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Smog fotoquímico

1950
Escena de calle urbana que muestra los efectos del smog fotoquímico en 1950, destacando la química atmosférica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El smog fotoquímico se forma mediante una compleja serie de reacciones en las que intervienen la luz solar, los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles (COV). El proceso se inicia cuando la luz solar divide el dióxido de nitrógeno ([latex]NO_2[/latex]) en óxido nítrico (NO) y un átomo de oxígeno (O). Este átomo de oxígeno libre se combina con el oxígeno molecular ([latex]O_2[/latex]) para formar ozono troposférico ([latex]O_3[/latex]), uno de los principales componentes del smog.

La formación de smog fotoquímico es un proceso cíclico impulsado por la radiación solar. El ciclo comienza en la hora punta de la mañana, cuando los vehículos emiten grandes cantidades de óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (COV). La luz solar ultravioleta (UV) radiation provides the energy for the initial key reaction: the photolysis of nitrogen dioxide ([latex]NO_2 \\xrightarrow{h\nu} NO + O[/latex]). The highly reactive atomic oxygen (O) then quickly combines with diatomic oxygen ([latex]O_2[/latex]) to form ozone ([latex]O_3[/latex]): [latex]O + O_2 \\rightarrow O_3[/latex]. Normally, this ozone would be destroyed by reacting with the nitric oxide (NO) produced in the first step, reforming [latex]NO_2[/latex] and [latex]O_2[/latex] in a null cycle. However, the presence of VOCs disrupts this balance.

Los COV reaccionan con los radicales hidroxilo (OH) en la atmósfera para formar radicales peroxídicos ([latex]RO_2[/latex]). Estos radicales peroxídicos son muy eficaces para oxidar el NO a [latex]NO_2[/latex] sin consumir una molécula de ozono: [latex]RO_2 + NO \\rightarrow RO + NO_2[/latex]. Esta reacción regenera rápidamente [latex]NO_2[/latex], que puede fotolizarse de nuevo para producir más ozono, al tiempo que evita que el NO agote el ozono existente. Esto conduce a una acumulación neta de ozono a lo largo del día, con concentraciones que suelen alcanzar su punto máximo por la tarde. La compleja mezcla también incluye otros contaminantes secundarios nocivos como el nitrato de peroxiaacetilo (PAN), aldehídos y ácido nítrico, creando el característico aire brumoso e irritante conocido como smog.

UNESCO Nomenclature: 2501
- Ciencias atmosféricas

Tipo

Proceso químico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • discovery of ozone by christian friedrich schönbein
  • understanding of chemical kinetics and reaction mechanisms
  • development of the internal combustion engine and widespread use of automobiles
  • identification of volatile organic compounds and nitrogen oxides as pollutants
  • la investigacion de arie jan haagen-smit relaciona el ozono con los danos vegetales en los angeles

Aplicaciones

  • formulation of low-voc paints, solvents, and consumer products
  • vehicle emission standards (e.g., euro standards, us epa standards)
  • air quality forecasting models that predict high ozone days
  • vapor recovery systems at gasoline stations
  • development of alternative fuel vehicles with lower nox and voc emissions

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • photocatalytic building materials that break down nox and vocs on their surface
  • urban planning algorithms that optimize traffic flow to minimize emission hotspots
  • zumbido swarms that release ozone-neutralizing agents during high-smog events
  • personal wearable sensors that provide real-time alerts for high ozone and voc exposure
  • genetically modified plants with enhanced capacity to absorb vocs and nox
  • solar-powered urban air purifiers using advanced filtration and catalytic conversion
  • ai systems to identify and report industrial voc leaks from satellite imagery
  • development of voc-free manufacturing processes using supercritical co2 as a solvent
  • smart ventilation systems for buildings that automatically close intakes during smog peaks
  • bioreactors using algae to capture and metabolize components of smog
Relacionado con: smog fotoquímico, ozono troposférico, óxidos de nitrógeno, compuestos orgánicos volátiles, COV, NOX, luz solar, química atmosférica, contaminante secundario, nitrato de peroxiaacetilo.

Contexto histórico

Smog fotoquímico

1912
1940
1940
1950
1950
1960
1970
1910
1940
1940
1946
1950
1960
1970
1970

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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