الهباء الجوي العضوي الثانوي

الهباء الجوي العضوي الثانوي (SOAs) عبارة عن جسيمات دقيقة موجودة في الغلاف الجوي للأرض والتي يمكن أن تؤثر على صحة الإنسان وجودة الهواء.
تتشكل الهباءات العضوية الثانوية (SOAs) من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية بين ضوء الشمس والمواد العضوية الأولية والمركبات العضوية المتطايرة . ويمكن أن تنتج من مصادر بشرية وبيولوجية. [ 1 ] وعلى عكس الهباءات العضوية الأولية ، التي تنبعث مباشرة من الغلاف الحيوي ، تتشكل الهباءات العضوية الثانوية إما عن طريق التكوين المتجانس من خلال أكسدة المركبات العضوية في الحالة الغازية ، أو من خلال التكثيف على الجسيمات الموجودة مسبقًا. [ 2 ] تتميز الأنواع الأولية للهباءات العضوية الثانوية في الحالة الغازية بضغوط بخارية عالية ، مما يعني أنها متطايرة ومستقرة في الحالة الغازية. عند الأكسدة، تؤدي زيادة قطبية الجزيئات وانخفاض تطايرها إلى انخفاض الضغط البخاري. وفي النهاية، يصبح الضغط البخاري منخفضًا بدرجة كافية بحيث ينتقل المركب في الحالة الغازية إلى الحالة الصلبة، مما يؤدي إلى إنتاج المواد العضوية الثانوية (الطور الجسيمي للهباءات العضوية الثانوية). تمثل الهباءات العضوية الثانوية جزءًا كبيرًا من الهباءات الموجودة في طبقة التروبوسفير . [ 3 ]
الآثار الصحية والبيئية
تُشكل الجسيمات الدقيقة ( PM2.5 ) نسبة كبيرة من الجسيمات العالقة في الهواء. هذه الجسيمات الدقيقة صغيرة بما يكفي لاختراق الرئتين بعمق، مما يُسبب العديد من المشاكل الصحية التنفسية.
يمكن أن يكون للهباء الجوي العضوي الثانوي تأثيرات كبيرة على توازن طاقة الأرض. فمن خلال دوره في تشتيت وامتصاص الإشعاع الشمسي، وتركيبه الكيميائي غير المتجانس، وتكوين السحب، يمكن لهذه الجسيمات أن تزيد بشكل ملحوظ من التأثير الإشعاعي . [ 1 ] وينتج عن زيادة إنتاج الهباء الجوي العضوي الثانوي انخفاض مستوى الرؤية، وتدهور جودة الهواء، وتكوّن الضباب الدخاني. [ 1 ] بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤثر تكوّن الهباء الجوي العضوي الثانوي على النظم البيئية من خلال دوره المحوري في كيمياء طبقة التروبوسفير، حيث يؤدي إلى إنتاج أول أكسيد الكربون، وأكسدة الميثان، وديناميكيات الأوزون.
