Smog Fotoquímico: Formación, Contaminantes y Reacciones
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Smog Fotoquímico
Se denomina smog fotoquímico a la contaminación del aire, principalmente en áreas urbanas, por ozono originado por reacciones fotoquímicas, y otros compuestos. Como resultado se observa una atmósfera de un color marrón rojizo. El ozono es un compuesto oxidante y tóxico que puede provocar en el ser humano problemas respiratorios. Este tipo de smog se describió por primera vez en Los Ángeles en los años 40. Se suele dar en ciudades con bastante tráfico, cálidas y soleadas y con poco movimiento de masas de aire.
Contaminantes del Smog Fotoquímico
Los principales contaminantes primarios son los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles.
El monóxido de nitrógeno (u óxido nítrico) se forma cuando el oxígeno y el nitrógeno atmosféricos reaccionan a altas temperaturas -esta reacción se da, por ejemplo, en los motores de combustión de los automóviles.
Sin embargo, el óxido nítrico es una molécula altamente inestable en el aire ya que se oxida rápidamente en presencia de oxígeno convirtiéndose en dióxido de nitrógeno según la reacción:
Entre los compuestos orgánicos volátiles (COVs) se encuentran los hidrocarburos no quemados que pueden ser emitidos también por vehículos, así como disolventes o combustibles que se pueden evaporar fácilmente. También éstos pueden provenir de zonas arbóreas, al emitirse de forma natural hidrocarburos, principalmente isopreno, pineno y limoneno.
Los contaminantes secundarios, formados a partir de los anteriores, a través de una serie compleja de reacciones propiciadas por la radiación solar, son el ozono, el HNO3, el nitrato de peroxiacilo (PAN) y otros compuestos.
Reacciones Químicas en la Formación del Smog Fotoquímico
Durante el día el dióxido de nitrógeno se disocia en monóxido de nitrógeno y radicales oxígeno:
NO2 + hν → NO + O·
El O· se combina con oxígeno molecular generando ozono:
O· + O2 → O3
En ausencia de COVs este ozono oxida al monóxido de nitrógeno de la etapa anterior:
O3 + NO → O2 + NO2
Pero en presencia de COVs, éstos se transforman en radicales peroxi que a su vez oxidan al NO:
ROO· + NO → RO· + NO2
De esta forma el NO no está disponible para reaccionar con el ozono y éste se acumula en la atmósfera.
Muchos de los radicales RO· generados terminan formando aldehídos. Éstos, cuando la concentración de NO es baja (conforme avanza el día), pueden reaccionar con NO2 dando lugar a compuestos del tipo RCOOONO2 (cuando R es un metilo se denomina peróxido de acetilnitrato, PAN, un compuesto tóxico).
La formación del HNO3 se produce al final del día por reacción del NO2 con radicales oxhidrilo:
NO2 + OH· → HNO3
Durante la noche los radicales OH· pueden reaccionar con el NO dando ácido nitroso, que se disocia en presencia de luz, pero es estable durante la noche.
OH· + NO → HONO
HONO + hν → OH· + NO
Durante la noche las reacciones de smog fotoquímico se ven muy reducidas al necesitar la luz para funcionar, aunque éstas pueden continuar a través de otros compuestos.