Неметановое летучее органическое соединение

Неметановые летучие органические соединения ( НМЛОС ) представляют собой набор органических соединений, которые обычно фотохимически реагируют в атмосфере, что отмечено исключением метана . [1] НМЛОС включают в себя 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 в контексте загрязнения воздуха , поскольку он нетоксичен. Однако это очень мощный парниковый газ с низкой реакционной способностью и, следовательно, длительным сроком существования в атмосфере. [1] Важной подгруппой НМЛОС являются неметановые углеводороды ( НМУВ ).

Иногда NMVOC также используется как параметр суммы для выбросов, где все выбросы NMVOC суммируются по весу в одну цифру. При отсутствии более подробных данных это может быть очень грубым параметром для загрязнения (например, для летнего смога или загрязнения воздуха в помещении ).

Основными источниками НМЛОС являются растительность, сжигание биомассы , геогенные источники и деятельность человека. [4] [5]

Молекулярная диаграмма триметилбензола
Триметилбензол является важным НМЛОС из-за его высокой фотохимической реактивности в образовании озона в атмосфере. [4]

Значение химии атмосферы

Изучение НМЛОС важно в атмосферной химии , где оно может быть использовано в качестве доверенного лица для изучения коллективных свойств реактивных атмосферных ЛОС. Исключение метана необходимо из-за его относительно высокой концентрации в окружающей среде по сравнению с другими атмосферными видами и его относительной инертности. [1] НМЛОС — это обобщающий термин, который охватывает все специфические и кислородсодержащие 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 где-то от 10 000 до 100 000 НМЛОС, большинство из которых имеют концентрации в области 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 НМХС (тип НМЛОС), метан, оксид углерода и оксиды азота . [7]

Биогенная эмиссия

В некоторых негородских районах биогенные выбросы НМЛОС соответствуют или превышают антропогенные выбросы НМЛОС. [8]

Выбросы растительности

По оценкам, существует 40 или менее классифицированных соединений НМЛОС, выделяемых растительностью, которые активно влияют на состав атмосферы, поскольку многие НМЛОС либо слаболетучие, либо вряд ли будут выбрасываться в атмосферу в больших объемах. [8] Эти атмосферно важные НМЛОС включают такие соединения, как терпеноиды , гексеналы , алкены , альдегиды , органические кислоты , спирты , кетоны и алканы . Эти НМЛОС, выделяемые растительностью, можно разделить по источнику на те, которые возникли в результате одного из семи процессов: [8]

  • Выбросы от активности хлоропластов
  • Выбросы специализированных защитных тканей
  • Выбросы от защитных процессов, не связанных со специализированными защитными тканями
  • Выбросы гормонов роста растений
  • Выбросы от срезанной и высушенной растительности
  • Эмиссия цветочных ароматов
  • Другие выбросы, связанные с растительностью

Из этих процессов выбросы, связанные с хлорофиллом, и выбросы из специализированных защитных тканей поняты до степени численного описания. Это привело к характеристике всех других процессов выбросов (кроме выбросов, связанных с хлорофиллом) с использованием модели выбросов из специализированных защитных тканей. [8]

Выбросы почвенных микробов

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 сток для НМЛОС, что приводит к убеждению, что поток НМЛОС из почвы незначителен. [8]

Сжигание биомассы

Сжигание биомассы, за исключением использования в качестве топлива, считается биогенным источником. Эти выбросы моделируются на основе площади выгорания, соотношения надземной биомассы к общей биомассе, плотности сгоревшей органики и эффективности сгорания. [5]

Химический состав выбросов при сжигании биомассы различается 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

Основными геогенными источниками НМЛОС являются вулканизм и просачивание природного газа.

Вулканизм приводит к выбросам многих НМЛОС, но в незначительных количествах. Утечка природного газа оценивается в выбросы приблизительно 0,06 или 2,6 мкг м −2 ч −1 . [9]

Антропогенные выбросы

В Европейской базе данных глобальных атмосферных исследований (EDGAR) антропогенные источники НМЛОС делятся на следующие категории: [4]

  1. Генерация электроэнергии
  2. Сжигание для производства
  3. Энергия для зданий
  4. Автомобильный транспорт
  5. Трансформационная индустрия
  6. Неконтролируемые выбросы при использовании топлива
  7. Выбросы от производственных процессов
  8. Нефтеперерабатывающие заводы
  9. Сжигание сельскохозяйственных отходов
  10. Перевозки
  11. Железные дороги, трубопроводы и внедорожный транспорт
  12. Пожары, вызванные ископаемым топливом
  13. Твердые отходы и сточные воды
  14. Авиация

