SMO
G

Źródło:

http://www.epa.gov
/air/

visibility/index.ht
ml

Great Smoky Mountains
National Park

SMOG

=

SMO

KE + F

OG

Smog – utrzymujące się nad terenami wielkich miast i centrów
przemysłowych zanieczyszczenia atmosferyczne zawierające:

- składniki pierwotne (pyły, gazy),

- produkty fotochemicznych i chemicznych przemian
składników pierwotnych

Smog tworzy się w warunkach inwersji temperatury przy słabej
wymianie powietrza (brak wiatru lub niska prędkość wiatru).

Pierwsze obserwacje smogu – 1930 (dolina Mozy, Belgia)

Smog w Londynie; fotografia z:

http://www.met-office.gov.uk/education/

historic/smog.html

Ponad 4000 zgonów
wiąże się ze smogiem
w Londynie w grudniu
1952. Według niektó-
rych ocen liczba
przedwczesnych zgonów
w okresie od grudnia
1952 do lutego 1953
wyniosła 12000 osób.

Wykres z:

http://www.met-office

gov.uk/education/
historic/smog.html

SMOG LONDYŃSKI (SIARCZANOWY)

POWSTAJE GŁÓWNIE PRZY SPALANIU WĘGLA
(PRODUKCJA ENERGII I CIEPŁA W DUŻYCH MIASTACH)

SMOG SIARCZANOWY NAJCZĘŚCIEJ POWSTAJE W OKRESACH
ZIMOWYCH I NOCĄ
W WIELU KRAJACH ZNACZENIE SMOGU TEGO TYPU
JEST OBECNIE ZNACZNIE ZREDUKOWANE

Mechanizm powstawania smogu londyńskiego (siarczanowego)

Przy spalaniu węgla powstaje CO

2

– C(s) + O

2

(g)  CO

2

(g)

Gdy ograniczony jest dopływ tlenu powstaje CO
– 2C(s) + O

2

(g)  2CO(g)

– (CO jest silnie toksyczny; blokuje transport O

2

we krwi)

Gdy dopływ tlenu jest jeszcze bardziej ograniczony można otrzymać
węgiel, tzn. sadzę 

Przy spalaniu węgla powstaje też SO

2

(udział pirytu, innych siarczków, siarczanów)
– S(s) + O

2

(g)  SO

2

(g)

SO

2

reaguje z tlenem ==> SO

3

– 2SO

2

(g) + O

2

(g)  2SO

3

(g)

– SO

3

reaguje z wodą ==> kwas siarkowy

Smog londyński zawiera też niespalone cząstki węgla (sadze)

pH aerozolu w Londynie podczas wielkiego smogu (1952)
wynosiło 1.6

Zawartość siarki w paliwach (z: Andrews i in., 2000)

Paliwo

Zawartość siarki (% wag.)

Węgiel

0.2 – 7.0

Paliwa płynne

0.5 – 4.0

Koks

1.5 – 2.5

Paliwo Diesla

0.3 – 0.9

Ropa naftowa

0.1

Nafta

0.2

Drewna

znikoma

Gaz ziemny

znikoma

Alarm smogowy w Duisburgu, 1985

(z: http://www.deutsches-museum.de/ausstell/dauer/umwelt/)

Nowy Jork przed i w trakcie smogu fotochemicznego

(fotografie z: http://hk.geocities.com)

Smog fotochemiczny
nad Los Angeles,
maj 1972
(fot. Gene Daniels;
z:

http://www.epa.gov

/history/photos/p06.htm

Stężenia ozonu
powyżej 600 g/m

3

z: http://www.gios.gov.pl/
raport/1web/index.html

Smog fotochemiczny w Los Angeles, maj 1972

Z: Pickering & Owen, 1995

Smog nad Atenami

(z: http://www.fdl.uea.ac.uk/airpol/modules/typology.asp)

SMOG LOS ANGELES (SMOG FOTOCHEMICZNY)
 

NAJCZĘSTSZY WE WSPÓŁCZESNYCH DUŻYCH MIASTACH

PIERWOTNYM ŹRÓDŁEM SĄ SPALINY SAMOCHODOWE I/LUB
PRODUKTY SPALANIA PALIW PŁYNNYCH (NO, WĘGLOWODORY)

Istotna jest wysoka koncentracja fotoutleniaczy
(np. ozon, tlenki azotu) w atmosferze.

