СМОГ

Смог

Слово "смог" було запропоновано лондонськими журналістами на початку ХХ століття:    smoke + fog = smog

 Вся сума забруднювачів над великими промисловими містами може бути віднесена або до промислового, або до фотохімічного смогу. Як правило, один з цих типів переважає постійно, або протягом певного сезону залежно від кліматичних умов.

1 Промисловий смог

Являє собою суміш SO₂, SO₃ і суспензії крапель сірчаної кислоти. Таке утворення має сіруватий колір, через що міста, де цей смог переважає, називаються "містами сірого повітря". Промисловий смог переважає над містами з вологим, холодним кліматом, таких як Лондон, Чикаго, Нью-Йорк протягом зими вранці. Його утворення пов'язане з тим, що в цих містах спалюється значна кількість нафти та вугілля із високим вмістом сірчаних домішок, особливо взимку в опалювальний період. Також його утворення пов'язане з особливостями вертикального переміщення повітряних мас. Протягом дня повітря значно нагрівається поблизу земної поверхні і піднімається угору в більш холодні шари атмосфери, захоплюючи шкідливі домішки. На це місце переміщуються повітряні маси з навколишньої місцевості. Над містом повітря нагрівається сильніше, ніж над сільською місцевістю. Таким чином, шляхом природної саморегуляції відбувається очищення повітря. Проте вночі, особливо взимку, спостерігається інша картина: над шаром повітря, безпосередньо контактуючім із земною поверхнею, знаходиться шар більш нагрітий (явище теплової інверсії). Тому приземний шар не може переміщатися вгору, а залишається на місці, і все забруднювачі в ньому не розсіюються, а концентруються і конденсуються прямо над містом. В нормі це триває кілька годин вранці перед сходом сонця. Але іноді, в результаті сезонних або циклонічних атмосферних явищ, такий тепловий шар знаходиться над повітряними масами міста протягом декількох днів і тоді концентрація забруднювачів в повітрі може досягати небезпечних і навіть летальних доз.

2 Фотохімічний смог

Являє собою суміш первинних забруднювачів типу СО, оксидів азоту, вуглеводнів і вторинних забруднювачів таких як NO₂, HNO₃, O₂, формальдегід та ін. Ці сполуки утворюються в результаті взаємодії первинних забруднювачів під впливом УФ-випромінювання.

Відбуваються наступні реакції:

2NO + O₂ → 2NO₂;

Оскільки NO₂ має жовтувато-коричневий колір, через що міста, в яких переважає даний тип смогу, називається "містами коричневого повітря".

Під впливом сонячної радіації NO₂ знов перетворюється на NO, але з утворенням атомарного кисню:

NO₂ → NO + O;

O + O₂ → O₃;

O + H₂O → H₂O₂ або гідроксильні радикали;

О + вуглеводні → альдегіди та інші хімічні сполуки.

Концентруючись над містом, цей смог викликає у людей подразнення дихальних шляхів, очей і сльозотечу. Оскільки для утворення даного типу смогу необхідною складовою є висока сонячна активність, він характерний для міст з сухим, жарким кліматом: Лос-Анджелес, Сідней, Мехіко, Буенос-Айрес... Для таких міст як Лондон і Нью-Йорк такої смог може утворюватися лише влітку, коли рівень споживання нафти і вугілля не високий, а основним джерелом забруднення є автомобільний транспорт – потужний постачальник NO і вуглеводнів.

Утворення цього смогу протягом доби стає помітним десь із 12 години дня. Цей час достатній для протікання реакцій в атмосфері із первинними забруднювачами, що надійшли до неї в ранковий час-пік. Починаючи з 4 годин дня це смог стає менш активним і поступово зникає, оскільки радикали і озон, що утворилися, починають реагувати з NO, що надходить до атмосфери у полуденний час-пік. Утворення даного виду смогу також залежить від теплового інверсії.

Більш наглядно порівняльна характеристика обох типів смогу надається у таблиці 1:

Таблиця 1 Характеристика промислового та фотохімічного смогів

Показник	Промисловий смог	Фотохімічний смог
Хімічні компоненти	Оксиди сірки (SO2, SO3), краплі сірчаної кислоти	Оксиди азоту (NO2, NO), метан (СН4), вуглеводні, озон (тропо-сферний), формальдегід, пере-кислі сполуки
Колір	Сіруватий	Жовтуватий або коричнюватий
Джерело забруднен-ня	Теплоелектростанції та котельні, що працюють на вугіллі і мазуті (у даному паливі високий вміст сірки)	Автомобільний транспорт – основний постачальник оксидів азоту до атмосфери
Фактор, необхідний для утворення	Теплова інверсія – явище, коли над холодним приземним шаром повітря находиться шар більш теплий. У такому випадку забруднювачі не розсіюються, а накопичуються у повітрі в місцях викиду, досягаючи токсичних концентрацій	Висока сонячна активність, оскільки частина компонентів смогу не викидається з автомо-більними вихлопами, а утворю-ється вже в атмосфері в процесі фотохімічних реакцій
Клімат	Холодний та вологий	Теплий та сухий
Пора року	Взимку під час опалювального сезону	Влітку
Період доби	Вранці, коли теплова інверсія є максимальною	Вдень: через деякий час після ранкового часу-пік, необхідний для протікання фотохімічних реакцій

Утворення обох типів смогу і взагалі забрудненість повітря суттєво залежить від геолого-кліматичних особливостей розташування міста.

Фактори, що сприяють утворенню смогу:

- Розташування міста в гірській, горбистій місцевості, в долині (Мехіко, Буенос-Айрес, Ріо-де-Жанейро) оскільки гори і пагорби перешкоджають повітряним горизонтальним потокам.

- Розташування міста на морському узбережжі (Лос-Анджелес, Сідней), оскільки в даних місцях частіше спостерігаються явища теплової інверсії.

Фактори, що перешкоджають утворенню смогу:

- Часті сильні вітри в даній місцевості

- Велика кількість опадів, оскільки дощ і сніг очищають повітря від забруднювачів. Але в умовах підвищеній вологості, особливо взимку, може посилиться теплова інверсія.