Implicancias atmosféricas de la oxidación de compuestos orgánicos volátiles (COVS) fluorados de uso industrial

Abstract

La atmósfera, y especialmente la tropósfera, es la parte de la biosfera más dinámica, con una renovación constante de los materiales presentes a niveles traza. Debido a esto, la atmósfera es considerada el gran reactor químico del sistema Tierra, especialmente por la potente capacidad oxidativa que tienen el ozono (O3), los radicales hidroxilos (?OH), radicales nitratos (NO3?) y átomos de cloro (Cl?) presentes en la misma. Esta capacidad oxidativa está además influenciada por las emisiones de compuestos orgánicos biogénicos y antropogénicos, entre ellos los compuestos orgánicos volátiles (COVs). Las emisiones regionales de una sustancia o grupo de sustancias, si éstas tienen vidas medias atmosféricas de unos días, pueden ser transportadas a larga distancia, llegando a otras regiones. Estos fenómenos de distribución de sustancias antropogénicas han sido extensamente validados al identificar, por ejemplo, contaminantes orgánicos provenientes de la actividad urbana y/o industrial en zonas de montaña remotas, o incluso en zonas antárticas o árticas. En este trabajo de tesis se ha estudiado la cinética y mecanismos de una serie de COVs halogenados (fluoro acrilatos y metacrilatos e hidro-fluoroolefinas). Para el mismo se utilizaron, cámaras de simulación colapsables de teflón y cámaras de simulación de paso múltiple de cuarzo, a través de diferentes técnicas de detección (CG-FID, CG-EM y FTIR). Además de los experimentos cinéticos y mecanísticos se han investigado computacionalmente las reacciones del 2-fluoropropeno con radicales ?OH y átomos de Cl?, con el fin de ampliar el conocimiento de las propiedades estructurales y termodinámicas de esta olefina, posteriormente este estudio se podría extender a otras moléculas con características estructurales similares. Los cálculos se realizaron con el programa Gaussian 09 al nivel de teoría M06/6-311++G (2df,2pd). Con la información cinética y mecanística obtenida, se han evaluado los impactos ambientales a escala local, regional y global y sus posibles efectos perjudiciales tanto en humanos como en la biota.

The atmosphere, and especially the troposphere, is the most dynamic part of the biosphere, with a constant renewal of the materials present at trace levels. Therefore, the atmosphere is considered the great chemical reactor of the Earth system, especially because of the powerful oxidative capacity of ozone (O3), hydroxyl radicals (•OH), nitrate radicals (NO3•) and chlorine atoms (Cl•) present in it. This oxidative capacity is also influenced by emissions of biogenic and anthropogenic organic compounds, including volatile organic compounds (VOCs). Regional emissions of a substance or group of substances, if they have atmospheric half-lives of a few days, could be transported over long distances, reaching other regions. These phenomena of redistribution of anthropogenic substances have been extensively validated by identifying, for example, organic pollutants from urban and /or industrial activity in remote mountain areas, or even in Antarctic or Arctic areas. In this thesis work, kinetics and mechanisms of a series of halogenated VOCs (fluoro acrylates, methacrylates and hydro-fluoroolefins) have been studied. For this porpuse, Teflon collapsible simulation chambers and multiple pass simulation chambers were used, coupled with different detection techniques (CG-FID, CG-EM and FTIR). In addition to the kinetic and mechanistic experiments, the reactions of 2-fluoropropene with radicals •OH radicals and Cl•atoms it has been computationally investigated, this hydrofluoro-olefin has been chosen to increase the knowledge of the structural and thermodynamic properties, later this study could be extended to other molecules with similar structural characteristics. The calculations were made with the Gaussian 09 program at the level of theory M06/6-311++G (2df,2pd). With the obtained kinetic and mechanistic information, the environmental impacts at local, regional and global scale and their possible harmful effects in both humans and biota.