تكوين SOA
تقسيم الجسيمات الغازية
يمكن للمركبات العضوية أن تنتقل من الحالة الغازية إلى الحالة الجسيمية. [ 4 ] ويمكن وصف هذه العملية بمعامل توزيع الغاز والجسيمات.[ 4 ] يعتمد هذا المعامل على مدخلات متعددة، تشمل ضغط البخار، ومعامل النشاط في طور الجسيمات، ودرجة الحرارة المحيطة، وضغط بخار السائل للجسيم الذي يخضع للتوزع، ووزن الجسيم الممتص، والنسبة الكلية لكتلة الجسيم التي يمكن أن تتوزع فيها المكونات العضوية. [ 4 ] مع ذلك، فإن ضغوط البخار ومعاملات النشاط للعديد من الهباء الجوي غير معروفة، مما يجعل من المستحيل وصف تكوين الهباء الجوي العضوي الثانوي لأي نوع باستخدام هذه العلاقة وحدها. [ 4 ] يمكن التغلب على هذه المشكلة من خلال تبسيط حالات المزج وآليات التفاعل عبر معادلة إنتاج الهباء الجوي العضوي الثانوي، مما يسمح بتحديد معلمات الغازات الأولية للهباء الجوي العضوي الثانوي. [ 4 ]
حالات المزج
تتميز الجسيمات العضوية الثانوية (SOA) بحالات مزج معقدة، ما يعني أن جسيمًا واحدًا منها، مُشكَّلًا من مُركَّب أولي واحد، قد يتكون غالبًا من مئات المركبات المختلفة. [ 2 ] ونظرًا لتعقيد حالات المزج هذه، يصعب وصف تكوينها وصفًا دقيقًا، لذا غالبًا ما تُبسَّط هذه الحالات من خلال تحديد معلمات الجسيمات العضوية الثانوية. [ 4 ] وقد أظهرت الدراسات في السنوات الأخيرة أن تقديرات النماذج التي تُجرى باستخدام هذه الأنظمة المُبسَّطة غالبًا ما تُقلِّل من تقدير كتلة الجسيمات العضوية الثانوية في الغلاف الجوي. [ 4 ] وقد يعود ذلك إلى آليات تفاعل غير معروفة، أو مواد أولية غير معروفة، أو سوء فهم لعمر الجسيمات العضوية الثانوية. [ 4 ]
دور المركبات العضوية المتطايرة في إنتاج الهباء الجوي العضوي الثانوي
تتأكسد المركبات العضوية المتطايرة بواسطة جذور الهيدروكسيل خلال النهار وبواسطة جذور النترات ليلاً. ويمكن أن يؤدي تأكسد هذه المركبات إلى تكوين مئات من نواتج التأكسد. [ 4 ] ويمكن أن تتكثف نواتج التأكسد ذات ضغط البخار المنخفض بما يكفي لتشكل الهباء الجوي. [ 4 ] ويمكن أن تهيمن الهباءات العضوية الثانوية على كتلة الجسيمات العضوية عندما يحدث تأكسد سريع للمركبات العضوية المتطايرة في مناطق تتميز بظروف مواتية، مثل معدلات التحلل الضوئي العالية أو التركيزات العالية للمؤكسدات. [ 4 ]
مناطق الإنتاج البيولوجي
تُعدّ المركبات العضوية المتطايرة ذات الأصل الحيوي، المنبعثة من النباتات، مُسبّباً هاماً للهباء الجوي العضوي الثانوي. ويُشكّل مركب الأيزوبرين العضوي المتطاير ذو الأصل الحيوي نسبةً كبيرةً من التفاعل مع عامل الأكسدة السائد، وهو جذر الهيدروكسيل. ولذلك، تُساهم أكسدة الأيزوبرين بنسبة ملحوظة في تكوين الهباء الجوي العضوي الثانوي. وتعتمد كمية الهباء الجوي العضوي الثانوي الناتج عن أكسدة الأيزوبرين بشكل كبير على العوامل البيئية التي تؤثر على أنظمة الأكسدة. [ 5 ] وقد أظهرت الدراسات أن إنتاج الهباء الجوي العضوي الثانوي من أكسدة الأيزوبرين يرتبط ارتباطاً وثيقاً بتركيزات أكاسيد النيتروجين . [ 5 ] بالإضافة إلى ذلك، يُمكن أن تؤدي زيادة حموضة الهباء الجوي إلى زيادة كمية الهباء الجوي العضوي الثانوي المُتكوّن من أكسدة الأيزوبرين. [ 5 ]
يمثل ثنائي ميثيل الكبريتيد المنبعث من العوالق النباتية البحرية مصدراً هاماً آخر للهباء الجوي العضوي الثانوي. ينتج عن أكسدة ثنائي ميثيل الكبريتيد ثاني أكسيد الكبريت ، ثم حمض الكبريتيك ، الذي يتكثف بدوره على الجسيمات الموجودة أصلاً في الغلاف الجوي، أو يشكل جسيمات ثانوية جديدة. [ 2 ]
مناطق العمليات البشرية
يمكن أن تتأكسد المركبات العضوية المتطايرة المنبعثة بفعل الأنشطة البشرية، مثل المركبات العطرية الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري، لتكوين مركبات عضوية ثانوية. [ 4 ]
مراجع
- 1 2 3 ماهيلانغ، ميثليش؛ ديب، ماناس كانتي؛ برويز، شامش (2021-01-01). "الهباء الجوي العضوي الثانوي ذو المنشأ الحيوي: مراجعة لآلية التكوين والتحديات التحليلية والتأثيرات البيئية" . كيموسفير . 262 127771. Bibcode : 2021Chmsp.26227771M . doi : 10.1016/j.chemosphere.2020.127771 . ISSN 0045-6535 . PMID 32799139 .
