หมอกควันจากแสงเกิดขึ้นได้อย่างไร?

คำว่าหมอกควันปรากฏขึ้นครั้งแรกในรายงานปี 1911 จากกลุ่มควันลดระดับแห่งบริเตนใหญ่เพื่ออธิบายการรวมกันของ ควันและหมอกที่ปกคลุมไปด้วยกำมะถันซึ่งคร่าชีวิตผู้คนไป 1,000 คนในกลาสโกว์และเอดินบะระในปี 2452 แม้ว่ามันอาจจะถูกใช้ไปเร็วที่สุดเท่าที่ 1905. คำจำกัดความของหมอกควันประเภทนี้ ซึ่งมาจากโรงเผาถ่านหินและพบได้ทั่วไปในศูนย์กลางอุตสาหกรรมที่มีฝนตกชุก เรียกว่าหมอกควันอุตสาหกรรม

โลกสมัยใหม่เต็มไปด้วยหมอกควันรูปแบบใหม่ เริ่มต้นในปี 1940 ผู้คนในลอสแองเจลิสเริ่มสังเกตเห็นหมอกควันสีน้ำตาลในอากาศในวันที่อากาศร้อน ซึ่งทำให้ตาแฉะและมีปัญหาระบบทางเดินหายใจ พวกเขาเริ่มพูดถึงหมอกควันว่าเป็นหมอกควัน แต่มีองค์ประกอบที่แตกต่างจากหมอกควันในอุตสาหกรรมและก่อตัวขึ้นในลักษณะที่แตกต่างกัน เป็นที่รู้จักกันอย่างเป็นทางการว่าหมอกควันจากแสงเคมี แต่ถึงแม้จะส่งผลกระทบต่อหลาย ๆ เมืองทั่วโลก แต่บางครั้งผู้คนเรียกมันว่าหมอกควันลอสแองเจลิส ชื่อเล่นที่ไม่เป็นทางการสำหรับหมอกควันในอุตสาหกรรมคือหมอกควันในลอนดอน

การก่อตัวของหมอกควันด้วยแสงมีองค์ประกอบหลักสามประการ: ไนโตรเจนออกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน และแสงแดด ไนโตรเจนออกไซด์และไฮโดรคาร์บอนเป็นผลพลอยได้จากพืชพลังงานที่เผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิล และยังสามารถ มาจากกระบวนการทางธรรมชาติ แต่ที่มาหลักคือเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้น้ำมันเบนซิน รถยนต์

ไนตรัสออกไซด์และไนโตรเจนไดออกไซด์แยกออกจากกันในแสงแดดและรวมกับไฮโดรคาร์บอนตามรอยเพื่อผลิตมลพิษจำนวนมากในท้ายที่สุด กระบวนการที่ซับซ้อนดำเนินไปเป็นขั้นตอน:

• แสงแดดทำให้เกิดการแตกตัวของแสงของไนโตรเจนและออกซิเจนเพื่อให้อะตอมของโอโซนและออกซิเจน

• อะตอมของออกซิเจนทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างอนุมูลไฮดรอกซิล (OH)

• อนุมูลไฮดรอกซิลออกซิไดซ์ไฮโดรคาร์บอนเพื่อสร้างอนุมูลไฮโดรคาร์บอน

• ไฮโดรคาร์บอนออกซิไดซ์เพื่อสร้างกลุ่มสารเคมีที่เรียกว่าอัลดีไฮด์

• อัลดีไฮด์ออกซิไดซ์เพื่อสร้างอัลดีไฮด์เปอร์ออกไซด์และอัลดีไฮด์เปอร์ออกซีแอซิดซึ่งเป็นสารมลพิษที่สร้างปัญหาสุขภาพส่วนใหญ่
  

เมืองใหญ่ๆ หลายแห่งยังคงรักษาดัชนีหมอกควัน และหนึ่งในสารเคมีมลพิษหลักที่พวกเขาเฝ้าติดตามคือ โอโซน. มันถูกผลิตขึ้นเป็นผลพลอยได้จากการแยกตัวของสารประกอบไนโตรเจนในช่วงต้นของกระบวนการหมอกควัน of การก่อตัวและถึงแม้ว่าส่วนใหญ่จะถูกใช้จนหมดไปในการก่อตัวของสารมลพิษอื่น ๆ ก็ตามจำนวนที่มีนัยสำคัญ ไม่ โอโซนมีฤทธิ์กัดกร่อน มันทำให้เกิดโรคทางเดินหายใจ และทำลายพืช ต้นไม้ และแม้กระทั่งสี

นอกจากโอโซนแล้ว หมอกควันจากโฟโตเคมิคอลยังมีสารมลพิษอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ได้แก่:

เพอรอกซีอะซีทิลไนเตรต (PAN): สารก่อมลพิษนี้ทำให้เกิดการระคายเคืองต่อดวงตาและระบบทางเดินหายใจ และมีหน้าที่หลักในการทำให้ตาไหลในช่วงเวลาที่มีมลพิษทางอากาศอย่างหนัก

กรดไนตรัส (HNO₂): สารประกอบนี้เป็นพิษเล็กน้อย ยังทำให้หายใจไม่สะดวก

กรดไนตริก (HNO₃): กรดที่แรงกว่าและเป็นหนึ่งในองค์ประกอบของฝนกรด กรดไนตริกสามารถเผาผลาญผิวหนังและดวงตาได้ในระดับความเข้มข้นสูง กรดไนตริกสามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรง

สภาพหมอกควันด้วยแสงจะเลวร้ายที่สุดในเมืองที่อบอุ่นที่ตั้งอยู่ในแอ่งที่ล้อมรอบด้วยภูเขาเช่น

• ลอสแองเจลิส
  
• เดนเวอร์
  
• เม็กซิโกซิตี้
  
• แวนคูเวอร์
  
• บี.ซี

เมืองอื่นๆ อีกหลายแห่ง เช่น ปักกิ่งและนิวเดลี มีหมอกควันพิษมากกว่า แต่หมอกควันเป็นอุตสาหกรรม ไม่ใช่เคมีเชิงแสง สภาพหมอกควันด้วยแสงจะเลวร้ายที่สุดเมื่อเมืองที่ล้อมรอบด้วยภูเขาประสบกับชั้นผกผัน ซึ่งเป็นชั้นของอากาศร้อนที่ปกคลุมชั้นที่เย็นกว่าและป้องกันไม่ให้หมุนเวียน หมอกควันจะก่อตัวขึ้นในตอนกลางวันและแทนที่จะจางหายไปในตอนกลางคืน กลับหยุดนิ่ง สภาพแย่ลงทุกวันจนกว่าชั้นผกผันจะสลายตัว