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Bildung und Verfrachtung von Ozon und anderen Photooxidantien

  • W. Moser
Messung von Immissionen

Zusammenfassung

Photooxidanlien imSmog sind sekundäre Luftschadstoffe. D. h. sie werden aus den primären Luftschadstoffen wie NOx und CxHy bei Anwesenheit von Sonnenlicht gebildet. Wichtige Zwischenprodukte und Vorläufersubstanzen sind Vertreter aus der Hydroxylgruppe (-O-H), das Hydroxidradikal OH, und Peroxide, z.B. HO2. NOx wirken hauptsächlich katalytisch, wogegen die CxHy gewissermassen als «Brennstoffe» dienen. Die Bildungsmengen sind abhängig von der Sonnenlichtintensität, Sonnenscheindauer, Temperatur, Anfang- sresp. Restkonzentration und von den Konzentrationen der Primärsubstanzen. Die Maximalkonzentrationen der Photooxidantien treten oft in gewisser Entfernung von den Primärschadstoffquellen auf (je nach Wind). Sie betragen bei uns im schweizerischen Mittelland bei entsprechenden Wetterlagen gegenwärtig das 5-(Ozon) bis 10-(PAN)fache der Reinluftwerte.

Formation et transport de l'ozone et d'autres photo-oxydants

Résumé

Les oxydants photochimiques dusmog sont des pollutants secondaires. Cela veut dire qu'ils sont créés par des pollutants primaires (NOx et CxHy) sous l'influence de la lumière du soleil. Les produits intermédiaires importants et les substances précurseurs sont des représentants du groupe organique hydroxyle (-O-H), le radical hydroxyde 'OH et des péroxydes, par exemple HO2. Généralement les NOx agissent catalytiquement tandis que les CxHy servent comme «combustibles». Les quantités produites dépendent de l'intensité et de la durée de la lumière du soleil, de la température, des concentrations des pollutants au début de la phase active et de la proportion relative des émissions de pollutants primaires. Les concentrations maximums des oxydants photochimiques apparaissent souvent à une certaine distance des sources des pollutants primaires (dépendant du vent). Sur le Plateau suisse dans des conditions météorologiques typiques, ces concentrations sont actuellement 5 (ozone) à 10 (PAN) fois au-dessus de la valeur de l'air non pollué.

Formation and transport of ozone and other photochemical oxidants

Abstract

Photochemical oxidants (O3, PAN, HCHO) are the typical pollutants in photochemicalSmog. They can be formed as the result of the sunlight induced oxidation of precursor pollutants emitted into the atmosphere (NOx, CxHy). Other important precursor substances and reactive intermediates are compounds of the organic hydroxyl group (-O-H, for instance the methoxy radical CH3O), hydroxyl radical OH, hydroperoxy radical HO2, and singlet oxygen O. For the production of photochemical oxidants in smog, especially ozone, NOx primarily act as catalysator. But CxHy serve as “combustibles”. The quantities of the several formed photooxidants are mainly dependent on intensity and duration of daily sunshine, temperature, oxidant concentrations at the beginning of a build-up period, and on emission rates and concentrations of primary pollutants (NO, CxHy). Maximum mixing ratios of secundary pollutants often occur at certain distances downwind of primary pollutant sources, dependent on meteorological conditions (wind velocity, rel. humidity, etc.) and on rate constants for oxidant formation cycles.

During the period of July 5 to 11, 1984, for instance, 6 kilometers SW from Zürich we found maximum ground-level mixing ratios of about 150 ppbv ozone, 4 ppbv PAN and 9 ppbv formaldehyde, that is 5 (ozone) to 10 (PAN) times above the supposed oxidant concentrations of unpolluted continental air. The increase in ozone in the late morning and early afternoon is accompanied by an increase in PAN and HCHO and by a decrease in NOx. This shows that in this case HCHO originates from photochemical reactions rather than being emitted directly to the atmosphere from vehicles. At this episode aircraft observations of ozone at altitudes of 400 to 800 meters above ground and up to 100 kilometers far from Zürich show a continuous daily increase in the mixing ratio during the afternoon. From the beginning of the measuring period (July 5) with 50 ppbv it increased up to 80 ppbv (July 9). In the afternoon of the same 9th of July the maximum O3 value of above 160 ppbv was reached 10 km downwind of Zürich.

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Copyright information

© Schweiz Gesellschaft für Sozial- und Präventivmedizin 1986

Authors and Affiliations

  • W. Moser
    • 1
  1. 1.Atmosphärenphysik ETHZürich

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