При взаимодействии атмосферными составляющими

до разложения 60% исходного количества примеси

(по данным ЕРА, США)

Особое внимание заслуживает фотохимический смог, в возникновении которого вносят вклад отдельные компоненты выхлопных газов автотранспорта.

Фотохимический смог, инициируемый солнечным светом, представляет собой желтовато-коричневатую дымку над городами, уменьшающую видимость, с наличием химических веществ, которые вызывают раздражение дыхательных путей и слезоточивость. Указанный цвет объясняется присутствием диоксида азота NO₂, а раздражение вызывают озон, алифатические альдегиды и органические нитраты.

Появление фотохимического смога инициируется сочетанием следующих факторов:

1) солнечный свет

2) оксиды азота NO_x

3) углеводороды

4) температура выше 18ºC

При этих значениях реакции происходят достаточно быстро для устойчивого формирования вредных веществ.

Известно, что ранним утром уровень загрязнения низкий. Концентрация NO и несгоревших углеводородов возрастает, когда люди отправляются на работу в автомашинах. С восходом солнца в утренние часы и увеличением интенсивности излучения, NO превращается в NO₂ и, соответственно, возрастает содержание озона и альдегидов. Последние достигают максимума в полдень, при наибольшей солнечной активности. Надо отметить, что концентрация NO_x падает после 10 часов утра и не возрастает снова во время вечернего транспортного пика.

Выбросы автомобилей служат причиной увеличения концентрации NO, которая затем окисляется в NO₂. Диоксид азота фотолизуется на солнечном свете, и эта реакция протекает тем быстрее, чем выше интенсивность фотонов. Происходит накопление «приземного» (в противоположность атмосферному) озона и его фотолиз ведет к формированию ОН. Выбросы автомашин также поставляют органические вещества (субстраты) реакций с OH; промежуточные и побочные продукты окисления этих веществ – такие, как альдегиды и органические нитриты, - являются компонентами смога, вызывающими раздражение слизистых оболочек. Многие из этих реакций зависят от температуры и поэтому в жаркое время года смог проявляется гораздо заметнее.

Впервые фотохимический смог зафиксирован в г. Лос-Анжелесе (штат Калифорния, США), обладающем своеобразным климатом. В городе с огромным числом автомобилей весьма часты температурные инверсии – до 260 дней в году. Инверсионный слой располагается на небольшой высоте, а интенсивность солнечной радиации в этом месте достаточно велика, поэтому явно выраженный фотохимический туман наблюдается здесь более 60 дней в году.

Все четыре условия фотохимического смога должны проявиться одновременно, поэтому место и время возникновения этого явления могут быть предсказаны. Так как именно автотранспорт поставляет NO_x и углеводороды, поэтому фотохимический смог – явление, характерное для больших, насыщенных автомобилями городов, особенно расположенных в низких широтах и в котлованах. Таковыми являются Нью-Йорк, Чикаго, Бостон, Детройт, Токио, Милан, Москва и др.

Следует подчеркнуть, что в густонаселенных районах Северной Америки, Европы возможен трансграничный перенос ЗВ. Так, причиной возникновения смога в Торонто (Канада) признаны выбросы автомобилей в соседних городах среднего Запада США. Россия (ее европейская территория) в качестве трансграничных загрязнений «получает» 129 тыс. тонн соединений серы из Германии, 128 тыс. тонн из Польши, 395 тыс. тонн – с Украины, в то же время Украина получает из России 37 тыс. тонн, Беларусь – 14 тыс. тонн и т.д. Трансграничные загрязнения в России составляют 48% от всей суммы выпадения серы на ее государственной территории.

Фотохимический туман сопровождается неприятным запахом, резко снижается видимость, у людей воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, возникает удушье, обостряются легочные заболевания, бронхиальная астма. Фотохимический туман вызывает коррозию металлов, растрескивание красок резиновых и синтетических изделий, портит одежду, нарушает работу транспорта.

Озон и ПАН (компоненты смога) особенно токсичны для растений. При концентрации 0,1 ppmv O₃ в воздухе даже астматики еще не испытывают раздражающего воздействия, в то время как скорость фотосинтеза у растений падает вдвое. Это очень серьезная проблема в южных сельскохозяйственных регионах, таких как Краснодарский край в России, Калифорния в США, центральная часть Таиланда, юго-запад Кореи, где развитое сельское хозяйство сочетается с развитой промышленностью и высокой плотностью населения, использующего большое количество автомобилей. Только в Калифорнии потери сельскохозяйственной продукции от таких газов, как O₃ и ПАН, оцениваются ежегодно в миллиарды долларов.