Hvordan dannes fotokemisk smog?

Ordet smog dukkede først op i en rapport fra 1911 fra Smoke Abatement League of Great Britain for at beskrive kombinationen af svovldioxidbelastet røg og tåge, der dræbte 1.000 mennesker i Glasgow og Edinburgh i 1909, selvom det måske er blevet brugt så tidligt som 1905. Denne type smogdefinition, der kommer fra kulforbrændingsanlæg og er almindelig i regnfulde industrielle centre, er kendt som industriel smog.

Den moderne verden er plaget af en ny type smog. Begyndende i 1940'erne begyndte folk i Los Angeles at bemærke en vedvarende brun tåge i luften på varme dage, der forårsagede rindende øjne og åndedrætsbesvær. De begyndte at henvise til disen som smog, men den havde en anden sammensætning end industriel smog og dannedes på en anden måde. Det er officielt kendt som fotokemisk smog, men selvom det påvirker mange byer overalt i verden, kalder folk det undertiden Los Angeles-smog. Det uofficielle kaldenavn for industriel smog er forresten Londons smog.

Dannelsen af ​​fotokemisk smog involverer tre primære ingredienser: nitrogenoxider, kulbrinter og sollys. Kvælstofoxider og kulbrinter er biprodukter fra fossile brændselsforbrændende energianlæg, og de kan endda stammer fra naturlige processer, men hovedkilden er forbrændingsmotorer i benzindrevet biler.

Dinitrogenoxid og nitrogendioxid dissocieres i sollys og kombineres med spor kulbrinter til i sidste ende at producere et stort antal forurenende stoffer. Den komplekse proces forløber trinvis:

• Sollys får fotodissociation af nitrogen og ilt til at give ozon- og iltatomer.

• Oxygenatomer reagerer med vand til dannelse af hydroxylradikaler (OH).

• Hydroxylradikaler oxiderer kulbrinter til dannelse af carbonhydridradikaler.

• Kulbrinter oxiderer for at danne en klasse af kemikalier kendt som aldehyder.

• Aldehyder oxiderer til dannelse af aldehydperoxider og aldehydperoxysyrer, som er de forurenende stoffer, der skaber de fleste af de sundhedsmæssige problemer.
  

Mange større byer har et smogindeks, og et af de vigtigste kemiske forurenende stoffer, de overvåger, er ozon. Det produceres som et biprodukt af dissociationen af ​​nitrogenforbindelser tidligt i smogprocessen dannelse, og selvom meget af det bliver brugt op i dannelsen af ​​andre forurenende stoffer, en betydelig mængde ikke. Ozon er ætsende. Det forårsager luftvejssygdomme, og det beskadiger planter, træer og endda maling.

Udover ozon indeholder fotokemisk smog et antal andre forurenende stoffer, herunder:

Peroxyacetylnitrat (PAN): Dette forurenende stof forårsager øjen- og luftvejsirritation og er primært ansvarlig for øjenvanding i perioder med kraftig luftforurening.

Salpetersyre (HNO₂): Mildt giftig, denne forbindelse forårsager også åndedrætsbesvær.

Salpetersyre (HNO₃): En stærkere syre og en af ​​komponenterne i sur regn, salpetersyre kan forbrænde hud og øjne i høje koncentrationer. Salpetersyre kan også dannes under svære tordenvejr.

Fotokemiske smogforhold er værst i varme byer beliggende i bassiner omgivet af bjerge, såsom:

• Los Angeles
  
• Denver
  
• Mexico City
  
• Vancouver
  
• B.C

Mange andre byer, såsom Beijing og New Delhi, er smuggere, men smog er industriel, ikke fotokemisk. Fotokemiske smogforhold er værst, når en by omgivet af bjerge oplever et inversionslag, som er et lag varm luft, der dækker et køligere lag og forhindrer det i at cirkulere. Smog opbygges i løbet af dagen og forbliver stillestående i stedet for at sprede sig om natten. Forholdene forværres dag for dag indtil indtil inversionslaget går i stykker.