Comprendere lo smog fotochimico: composizione e formazione

Introduzione

Lo smog fotochimico è un inquinante secondario composto da diversi gas. I gas primari presenti nello smog fotochimico sono ossidi di azoto, composti organici volatili (COV), ozono a livello del suolo (O3) e perossiacil nitrato (PAN). Oltre alla presenza di inquinanti primari, perché lo smog fotochimico si formi deve esserci un'abbondante luce solare forte, l'aria deve essere ferma e la temperatura deve essere superiore a 18°C (64°F).

Ossidi di azoto

I gas primari nello smog fotochimico sono gli ossidi di azoto. Gli ossidi di azoto sono una miscela di gas, due dei quali sono significativi nella produzione di smog fotochimico. Questi due sono ossido nitrico e biossido di azoto. Gli ossidi di azoto provengono da processi di combustione come la combustione di gas nei veicoli a motore, combustione di carbone o anche incendi boschivi.

COV

I COV sono composti organici che facilmente si trasformano in gas e sono il risultato di scarichi di benzina (da auto, camion, autobus e stazioni di servizio), emissioni industriali o fumi di vernice. Sono composti da idrogeno, carbonio e altri elementi come zolfo e azoto. I COV sono talvolta indicati come idrocarburi.

Ozono

Il tipo di ozono presente nello smog fotochimico si trova nella troposfera, lo strato dell'atmosfera più vicino alla superficie terrestre. Questo tipo di ozono è chiamato ozono a livello del suolo ed è dannoso. L'ozono a livello del suolo si forma da una reazione chimica che coinvolge ossidi di azoto, COV e luce solare. Quando sono presenti luce solare e clima caldo, l'ozono a livello del suolo può raggiungere concentrazioni nocive se non c'è vento.

PAN

Il PAN si forma come risultato di complesse reazioni chimiche tra ossido nitrico (NO) e COV. Gli scienziati iniziarono a studiare il PAN già negli anni '40 quando piante in fattorie vicino a Los Angeles iniziarono a mostrare effetti negativi, risultanti dall'insorgere dello smog della città. Gli scienziati scoprirono che il PAN è 10-50 volte più tossico dell'ozono per le piante ed è un forte irritante per gli occhi.

Formazione dello smog fotochimico

Perché lo smog fotochimico si formi, diverse reazioni chimiche devono aver luogo tra ossidi di azoto, COV e luce solare. Anche se lo smog fotochimico è il risultato di una serie di complesse reazioni chimiche, può essere illustrato da un semplice esempio che inizia con il traffico intenso durante il pendolarismo mattutino. I sottoprodotti dei veicoli a combustione, ossidi di azoto e COV, vengono emessi nei fumi di scarico provenienti dai veicoli. Gli ossidi di azoto e i COV reagiscono rapidamente per formare biossido di azoto (NO2). Poi, man mano che il giorno avanza, la luce solare diventa più forte e intensa. La luce solare reagisce con il biossido di azoto (NO2) per formare ozono a livello del suolo. Il biossido di azoto (NO2) reagisce anche con i COV per formare PAN. Questa combinazione di gas tossici costituisce lo smog fotochimico. Queste reazioni chimiche sono in corso durante il giorno e lo smog fotochimico, nelle giuste circostanze, aumenta man mano che il giorno passa e può diventare così grave da ridurre la visibilità.