Smog fotochemiczny określany jest również
terminem
smogu letniego.
W Europie najwyższe stężenia średnie godzinne
ozonu - do 520 g/m

3

notowane były na Wyspach

Brytyjskich, a w Ameryce Północnej - w Kalifornii,
gdzie przekraczały poziom 660 g/m

3

.

Mechanizm powstawania smogu typu Los Angeles
(fotochemicznego)
 

Azot i tlen w silniku samochodowym reagują tworząc NO
W wysokiej temperaturze płomienia molekuły składników powietrza
mogą ulec rozbiciu i stosunkowo bierna cząsteczka N

2

wchodzi

w reakcję
- O(g) + N

2

(g)  NO(g) + N(g)

- N(g) + O2(g)  NO(g) + O(g); czyli w sumie:
– N

2

(g) + O

2

(g)  2NO(g)

 
NO powoli reaguje tworząc NO

2

(brązowy gaz)

– 2NO(g) + O

2

(g)  2NO

2

(g)

Brązowy gaz jest substancją absorbującą światło, aktywną pod
względem fotochemicznym i ulegającą dysocjacji
 

Mechanizm powstawania smogu typu Los Angeles
(fotochemicznego)
 

Podczas słonecznego dnia w wyniku reakcji fotochemicznej
powstaje O

– NO

2

(g) + h  NO(g) + O

  
Rodnik ten jest silnie reaktywny
– O + O

2

(g)  O

3

(g) (ozon)

Ozon nie jest emitowany – jest zanieczyszczeniem wtórnym
 

Mechanizm powstawania smogu typu Los Angeles
(fotochemicznego)

Rodniki tlenowe mogą reagować z niespalonymi węglowodorami
emitowanymi z silników samochodowych
– O + C

n

H

m

 aldehydy

Np.: 

CH

4

(g) + 2O

2

(g) + 2NO(g)  H

2

O(g) + HCHO(g) + 2NO

2

(g)

aldehyd mrówkowy

Ozon może reagować z NO

2

i węglowodorami

 O

3

+ C

n

H

m

+ NO

2

 PAN (peroxyacetylnitrate - azotan nadtlenku

acetylu [azotan nadtlenooctowy]– substancja silnie drażniąca)

h

ZWALCZANIE SMOGU FOTOCHEMICZNEGO

Stosowanie katalizatorów w silnikach samochodowych
 - eliminacja CO i węglowodorów (~1971)
- eliminacja CO, węglowodorów, NO, NO

2

(~1981)

Stężenia ozonu zmieniają się cyklicznie
w okresie doby, tygodnia i roku.

Na ich poziom największy wpływ mają
warunki meteorologiczne (zwłaszcza
natężenie promieniowania słonecznego i
temperatura powietrza) oraz zmiany
natężenia emisji i stężeń tlenków azotu i
węglowodorów, zależne przede wszystkim od
intensywności ruchu pojazdów.

Pasadena;
U góry – smog
U dołu – bez smogu
(z:

http://www.smogcheck

.

ca.gov)

 

                                                                                          

                                                   

SMOG - BEJGIN

Źródło:

http://www.bbc.co.uk/polish/special_

disposable_planet/img4.shtml

Porównanie smogu w Los Angeles i w Londynie

(z: Andrews i in., 2000)

Cecha

Los Angeles

Londyn

Temperatura powietrza

24-32

o

C

-1 - +4

o

C

Wilgotność względna

<70%

85% (+mgła)

Prędkość wiatru

<3 ms

-1

cisza

Widzialność

<0.8-1.6 km

<30m

Miesiąc najczęstszego

sierpień-

grudzień-

występowania

wrzesień

styczeń

Główne paliwa

ropa naftowa

węgiel i produkty

przerobu ropy

Główne składniki

O

3

, NO, NO

2

, CO

cząstki stałe, CO,
związki S

Rodzaj reakcji chemicznej

utlenianie

redukcja

Pora największego nasilenia południe

wczesny ranek

Wpływ na zdrowie

podrażnienie oczu

podrażnienie
oskrzeli, kaszel

Najważniejsze obserwowane

objawy

PAN

SO

2

/dym