Озон и фотохимический смог

Как солнечный свет, оксиды азота и углеводороды объединяются, образуя приземный озон и вторичные загрязнители фотохимического смога.

Definition

Фотохимический смог — это смесь озона и других окислителей, образующаяся, когда солнечный свет вызывает реакции между оксидами азота и летучими органическими соединениями в загрязненном воздухе.

Scope

Охватывает фотостационарное состояние, связывающее озон, оксид азота и диоксид азота, роль летучих органических соединений в смещении этого баланса в сторону чистого образования озона, нелинейную зависимость озона от уровней оксидов азота и углеводородов, а также образование вторичных загрязнителей, таких как пероксиацетилнитрат.

Core questions

• Почему озон накапливается на уровне земли в солнечные дни в загрязненных городах?
• Как летучие органические соединения и оксиды азота совместно контролируют озон?
• Почему снижение уровня озона иногда достигается сокращением выбросов углеводородов, а не оксидов азота?

Key theories

Фотохимический цикл образования озона

Окисление летучих органических соединений превращает оксид азота в диоксид азота без потребления озона, поэтому его фотолиз приводит к чистому каталитическому накоплению приземного озона.

Mechanisms

В чистом воздухе озон, оксид азота и диоксид азота достигают фотостационарного состояния без чистого образования озона. При наличии летучих органических соединений пероксидные радикалы, образующиеся при их окислении, превращают оксид азота в диоксид азота, не разрушая озон; последующий фотолиз диоксида азота затем генерирует озон, приводя к чистому накоплению. Выход нелинейно зависит от соотношения летучих органических соединений к оксидам азота, что приводит к различным режимам, ограниченным оксидами азота или углеводородами.

Clinical relevance

Приземный озон является основным загрязнителем воздуха, вредным для дыхательной системы и растительности, и понимание его нелинейной химии помогает разрабатывать эффективные стратегии контроля выбросов.

History

Ари Хааген-Смит в начале 1950-х годов определил фотохимическое происхождение смога в Лос-Анджелесе, показав, что солнечный свет, воздействующий на выхлопные газы автомобилей и углеводороды, производит озон, — открытие, которое положило начало изучению городского фотохимического загрязнения воздуха.

Key figures

• Arie Haagen-Smit
• James Pitts

Seminal works

• haagenSmit1952
• finlaysonPitts2000

Frequently asked questions

Является ли приземный озон тем же самым, что и озоновый слой?

Нет. Стратосферный озон защищает жизнь от ультрафиолетового излучения, тогда как приземный озон является вредным загрязнителем, образующимся в результате фотохимических процессов вблизи поверхности; эти два явления регулируются различными процессами.