Kuidas moodustub fotokeemiline sudu?

Sõna smog ilmus esmakordselt Suurbritannia Suitsuvastase Liiga 1911. aasta aruandes, mis kirjeldas nende kombinatsiooni vääveldioksiidiga koormatud suits ja udu, mis tappis 1909. aastal Glasgow's ja Edinburghis 1000 inimest, ehkki seda võidi kasutada juba 1905. Seda tüüpi sudu määratlust, mis pärineb söepõletustehastest ja on levinud vihmastes tööstuskeskustes, nimetatakse tööstussuitsuks.

Kaasaegset maailma kimbutab uut tüüpi sudu. Alates 1940-ndatest hakkasid inimesed Los Angeleses kuumadel päevadel märganud õhus püsivat pruuni udu, mis põhjustas vesiseid silmi ja hingamisteede probleeme. Nad hakkasid udust nimetama suduks, kuid sellel oli teistsugune koostis kui tööstuslikul sudul ja see moodustus teisiti. See on ametlikult tuntud kui fotokeemiline sudu, kuid kuigi see mõjutab paljusid linnu kogu maailmas, kutsuvad inimesed seda mõnikord Los Angelese suduks. Mitteametlik tööstusliku sudu hüüdnimi on muide Londoni sudu.

Fotokeemilise sudu moodustumisel on kolm peamist koostisosa: lämmastikoksiidid, süsivesinikud ja päikesevalgus. Lämmastikoksiidid ja süsivesinikud on fossiilkütuseid põletavate energiajaamade kõrvalsaadused ja nad võivad isegi pärinevad looduslikest protsessidest, kuid peamine allikas on bensiinimootoriga sisepõlemismootorid autod.

Dilämmastikoksiid ja lämmastikdioksiid dissotsieeruvad päikesevalguses ja koos väheste süsivesinikega tekitavad lõpuks suure hulga saasteaineid. Kompleksne protsess toimub järk-järgult:

• Päikesevalgus põhjustab lämmastiku ja hapniku fotodissotsiatsiooni osooni ja hapniku aatomite saamiseks.

• Hapniku aatomid reageerivad veega, moodustades hüdroksüülradikaale (OH).

• Hüdroksüülradikaalid oksüdeerivad süsivesinikke, moodustades süsivesinikradikaale.

• Süsivesinikud oksüdeeruvad, moodustades kemikaalide klassi, mida nimetatakse aldehüüdideks.

• Aldehüüdid oksüdeeruvad, moodustades aldehüüdperoksiidid ja aldehüüdperoksiidhapped, mis on saasteained, mis tekitavad suurema osa terviseprobleemidest.
  

Paljud suuremad linnad hoiavad suduindeksit ja üks peamisi nende jälgitavaid keemilisi saasteaineid on osoon. Seda toodetakse lämmastikuühendite dissotsieerimise kõrvalproduktina sudu alguses ja kuigi suur osa sellest harjub ära teiste saasteainete moodustamisel, on märkimisväärne osa sellest ei tee. Osoon on söövitav. See põhjustab hingamisteede vaevusi ning kahjustab taimi, puid ja isegi värve.

Lisaks osoonile sisaldab fotokeemiline sudu mitmeid muid saasteaineid, sealhulgas:

Peroksüatsetüülnitraat (PAN): See saasteaine põhjustab silmade ja hingamisteede ärritust ning on peamiselt vastutav silmade jootmise eest suure õhusaaste perioodidel.

Lämmastikhape (HNO₂): Kergelt mürgine see ühend põhjustab ka ebamugavust hingamisel.

Lämmastikhape (HNO₃): Tugevam hape ja happevihma üks komponentidest võib lämmastikhape kõrgel kontsentratsioonil nahka ja silmi põletada. Lämmastikhape võib tekkida ka tugevate äikesetormide ajal.

Fotokeemilised suduolud on kõige halvemad soojades linnades, mis asuvad mägedega ümbritsetud vesikondades, näiteks:

• Los Angeles
  
• Denver
  
• Mehhiko
  
• Vancouver
  
• B.C

Paljud teised linnad, näiteks Peking ja New Delhi, on suitsusemad, kuid sudu on tööstuslik, mitte fotokeemiline. Fotokeemilised suduolud on kõige halvemad, kui mägedega ümbritsetud linn kogeb inversioonkihti, mis on kuuma õhu kiht, mis katab jahedamat kihti ja takistab selle ringlust. Suits koguneb päeval ja jääb öösel hajumise asemel soiku. Tingimused halvenevad päevast päeva kuni inversioonikihi lagunemiseni.