तृत जानकारी प्राप्त होती है।

क्षोभमंडलीय ओजोन निर्माण में वीओसी

निम्न पृथ्वी कक्ष में स्थित उपग्रह जो पृथ्वी के चुम्बकीय आवरण और सौर विकिरण के खिलाफ इसकी सुरक्षात्मक भूमिका को दर्शाता है।.

पृथ्वी का चुंबकमंडल

पृथ्वी के चारों ओर स्थित चुंबकीय क्षेत्र को मैग्नेटोस्फीयर कहते हैं, जहाँ सौर पवन के चुंबकीय क्षेत्र की बजाय पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र प्रबल होता है। इसका निर्माण सौर पवन और पृथ्वी के आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र की परस्पर क्रिया से होता है। इस परस्पर क्रिया से एक बो शॉक बनता है और सूर्य से आने वाले अधिकांश आवेशित कणों को विक्षेपित कर देता है, जिससे वायुमंडल को अपरदन से सुरक्षा मिलती है।

पर्यावरण वैज्ञानिक एक प्रदूषित मिट्टी स्थल पर जैव-शोधन कर रहे हैं।.

जैविक उपचार

जैवउपचार एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें सूक्ष्मजीवों, कवकों, हरे पौधों या उनके एंजाइमों का उपयोग करके दूषित वातावरण को उसकी मूल स्थिति में वापस लाया जाता है। इसका प्रयोग मिट्टी में मौजूद विशिष्ट प्रदूषकों, जैसे कि क्लोरीनयुक्त कीटनाशकों, से निपटने या प्रदूषकों की एक विस्तृत श्रृंखला के उपचार के लिए किया जा सकता है। जैवउपचार प्राकृतिक रूप से हो सकता है (प्राकृतिक क्षीणन) या उर्वरकों (जैवउत्तेजना) या विशिष्ट सूक्ष्मजीवों (जैवसंवर्धन) को मिलाकर इसे बढ़ावा दिया जा सकता है।

मरीन रिसर्च लैबोरेटरी मेसोपेलैजिक जानवरों में काउंटर-इल्यूमिनेशन छलावरण का अध्ययन कर रही है।.

प्रति-प्रकाश छलावरण

मध्य महासागर (मेसोपेलैजिक) में रहने वाले कई जीव प्रति-प्रकाशन नामक रणनीति के माध्यम से छलावरण हेतु जैव-प्रकाश का उपयोग करते हैं: उनके निचले भाग में प्रकाश उत्पन्न करने वाले अंग (फोटोफोर) होते हैं जो नीचे की ओर आने वाले सूर्य के प्रकाश या चंद्रमा के प्रकाश की तीव्रता और रंग से मेल खाने वाला प्रकाश उत्पन्न करते हैं। इससे नीचे से देखने पर उनकी आकृति पूरी तरह से छिप जाती है, जिससे वे गहराई में शिकार करने वाले शिकारियों से बच जाते हैं।

1940

1946

1950

1960

1970

1912

1940

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1960

1970

1975

जल गुणवत्ता आकलन के लिए प्रयोगशाला में BOD5 परीक्षण सेटअप।.

बीओडी5 परीक्षण

जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग (बीओडी) जल में कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के दौरान वायवीय सूक्ष्मजीवों द्वारा खपत की गई घुलित ऑक्सीजन का माप है। मानक परीक्षण, बीओडी5, एक सीलबंद नमूने में ऑक्सीजन की कमी को मापता है जिसे 20°C तापमान पर पांच दिनों तक अंधेरे में रखा जाता है। नियामक उद्देश्यों के लिए और नदी में सामान्य यात्रा समय का प्रतिनिधित्व करने के लिए इस मानकीकृत अवधि को एक व्यावहारिक समझौते के रूप में चुना गया था।

पृथ्वी के जियोडायनामो तंत्र और चुंबकीय क्षेत्र निर्माण का अध्ययन करने वाले भूभौतिकीविद्।.

पृथ्वी का भूडायनेमो सिद्धांत

पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र भू-गतिकी तंत्र द्वारा उत्पन्न होता है। पृथ्वी के घूर्णन से उत्पन्न कोरिओलिस प्रभाव के कारण, बाह्य कोर में विद्युत प्रवाहकीय पिघले हुए लोहे की संवहन धाराएँ विद्युत धाराओं की एक स्व-संचालित प्रणाली का निर्माण करती हैं। ये धाराएँ ग्रह के विशाल चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करती हैं, जो एक विशाल विद्युतचुंबक की तरह व्यवहार करता है। इस प्रक्रिया को चुंबक-जलगतिकी (एमएचडी) द्वारा वर्णित किया जाता है।

अपशिष्ट जल उपचार में कार्बनयुक्त और नाइट्रोजनयुक्त जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग का प्रयोगशाला विश्लेषण।.

कार्बनयुक्त और नाइट्रोजनयुक्त जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग (cBOD और nBOD)

कुल जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग (बीओडी) दो मुख्य प्रक्रियाओं का योग है: कार्बनयुक्त बीओडी (सीबीओडी) और नाइट्रोजनयुक्त बीओडी (एनबीओडी)। सीबीओडी सूक्ष्मजीवों द्वारा कार्बनिक कार्बन यौगिकों के ऑक्सीकरण के लिए उपयोग की जाने वाली ऑक्सीजन है। एनबीओडी विशिष्ट स्वपोषी जीवाणुओं द्वारा नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों, मुख्य रूप से अमोनिया (नाइट्रीकरण) के बाद के चरण के ऑक्सीकरण में उपयोग की जाने वाली ऑक्सीजन है। उन्नत अपशिष्ट जल उपचार के लिए इन दोनों के बीच अंतर करना महत्वपूर्ण है।

फोटोकेमिकल स्मॉग

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।

प्राचीन समुद्री जीवाश्मों सहित साइबेरियन ट्रैप्स का भूवैज्ञानिक स्थल, जो जीवाश्म विज्ञान से संबंधित है।.

पर्मियन-ट्रायसिक विलुप्तिकरण घटना

लगभग 252 मिलियन वर्ष पूर्व घटी पर्मियन-ट्रायसिक (पीटी) विलुप्तिकरण घटना, जिसे "महान विनाश" के नाम से जाना जाता है, पृथ्वी पर अब तक की सबसे भीषण विलुप्तिकरण घटना थी। इसने 95% से अधिक समुद्री प्रजातियों और 70% स्थलीय कशेरुकी प्रजातियों को विलुप्त कर दिया। इसका प्रमुख कारण साइबेरियाई ट्रैप ज्वालामुखी विस्फोट माना जाता है, जिसने विनाशकारी जलवायु परिवर्तन, महासागरों में ऑक्सीजन की कमी और अम्लीकरण को जन्म दिया।

निम्न पृथ्वी कक्ष में स्थित उपग्रह दक्षिण अटलांटिक विसंगति क्षेत्र में विकिरण की निगरानी कर रहा है।.

दक्षिण अटलांटिक विसंगति (एसएए)

दक्षिण अटलांटिक विसंगति (एसएए) दक्षिण अटलांटिक और दक्षिण अमेरिका के ऊपर स्थित एक विशाल क्षेत्र है, जहाँ पृथ्वी की आंतरिक वैन एलन विकिरण पेटी ग्रह की सतह के सबसे करीब आती है। इस क्षेत्र में, चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता वैश्विक औसत की तुलना में काफी कम होती है, लगभग एक तिहाई। इस कमजोरी के कारण आवेशित कण कम ऊँचाई तक प्रवेश कर सकते हैं।