La foschia marrone che a volte ricopre le aree urbane situate nei bacini montani è nota come smog, ma non è fumo e nebbia, come suggerisce il nome. È una combinazione di sostanze chimiche prodotte dall'interazione delle emissioni derivanti dalla combustione di combustibili fossili e dalla luce solare. A differenza dello smog classico, lo smog fotochimico colpisce le persone nei climi caldi e soleggiati, e sebbene non abbia prodotto calamità di massa paragonabili al Grande Smog del 1952, è ancora pericoloso.
Fonte di smog fotochimico
La maggior parte delle emissioni di combustibili fossili che producono smog fotochimico provengono da centrali elettriche che bruciano carbone, petrolio e gas naturale e da auto e camion che bruciano benzina. Gli inquinanti primari di queste emissioni sono gli ossidi di azoto e i composti organici volatili, di cui esistono diverse varietà. Gli ossidi di azoto subiscono una varietà di reazioni in presenza di luce solare che produce ozono, che è una sostanza chimica altamente corrosiva. Nella parte superiore della stratosfera, l'ozono svolge il compito benefico di filtrare la luce solare ultravioletta, ma vicino al suolo è un inquinante. Causa problemi respiratori e agli occhi, danneggia gomma e plastica e ritarda la crescita delle piante.
Dall'ossido di azoto all'ozono
L'ozono nello smog fotochimico è il prodotto di una serie di reazioni. Quando i COV emergono da un fumaiolo o tubo di scappamento, si combinano con le molecole di idrossido nell'aria per formare acqua e molecole complesse che a loro volta si combinano con l'ossido di azoto che viene emesso allo stesso tempo. La reazione produce biossido di azoto, che conferisce allo smog fotochimico il suo colore giallastro. Il biossido di azoto si rompe nuovamente in ossido di azoto alla luce del sole, ma questo degrado produce un radicale libero di ossigeno. Il radicale altamente reattivo si combina con l'ossigeno molecolare presente nell'aria per formare l'ozono.
Altre reazioni
Gli idrocarburi presenti nei VOC aumentano la formazione di ozono; si combinano con i radicali liberi dell'ossigeno per produrre molecole con tre atomi di ossigeno chiamati perossidi. I perossidi si combinano con le molecole di ossigeno per produrre ozono e reagiscono anche con gli ossidi di azoto per produrre biossido di azoto. Oltre ad alimentare più reazioni che producono ozono, le molecole di biossido di azoto producono anche un altro inquinante - perossiacetil nitrato, o PAN - quando reagiscono con le molecole di idrocarburi presenti nei VOC. Questo componente dello smog fotochimico è il più responsabile per l'irritazione degli occhi, ed è più dannoso per le piante dell'ozono.
L'importanza dei livelli di inversione
Le città in cui lo smog fotochimico è un problema sono tipicamente situato in valli o vicino a catene montuose che producono strati di inversione di temperatura. In condizioni atmosferiche normali, la temperatura dell'aria diminuisce con l'altitudine, il che consente all'aria più calda, così come agli inquinanti in essa contenuti, di alzarsi e disperdersi. Uno strato di inversione di temperatura è una coltre di aria calda che impedisce questa circolazione naturale. I livelli di inversione si formano per diversi motivi. Ad esempio, nelle aree montuose possono formarsi quando l'aria fresca di montagna cade, riscaldando per compressione mentre lo fa. Alcuni strati di inversione si disperdono rapidamente, ma altri sono più stabili e creano pericolose condizioni di smog per giorni.
