Kako nastaja fotokemični smog?

Beseda smog se je prvič pojavila v poročilu iz Lige za boj proti dimu iz Velike Britanije iz leta 1911, ki opisuje kombinacijo dim in megla, obremenjena z žveplovim dioksidom, ki je leta 1909 ubila 1000 ljudi v Glasgowu in Edinburghu, čeprav je bila morda uporabljena že 1905. Ta vrsta opredelitve smoga, ki prihaja iz obratov za premog in je pogosta v deževnih industrijskih središčih, je znana kot industrijski smog.

Sodobni svet pesti nova vrsta smoga. Od 40. let prejšnjega stoletja so ljudje v Los Angelesu v vročih dneh začeli opažati obstojno rjavo meglico, ki je povzročala solzne oči in težave z dihanjem. Za meglico so začeli govoriti kot smog, vendar je imel drugačno sestavo kot industrijski smog in je nastal na drugačen način. Uradno je znan kot fotokemični smog, a čeprav prizadene številna mesta po vsem svetu, ga ljudje včasih imenujejo losangeleški smog. Mimogrede, neuradni vzdevek industrijskega smoga je londonski smog.

Pri nastajanju fotokemičnega smoga sodelujejo tri glavne sestavine: dušikovi oksidi, ogljikovodiki in sončna svetloba. Dušikovi oksidi in ogljikovodiki so stranski produkti energetskih obratov na fosilna goriva in lahko celo izvirajo iz naravnih procesov, vendar so glavni vir motorji z notranjim zgorevanjem v bencinskih pogonih avtomobilov.

Dušikov oksid in dušikov dioksid se na sončni svetlobi ločita in združita s sledovi ogljikovodikov, da na koncu tvorita veliko število onesnaževal. Kompleksni postopek poteka v fazah:

• Sončna svetloba povzroči fotodisociacijo dušika in kisika, da dobi atome ozona in kisika.

• Atomi kisika reagirajo z vodo in tvorijo hidroksilne radikale (OH).

• Hidroksilni radikali oksidirajo ogljikovodike in tvorijo ogljikovodikove radikale.

• Ogljikovodiki oksidirajo in tvorijo razred kemikalij, znanih kot aldehidi.

• Aldehidi oksidirajo in tvorijo aldehidne perokside in aldehidne peroksikisline, ki so onesnaževala, ki povzročajo večino zdravstvenih težav.
  

Številna večja mesta vzdržujejo indeks smoga, eno glavnih kemijskih onesnaževal, ki ga nadzirajo, pa je ozon. Nastaja kot stranski produkt disociacije dušikovih spojin zgodaj v procesu smoga in čeprav se velik del tega porabi pri tvorbi drugih onesnaževal, znatna količina ne. Ozon je jedk. Povzroča dihalne bolezni, poškoduje pa rastline, drevesa in celo barvo.

Fotokemični smog poleg ozona vsebuje še vrsto drugih onesnaževal, med drugim:

Peroksiacetil nitrat (PAN): To onesnaževalo povzroča draženje oči in dihal in je v prvi vrsti odgovorno za zalivanje oči v obdobjih močnega onesnaženja zraka.

Dušikova kislina (HNO₂): Ta spojina je blago strupena in povzroča nelagodje v dihalih.

Dušikova kislina (HNO₃): Dušikova kislina, ki je močnejša kislina in ena od sestavin kislega dežja, lahko v visokih koncentracijah opeče kožo in oči. Ob hudih nevihtah lahko nastane tudi dušikova kislina.

Pogoji fotokemičnega smoga so najslabši v toplih mestih v kotlinah, obkroženih z gorami, kot so:

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

Mnoga druga mesta, kot sta Peking in New Delhi, so bolj smoggirana, vendar je smog industrijski, ne fotokemični. Pogoji fotokemičnega smoga so najslabši, ko mesto, obdano z gorami, doživi inverzijsko plast, ki je plast vročega zraka, ki pokriva hladnejšo plast in ji preprečuje kroženje. Smog se kopiči podnevi in ​​namesto, da bi se ponoči razpršil, ostaja v mirovanju. Razmere se iz dneva v dan slabšajo, dokler se inverzijska plast ne razbije.