Photochemischer Smog verstehen: Zusammensetzung und Entstehung

Photochemischer Smog ist ein sekundärer Schadstoff, der aus mehreren Gasen besteht. Die primären Gase, die in photochemischem Smog vorkommen, sind Stickoxide, flüchtige organische Verbindungen (VOCs), bodennahes Ozon (O3) und Peroxyacylnitrat (PAN). Zusätzlich zu primären Schadstoffen müssen für die Entstehung von photochemischem Smog reichlich starkes Sonnenlicht vorhanden sein, die Luft muss stillstehen, und die Temperatur muss über 64 °F oder 18 °C liegen.

Stickoxide

Primäre Gase in photochemischem Smog sind Stickoxide. Stickoxide sind eine Mischung aus Gasen, von denen zwei bei der Produktion von photochemischem Smog von Bedeutung sind. Diese beiden sind Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid. Stickoxide stammen aus Verbrennungsprozessen wie der Verbrennung von Gas in Kraftfahrzeugen, der Verbrennung von Kohle oder sogar Waldbränden.

VOCs

VOCs sind organische Verbindungen, die leicht zu Gasen werden und das Ergebnis von Abgasen von Benzin (von Autos, Lastwagen, Bussen und Tankstellen), Industrieemissionen oder Lackdämpfen sind. Sie bestehen aus Wasserstoff, Kohlenstoff und anderen Elementen wie Schwefel und Stickstoff. VOCs werden manchmal als Kohlenwasserstoffe bezeichnet.

Ozon

Die Art von Ozon, die in photochemischem Smog vorkommt, befindet sich in der Troposphäre, der Schicht der Atmosphäre, die der Erdoberfläche am nächsten ist. Diese Art von Ozon wird als bodennahes Ozon bezeichnet und ist schädlich. Bodennahes Ozon entsteht aus einer chemischen Reaktion, die Stickoxide, VOCs und Sonnenlicht beinhaltet. Wenn Sonnenlicht und heißes Wetter vorhanden sind, kann bodennahes Ozon schädliche Konzentrationen erreichen, wenn kein Wind weht.

PANs

PAN entsteht als Ergebnis komplexer chemischer Reaktionen zwischen Stickstoffmonoxid (NO) und VOCs. Wissenschaftler begannen bereits in den 1940er Jahren, PAN zu untersuchen, als Pflanzen auf Farmen in der Nähe von Los Angeles schädliche Auswirkungen zeigten, die sich als Ergebnis des Smog-Einsatzes der Stadt herausstellten. Wissenschaftler fanden heraus, dass PAN für Pflanzen 10- bis 50-mal giftiger als Ozon ist und ein starkes Augenreizmittel darstellt.

Entstehung von photochemischem Smog

Damit photochemischer Smog entstehen kann, müssen mehrere chemische Reaktionen zwischen Stickoxiden, VOCs und Sonnenlicht stattfinden. Obwohl photochemischer Smog das Ergebnis einer Reihe komplexer chemischer Reaktionen ist, kann er durch ein einfaches Beispiel veranschaulicht werden, das mit starkem Verkehr während der Morgenfahrt beginnt. Die Nebenprodukte der kraftstoffverbrennenden Fahrzeuge, Stickoxide und VOCs, werden in den Abgasen der Fahrzeuge emittiert. Die Stickoxide und VOCs reagieren schnell zu Stickstoffdioxid (NO2). Dann, im Laufe des Tages, wird das Sonnenlicht stärker und intensiver. Das Sonnenlicht reagiert mit dem Stickstoffdioxid (NO2) zu bodennahen Ozon. Das Stickstoffdioxid (NO2) reagiert auch mit VOCs zu PAN. Diese Kombination von giftigen Gasen bildet photochemischen Smog. Diese chemischen Reaktionen finden den ganzen Tag über statt, und der photochemische Smog nimmt unter den richtigen Umständen im Laufe des Tages zu und kann so schlimm werden, dass er die Sicht beeinträchtigt.