Альдегиды в химии атмосферы и экологии

1. Альдегидыв химии атмосферы и экологии Г.И.Скубневская

2. Контроль качества воздуха региона Мониторинг автомати-ческий Стандарты для загряз-нителей Анализ токсинов Отраслевая специфика методов анализа Фоновый мониторинг Измерения в окружающей среде Основа устойчивой экономикии экологии Эксперименты и модели Изучение превращений загрязнителя Модели химических трансформаций Метео модель региона Изучение экотоксичности воздуха

3. Содержание загрязнителей в фоновой атмосфере и загрязненном воздухе Содержание, млрд-1 Фоновая атмосф. Загрязн. воздух СО 120 >1000 NО 0,01-0,05 50-750 NО2 0,1-0,5 50-250 О3 20-80 100-500 Альдегиды 0,2-11 1-160 HCOOH 0,1-2,8 0,4-19 CH3OOH 0,2-1,0 0,2-6,0 ПАН -- 5-35 НМУ -- 500-1200 Аэрозоли -- 50-70 мкг/м3

4. Экотоксичность формальдегида Объект Конц. (мг/м3) Время возд. Симптомы Мыши 20 Однокр. Раздражение слизистых Кошки 140 2 часа Гибель от пневмонии 100% Человек 20 Длител. Отсутствие аппетита,головные боли, расстройство болевых ощущений В сутки человек вдыхает ~8м3 воздуха (~14 кг) или,в среднем по Новосибирску – 0,1…1,4 мг HCHO Формальдегид в воздухе, мг/м3 1987г. – 0,014(с.с.) … 0,175(м.р.) Формальдегид обладает мутагенными свойствами, аллерген, подавляет иммунную защиту – 0,7 мг/м3

5. Источники альдегидов в атмосфере Первичные биологические (фитогенный фон) Растения: ива, тополь и др. Океаны: фитопланктон Микробиологические процессы Антропогенные Транспорт Сжигание топлива Пожары

6. Содержание озона и формальдегида в воздухе ННЦ в зависимости от направления ветра, 1990г. Аэрокосмическая съёмка Обского водохранилища вблизи Новосибирского Академгородка. На рисунок спроецированы результаты замеров концентрации озона и формальдегида в зависимости от направления ветра.Длина отрезков соответствует концентрации веществ. Для наглядности масштаб концентрации формальдегида выбран в 4 раза более крупным. Диаграмма отражает направление ВХОДЯЩЕГО ветра.

7. Сопоставление концентрации HCHO и потока машин на Морском проспекте, июль 1991г. Хорошо заметнакорреляция содержания в атмосферном воздухе HCHO в зависимости от интенсивности движения

8. Суточный ход концентрации озона и формаль-дегида в смоговой ситуации Академгородка Потенциалы химического образования озона Метан: 0,6 Этилен: 100 Изопрен: 109 Ксилол: 110 Альдегиды: 65

9. Вторичная эмиссия альдегидовпри окислении органического углерода

10. Фотофизика и фотохимия альдегдидовRCHO (R=H, CH3, C6H5) Фотоактивная примесь в УФ и ИК области

11. Фотофизика и фотохимия альдегдидовRCHO (R=H, CH3, C6H5) Фотораспад альдегидов зависитот lвозбужд. в УФ диапазоне

12. Кинетика фотолиза ацетальдегдида Найдены токсичные газовые продукты: ацетон биацетил формальдегид альдегиды C6 – C8 аэрозоли

13. Фотолиз CH3CHO в воздухе СХЕМА ФОТОЛИЗА основана на: Результатах анализа газовых продуктов Экспериментахпо кинетике Численном моде-лировании процесса

14. Городской аэрозоль (d<2мкм) Яркая черта городской атмосферы – органический аэрозоль Органика в аэрозоле: Лесные массивы 50-80% Океанические районы 5-15% ~0,8 мкг/м3 Обычные требования к газовому органическому предшественнику: 1. Молекулы должны легко окисляться 2. Продукты окисления - малолетучи ? Всегда ли это так

15. Ацетальдегид В аргоне В воздухе Скорость фотолиза х1012 см-3с-1 1,6 3,4 Скорость генерации мономера х105 см-3с-1 7,8 2,1 Выход аэрозолеобразования х10-7 5,0 0,6 Наличие СО-группы в аэрозоле да нет Радикалы есть СН3 нет

16. Ацетальдегид Фотонуклеация ацетальдегида

17. Схема фотонуклеации ацетальдегида

18. Органический фотоаэрозольиз альдегдидов (RCHO)

19. Совместно с ЦСБС СО РАН Пути детоксикациивоздуха от альдегдидов Снижение содержания формальдегида в воздухе помещений детского сада №443 после установки растений-фитофильтров (д/с находится в экологически неблагоприятном районе – вблизи кирпичного завода) Концентрация HCHO на улице зафиксирована в пределах 17-46 мкг/м3. При этом в помещении без растений этот показатель составлял 14-31 мкг/м3, а с растениями – лишь 12-21 мкг/м3.

20. Выводы • Мониторинг альдегидов, озона и оксидов азота в воздухе ННЦ выявил ситуации фотосмога летом. Основные источники – автотрансопрт и ТЭЦ. • Детально изучена кинетика фотонуклеации альдегидов: • Фотонуклеация альдегидов индицируется радикальным фотораспадом. • Идентифицированы газовые, радикальные и аэрозольные продукты. • Продукты фотолиза – кислоты – ускоряют аэрозолеобразование. • Озон и кислород влияют на кинетику нуклеации, участвуя в химическом механизме процесса. • Впервые измерен квантовый выход аэрозолей для СН3СНО – 5х10-7 (Ar), 6х10-7 (воздух). • Совокупность результатов позволила предложить химический механизм фотонуклеации альдегидов. • Показано, что декоративные растения способны уменьшать концентрацию альдегидов на 15-20%.

21. Работа выполнена при участии: Натурные наблюдения А.Н.Анкилов, С.Н.Дубцов,А.М.Бакланов, А.Н.Козлов,Г.Г.Дульцева, Е.Н.Дульцев Фотонуклеация С.Н.Дубцов, А.Н.Анкилов, Е.Н.Дульцев Анализ газовых продуктов и аэрозолей Г.Г.Дульцева Математическоемоделирование В.В.Пененко, Н.М.Бажин, Е.А.Цветова,А.В.Кейко, А.И.Левыкин Компьютерная графика: А.Л.Покровский

22. Литература: Skubnevskaya G.I.; Dultseva G.G. J.Ecol.Chem.1994, N.3,29 Dubtsov S.N.,Levykin A.I.,Sabelfeld K.K. J.Aerosol.Sci. 2000, v.31,509 Dubtsov S.N., Dultsev E.N., Dultseva G.G., Skubnevskaya G.I. Chem.Phys.Rep. 2000, v.18,1609 Skubnevskaya G.I., Dubtsov S.N., Dultsev E.N., Dultseva G.G. and Wing Tsang J.Phys.Chem 2004, August

23. Финансовая поддержка: Гранты СОРАН «Аэрозоли Сибири» и «Экология городов Сибири» Гранты ННЦ по экологии (1990-1994) Гранты РФФИ Грант CRDF (2002-2003)

24. Институт Химической Кинетики и Горения Благодарю за внимание!