Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
» 光化学スモッグ

光化学スモッグ

1950
1950年の光化学スモッグの影響を描いた、大気化学を強調した都市の街並み。.

(画像はイメージです)

光化学スモッグは、太陽光、窒素酸化物(NOx)、揮発性有機化合物(VOC)が関与する複雑な一連の反応によって形成されます。このプロセスは、太陽光が二酸化窒素([latex]NO_2[/latex])を一酸化窒素(NO)と酸素原子(O)に分解することから始まります。この遊離酸素原子は、分子状酸素([latex]O_2[/latex])と結合して、スモッグの主要成分である地上オゾン([latex]O_3[/latex])を形成します。

The formation of photochemical smog is a cyclical process driven by solar radiation. The cycle begins in the morning rush hour, when vehicles emit large quantities of nitrogen oxides (NOx) and volatile organic compounds (VOCs). Sunlight’s ultraviolet (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.

VOCs react with hydroxyl radicals (OH) in the atmosphere to form peroxy radicals ([latex]RO_2[/latex]). These peroxy radicals are highly effective at oxidizing NO to [latex]NO_2[/latex] without consuming an ozone molecule: [latex]RO_2 + NO \rightarrow RO + NO_2[/latex]. This reaction rapidly regenerates [latex]NO_2[/latex], which can then be photolyzed again to produce more ozone, while also preventing NO from depleting the existing ozone. This leads to a net accumulation of ozone throughout the day, with concentrations typically peaking in the afternoon. The complex mixture also includes other harmful secondary pollutants like peroxyacetyl nitrate (PAN), aldehydes, and nitric acid, creating the characteristic hazy, irritant-laden air known as smog.

UNESCO Nomenclature: 2501
大気科学

タイプ

化学プロセス

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 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
  • arie jan haagen-smit’s research linking ozone to plant damage in los angeles

アプリケーション

  • 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

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

ボットによるトラフィック(現在1日あたり4万件以上)を排除するため、このコンテンツはコミュニティメンバー限定となっています。
> ログイン < または > 登録 < (100%無料)でこれにアクセスできます。他のすべての制限付きコンテンツとツールも同様です。

Related to: photochemical smog, ground-level ozone, nitrogen oxides, volatile organic compounds, VOC, NOX, sunlight, atmospheric chemistry, secondary pollutant, peroxyacetyl nitrate.

歴史的背景

光化学スモッグ

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

関連する発明、革新、および技術原理

フルサイズの画像とダウンロードは、登録会員のみが100%無料で利用できます。