De bruine waas die soms stedelijke gebieden bedekt die in bergbekkens liggen, staat bekend als smog, maar het is geen rook en mist, zoals de naam doet vermoeden. Het is een combinatie van chemicaliën die wordt geproduceerd door de interactie van emissies van verbranding van fossiele brandstoffen en zonlicht. In tegenstelling tot klassieke smog heeft fotochemische smog invloed op mensen in warme, zonnige klimaten, en hoewel het geen grote calamiteiten heeft veroorzaakt die vergelijkbaar zijn met de Grote Smog van 1952, is het nog steeds gevaarlijk.

Bron van Fotochemical Smog

Het grootste deel van de fossiele brandstofemissies die fotochemische smog produceren, komt van elektriciteitscentrales die kolen, olie en aardgas verbranden en van auto's en vrachtwagens die benzine verbranden. De primaire verontreinigende stoffen in deze emissies zijn stikstofoxiden en vluchtige organische stoffen, waarvan er verschillende zijn. Stikstofoxiden ondergaan een verscheidenheid aan reacties in de aanwezigheid van zonlicht dat ozon produceert, wat een zeer corrosieve chemische stof is. In de bovenste stratosfeer voert ozon het nuttige werk uit van het filteren van ultraviolet zonlicht, maar in de buurt van de grond is het een vervuilende stof. Het veroorzaakt ademhalings- en oogproblemen, beschadigt rubber en plastic en vertraagt ​​de groei van planten.

Van stikstofoxide tot ozon

De ozon in fotochemische smog is het product van een reeks reacties. Wanneer VOC's uit een rookkanaal of uitlaat komen, combineren ze met hydroxidemoleculen in de lucht om water en complexe moleculen te vormen die op hun beurt worden gecombineerd met het stikstofoxide dat tegelijkertijd wordt uitgestoten. De reactie produceert stikstofdioxide, dat fotochemische smog de geelachtige kleur geeft. Stikstofdioxide breekt weer af in stikstofoxide in zonlicht, maar deze afbraak produceert een vrije zuurstofradicaal. De zeer reactieve radicaal combineert met moleculaire zuurstof in de lucht om ozon te vormen.

Andere reacties van

De koolwaterstoffen die aanwezig zijn in de VOC's verbeteren de vorming van ozon; ze combineren met vrije zuurstofradicalen om moleculen te produceren met drie zuurstofatomen die peroxiden worden genoemd. Peroxides combineren met zuurstofmoleculen om ozon te produceren en ze reageren ook met stikstofoxiden om stikstofdioxide te produceren. Naast het aanwakkeren van meer ozon-producerende reacties, produceren stikstofdioxidemoleculen ook een andere verontreinigende stof - peroxyacetylnitraten, of PAN - wanneer ze reageren met de koolwaterstofmoleculen die aanwezig zijn in VOC's. Dit onderdeel van de fotochemische smog is het meest verantwoordelijk voor oogirritatie en het is schadelijker voor planten dan ozon.

Het belang van inversielagen

Steden waar fotochemische smog een probleem is, zijn meestal gelegen in valleien of in de buurt van bergketens die temperatuurinversielagen produceren. Onder normale atmosferische omstandigheden neemt de luchttemperatuur af met de hoogte, waardoor warmere lucht, evenals de verontreinigende stoffen erin, kunnen rijzen en verspreiden. Een temperatuurinversielaag is een deken van warme lucht die deze natuurlijke bloedsomloop voorkomt. Inversielagen vormen om verschillende redenen. In bergachtige gebieden kunnen ze zich bijvoorbeeld vormen wanneer koele berglucht valt, en door compressie wordt verwarmd als dit gebeurt. Sommige inversielagen verspreiden zich snel, maar andere zijn stabieler en creëren dagenlang gevaarlijke smogomstandigheden.