Ozone et smog photochimique

Comment la lumière du soleil, les oxydes d'azote et les hydrocarbures se combinent pour produire de l'ozone troposphérique et les polluants secondaires du smog photochimique.

Definition

Le smog photochimique est le mélange d'ozone et d'autres oxydants formé lorsque la lumière du soleil déclenche des réactions entre les oxydes d'azote et les composés organiques volatils dans l'air pollué.

Scope

Couvre l'état photostationnaire reliant l'ozone, l'oxyde nitrique et le dioxyde d'azote, le rôle des composés organiques volatils dans le déplacement de cet équilibre vers une production nette d'ozone, la dépendance non linéaire de l'ozone vis-à-vis des niveaux d'oxydes d'azote et d'hydrocarbures, et la formation de polluants secondaires tels que le nitrate de peroxyacétyle.

Core questions

• Pourquoi l'ozone s'accumule-t-il au niveau du sol les jours ensoleillés dans les villes polluées ?
• Comment les composés organiques volatils et les oxydes d'azote contrôlent-ils conjointement l'ozone ?
• Pourquoi la réduction de l'ozone est-elle parfois obtenue en réduisant les hydrocarbures plutôt que les oxydes d'azote ?

Key theories

Cycle de production photochimique de l'ozone

L'oxydation des composés organiques volatils convertit l'oxyde nitrique en dioxyde d'azote sans consommer d'ozone, ainsi sa photolyse entraîne une accumulation catalytique nette d'ozone troposphérique.

Mechanisms

Dans l'air pur, l'ozone, l'oxyde nitrique et le dioxyde d'azote atteignent un état photostationnaire sans production nette d'ozone. Lorsque des composés organiques volatils sont présents, les radicaux peroxy issus de leur oxydation convertissent l'oxyde nitrique en dioxyde d'azote sans détruire l'ozone ; la photolyse subséquente du dioxyde d'azote génère alors de l'ozone, produisant une accumulation nette. Le rendement dépend de manière non linéaire du rapport entre les composés organiques volatils et les oxydes d'azote, donnant lieu à des régimes distincts limités par les oxydes d'azote et limités par les hydrocarbures.

Clinical relevance

L'ozone troposphérique est un polluant atmosphérique majeur nocif pour la santé respiratoire et la végétation, et la compréhension de sa chimie non linéaire guide des stratégies efficaces de contrôle des émissions.

History

Arie Haagen-Smit a identifié l'origine photochimique du smog de Los Angeles au début des années 1950, montrant que la lumière du soleil agissant sur les gaz d'échappement des voitures et les hydrocarbures produit de l'ozone, une découverte qui a fondé l'étude de la pollution atmosphérique photochimique urbaine.

Key figures

• Arie Haagen-Smit
• James Pitts

Seminal works

• haagenSmit1952
• finlaysonPitts2000

Frequently asked questions

L'ozone troposphérique est-il identique à la couche d'ozone ?

Non. L'ozone stratosphérique protège la vie des rayonnements ultraviolets, tandis que l'ozone troposphérique est un polluant nocif formé par photochimie près de la surface ; les deux sont régis par des processus différents.