По оценкам EDGAR, в 2015 году объем выбросов НМЛОС в шести секторах, вносящих наибольший вклад (сельское хозяйство, электроэнергетика, отходы, здания, транспорт и другие промышленные виды сжигания), составил 1,2*10 8 тонн. [10] Сообщенные выбросы по секторам представлены следующим образом:

Выбросы НМЛОС по секторам [10]
СекторВыбросы НМЛОС (тонн)
Сельское хозяйство9,450,016.04
Энергетическая промышленность856,907.07
Напрасно тратить3,066,094.19
Здания24,948,773.51
Транспорт32,729,144.19
Другое промышленное сжигание48,505,685.26

Глобальные выбросы НМЛОС из антропогенных источников со временем увеличиваются, при этом объем выбросов увеличился с 119 000 кт до 169 000 кт в период с 1970 по 2010 год. [4] Региональные тенденции различаются: Америка и Европа сократили свои выбросы за тот же период времени, в то время как Африка и Азия увеличили свои выбросы НМЛОС за этот же период. [4] Сокращение выбросов в Америке и Европе в значительной степени объясняется использованием более экологичного топлива для транспорта и изменением стандартов выбросов. [4]

Ссылки

  1. ^ abc Коппманн, Ральф, ред. (2007). Летучие органические соединения в атмосфере. Оксфорд, Великобритания: Blackwell Publishing Ltd. doi :10.1002/9780470988657. ISBN 978-0-470-98865-7.
  2. ^ Nesaratnam, Suresh T.; Taherzadeh, Shahram; Barratt, Rod (2014), «Раздел 2: Метеорология и загрязнители воздуха», Air Quality Management , Чичестер, Великобритания: John Wiley & Sons, Ltd, стр. 15–98, doi :10.1002/9781118863886.ch2, ISBN 9781118863886
  3. ^ "Система реестров". sor.epa.gov . Агентство по охране окружающей среды США.
  4. ^ abcdefg Хуан, Ганлинь; 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.
  5. ^ ab Гюнтер, Алекс; Хьюитт, К. Николас; Эриксон, Дэвид; Фолл, Рэй; Герон, Крис; Грэдель, Том; Харли, Питер; Клингер, Ли; Лердау, Мануэль; Маккей, ВА; Пирс, Том (1995). "Глобальная модель выбросов природных летучих органических соединений". Журнал геофизических исследований: Атмосферы . 100 (D5): 8873–8892. doi :10.1029/94JD02950. ISSN  2156-2202. S2CID  42852605.
  6. ^ Голдштейн, Аллен Х.; Гэлбалли, Ян Э. (2007). «Известные и неисследованные органические компоненты в атмосфере Земли». Environmental Science & Technology . 41 (5): 1514–1521. doi :10.1021/es072476p. ISSN  0013-936X. PMID  17396635.
  7. ^ "Тропосферный озон". Коалиция "Климат и чистый воздух" . Получено 20 ноября 2021 г.
  8. ^ abcdefg Гюнтер, А (2000). «Естественные выбросы неметановых летучих органических соединений, оксида углерода и оксидов азота из Северной Америки». Atmospheric Environment . 34 (12–14): 2205–2230. doi :10.1016/s1352-2310(99)00465-3. ISSN  1352-2310. S2CID  55449924.
  9. ^ Лэмб, Брайан; Гюнтер, Алекс; Гей, Дэвид; Вестберг, Хэл (1987). «Национальный реестр выбросов биогенных углеводородов». Atmospheric Environment . 21 (8): 1695–1705. doi :10.1016/0004-6981(87)90108-9. ISSN  0004-6981. S2CID  55462971.
  10. ^ ab Crippa, Monica; Janssens-Maenhout, Greet; Dentener, Frank; Guizzardi, Diego; Sindelarova, Katerina; Muntean, Marilena; Van Dingenen, Rita; Granier, Claire (2016). «Сорок лет улучшений в качестве воздуха в Европе: взаимодействие региональной политики и промышленности с глобальными последствиями». Atmospheric Chemistry and Physics . 16 (6): 3825–3841. doi : 10.5194/acp-16-3825-2016 . ISSN  1680-7324.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Неметановое_летучее_органическое_соединение&oldid=1214964645"