- 1 2 3 ماكدونالد، بريان سي؛ دي جوو، جوست أ؛ جيلمان، جيسيكا ب. جاثار، شانتانو ه.؛ اخراتي، علي؛ كابا، كريستوفر د. جيمينيز، خوسيه L.؛ لي تايلور، جوليا؛ هايز، باتريك L.؛ ماكين، ستيوارت أ. كوي، يو يان؛ كيم، سي وان؛ جنتنر، درو ر. إسحاقمان-فانويرتز، غابرييل؛ غولدشتاين ، ألين هـ. (2018/02/16). "المنتجات الكيميائية المتطايرة تظهر كأكبر مصدر للبتروكيماويات للانبعاثات العضوية الحضرية" . علوم . 359 (6377): 760–764 . بيب كود : 2018Sci...359..760M . دوى : 10.1126/science.aaq0524 . PMID 29449485 .
- ↑ لويس، ألاستير سي. (16 فبراير 2018). "الوجه المتغير لتلوث الهواء في المدن" . مجلة ساينس . 359 (6377): 744-745 . Bibcode : 2018Sci...359..744L . doi : 10.1126/science.aar4925 . PMID 29449479 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 كالبرير، م. (2015-01-01)، "الهباء الجوي | فيزياء وكيمياء الهباء الجوي" ، في نورث، جيرالد ر.؛ بايل، جون؛ تشانغ، فوكينغ (محررون)، موسوعة علوم الغلاف الجوي (الطبعة الثانية) ، أكسفورد: أكاديميك برس، ص 23-31 ، doi : 10.1016/b978-0-12-382225-3.00049-9 ، ISBN 978-0-12-382225-3تم الاطلاع عليه بتاريخ 2025-04-08
- 1 2 3 هويل، سي آر؛ بوي، إم؛ دوناهو، إن إم؛ فراي، جيه إل؛ غلاسيوس، إم؛ غونتر، إيه؛ هالار، إيه جي؛ هوف هارتز، كيه؛ بيترز، إم دي؛ بيتاجا، تي؛ روزينورن، تي؛ سوليفان، إيه بي (14 يناير 2011). "مراجعة للتأثير البشري على الهباء الجوي العضوي الثانوي ذي المنشأ البيولوجي" . كيمياء وفيزياء الغلاف الجوي . 11 (1): 321-343 . Bibcode : 2011ACP....11..321H . doi : 10.5194/acp-11-321-2011 . hdl : 20.500.11850/30923 . ISSN 1680-7316 .
للمزيد من القراءة
- كشفت دراسة مشتركة عن أهمية الأبخرة الناتجة عن الأنشطة البشرية في تلوث الضباب الدخاني فوق هونغ كونغ والمدن الكبرى في البر الرئيسي للصين . جامعة هونغ كونغ للعلوم والتكنولوجيا . 27 مايو 2022. تاريخ الاطلاع: 23 أبريل 2025 .
- الهباء الجوي
- غلاف الأرض الجوي
- ديناميكيات الغلاف الجوي
- بقايا الكربوهيدرات
- ملخصات الأرصاد الجوية
