Кратко: окислительно‑восстановительные (redox) процессы в атмосфере под действием солнечного ультрафиолета приводят к генерации радикалов (OH, HO2, RO2) и к циклам превращения NO↔NO2, что обеспечивает нетто‑образование озона у поверхности и образование окисленных органических/неорганических продуктов, дающих фотохимический смог и аэрозоли.
Ключевые этапы и реакции (в сыром KaTeX):
- фотолиз нитрита/диоксида азота:
$${\text{NO}}_2+h\nu (\lambda <420\text{nm})\to \text{NO}+\text{O}{(}^{3}P)$$
- образование озона:
$$\text{O}{(}^{3}P)+{\text{O}}_2+M\to {\text{O}}_3+M$$
- «титрование» озона NO:
$$\text{NO}+{\text{O}}_3\to {\text{NO}}_2+{\text{O}}_2$$ (при отсутствии органики фотостатус поддерживает баланс и озон не накапливается)
- инициирование окисления летучих органических соединений (VOC) радикалом OH:
$$\text{RH}+\text{OH}\to \text{R}+{\text{H}}_2\text{O}$$ $$\text{R}+{\text{O}}_2\to {\text{RO}}_2$$
- пероксильные радикалы преобразуют NO в NO2 без уничтожения озона, что даёт чистое накопление O3:
$${\text{RO}}_2+\text{NO}\to \text{RO}+{\text{NO}}_2$$ $${\text{HO}}_2+\text{NO}\to \text{OH}+{\text{NO}}_2$$ В результате фотолиза NO2 снова даёт атом O и снова формируется O3 — нетто‑производство озона.
- образование вторичных окисленных продуктов и аэрозолей (SOA), а также стабилизированных нитратов (PAN):
$$\text{VOCs}\stackrel{OH/N{O}_x}{}\text{альдегиды, кетоны, органические нитраты, низковолатильные кислоты}\to \text{конденсация → SOA}$$ пример: пероксил ацетил нитрат (PAN) как переносчик NOx:
$${\text{CH}}_3{\text{C(O)O}}_2+{\text{NO}}_2\to \text{PAN}$$
Важнейшие реагенты и факторы:
- NOx ($\text{NO},{\text{NO}}_2$) — источник фотолиза и участник циклов NO↔NO2;
- VOCs (антропогенные: бензол, толуол, ксилолы, алканы; биогенные: изопрен, терпены) — поставляют RO2/HO2;
- радикалы OH, HO2, RO2 — режут VOC и переводят NO→NO2 без потребления O3;
- солнечное излучение (UV) — приводит к фотолизу ${\text{NO}}_2$ и образованию радикалов;
- вспомогательные газы/факторы: ${\text{O}}_2$, ${\text{H}}_2\text{O}$, ${\text{SO}}_2$ (окисление в сульфатные аэрозоли), высокая температура и застой воздуха (инверсия) усиливают смог.
Итог: при избытке NOx и VOC под солнечным светом переходит фотостатус в режим, где пероксильные радикалы превращают NO в NO2 без «титрования» озона, что даёт накопление озона у поверхности и образование окисленных продуктов (PAN, альдегиды, SOA) — фотохимический смог.