Formazione dello Smog Fotochimico

La formazione dello smog fotochimico consiste in una sterminata serie di reazioni che possono dar luogo a centinaia di composti diversi. In ogni caso per meglio comprendere molti meccanismi che regolano questo complesso fenomeno è bene focalizzare l’attenzione su poche reazioni fondamentali.

In genere, le condizioni che comportano il manifestarsi dello smog fotochimico si innescano durante il traffico di prima mattina quando le emissioni degli scarichi degli autoveicoli delle persone che vanno al lavoro contribuiscono all’aumento della presenza in atmosfera di idrocarburi e ossidi di azoto (monossido e biossido).
L’azione della luce del sole causa allo stesso tempo la fotolisi del biossido di azoto in monossido di azoto e un radicale ossigeno (NO2+luce del sole —> NO+O). Questa reazione avviene molto più velocemente man mano che aumenta l’irraggiamento solare.
Gli atomi di ossigeno che si formano nel corso di questa reazione possono poi reagire con le molecole di ossigeno presenti nell’aria per produrre l’ozono, incrementando così i livelli di ozono a livello del suolo (O+O2 —> O3).
L’ozono a sua volta può reagire con l’ossido nitrico per produrre biossido di azoto e ossigeno (O3+NO —> NO2+O2).
Queste tre reazioni costituiscono il cosiddetto ciclo fotostazionario dell’ozono e, di per sé, mantengono la concentrazione dell’ozono ad un livello stabile e non inquinante tramite un equilibrio dinamico. Il ciclo fotostazionario avviene solamente in presenza della luce del sole, di notte l’ozono viene infatti consumato nel corso di altri processi.

L’ozono può anche degradarsi per azione della luce UV e, assieme ad altre sostanze presenti nell’aria (come l’acido nitroso e la formaldeide) subisce fotolisi in un processo che comporta la produzione di radicali ossidrile (OH). I radicali OH reagiscono con gli idrocarburi volatili e gli ossidi di azoto presenti nelle emissioni di scarico degli autoveicoli formando varie sostanze come le aldeidi, i nitrati organici e gli idrocarburi ossidati (ROx). Gli ROx possono reagire con il monossido di azoto provocando l'aumento della concentrazione di biossido di azoto (NO+ROx —> NO2 + altri prodotti). La formazione di biossido di azoto tramite una via che non implica la rimozione dell’ozono troposferico (tipica del ciclo fotostazionario), fa sì che la concentrazione dell’ozono aumenti, fino al raggiungimento di valori che possono risultare tossici. Parte del biossido di azoto può reagire con vari idrocarburi volatili per formare composti chimici tossici come il perossiacetil nitrato (PAN).
Il risultato di tutte queste reazioni consiste in quello che viene definito smog fotochimico. Man mano che compare lo smog, la visibilità diminuisce per l’effetto di deviazione della luce provocato dagli aerosol che si formano.