Hiện tượng sương mù quang hóa là gì?
Cập nhật: 18/06/2009 10:53:43 SA
Kích thước
phông
Trong cái oi ả mấy ngày qua, Hà Nội và một số tỉnh, thành miền Bắc bị bao phủ bởi một
màn sương khói mờ ảo khiến bầu không khí càng trở nên ngột ngạt, khó chịu. Tìm câu trả
lời cho việc xuất hiện màn sương lạ này, nhiều người cho rằng đó là do bà con nông dân
đốt rơm rạ. Nhưng cũng có ý kiến nghi vấn, có thể do sương mù quang hóa gây ra, hoặc do
cả hai yếu tố trên kết hợp lại mà thành... Mặc dù chưa có câu trả lời rõ ràng, song nhân câu
chuyện này, xin giới thiệu với bạn đọc một vài thông tin về hiện tượng sương mù quang
hóa.
Trước hết, cần khẳng định sương mù quang hóa là một dạng ô nhiễm không khí có thể gây
nên những hệ quả nghiêm trọng đối với con người và sinh vật.
Theo các nhà khoa học và nghiên cứu, nguyên nhân làm tăng ô nhiễm không khí trong suốt
3 thế kỉ qua được bắt đầu từ khi có sự bùng nổ của cuộc Cách mạng công nghiệp, mà điểm
bắn phát súng đầu tiên ấy là nước Anh.
Vào thời kỳ trước năm 1950, than là nhiên liệu được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất cho
sản xuất năng lượng, giao thông, nấu ăn…Quá trình đó đã tạo ra khói và SO2 và khi gặp
điều kiện thuận lợi, kết hợp với sương mù tạo thành sương mù công nghiệp (Industrial
Smog). Khi ở nồng độ cao, sương mù công nghiệp sẽ gây nguy hiểm cho con người và sinh
vật. Sự kiện sương mù công nghiệp dày đặc và kéo dài ở London (Anh) vào năm 1952 đã
giết chết ít nhất 4000 người trong vòng 4 ngày, là một thảm họa kinh hoàng đối với nhân
loại.
Từ đó đến nay, trải qua nhiều thập kỷ với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, việc sử dụng
than đá làm nhiên liệu đã giảm đáng kể, thay vào đó là các loại nhiên liệu như năng lượng
hạt nhân, thủy điện, nhiên liệu hóa thạch, năng lượng mới…đã làm giảm đáng kể hiện
tượng sương mù công nghiệp. Song, việc sử dụng nhiều xăng dầu, gas lại gây ra nguy cơ ô
nhiễm không khí khác, đó là hiện tượng sương mù quang hóa (Photochemical
Smog).
Các thành phần chính hình thành nên sương mù quang hóa (Ảnh mô phỏng theo mô hình
của Richard Foust - GS về Hóa học và môi trường của Đại học Bắc Arizona)

than đá có thể kết hợp với sương mù để hình thành nên dạng gọi là “sương mù
công nghiệp” (industrial smog). Ở nồng độ cao, sương mù công nghiệp có thể
rất độc đối với con người và các sinh vật sống khác. London là thành phố nổi
tiếng thế giói về sương mù công nghiệp. Sự kiện sương mù London nổi tiếng
nhất xảy ra vào tháng 12/1952, khi đó sương mù dày đặc kéo dài trong 5 ngày
đã tạo ra bầu không khi độc hại và làm chết khoảng 400 người. Ngày nay, việc
sử dụng nhiên liệu hóa thạch, năng luợng hạt nhân, và thủy điện thay vì than đá
đã làm giảm đáng kể sự xuất hiện của sương mù công nghiệp. Tuy nhiên, việc
đốt các nhiên liệu hóa thạch như gas, xăng dầu có thể gây ra một vấn đề ô
nhiễm không khí khác là hiện tượng sương mù quang hóa.
1. Sương mù thông thường
Sương mù là hiện tượng hơi nước ngưng tụ thành các hạt nhỏ li ti trong lớp
không khí sát mặt đất, làm giảm tầm nhìn ngang xuống dưới 1 km. Nó giống
như mây thấp nhưng khác ở chỗ sương mù tiếp xúc trực tiếp với bề mặt đất,
còn mây thấp không tiếp súc với bề mặt đất mà cách mặt đất một khoảng cách
được gọi là độ cao chân mây. Chính vì thế người ta xếp sương mù vào họ mây
thấp.
2. Định nghĩa sương mù quang hóa
Từ lâu, trong các nghiên cứu về môi trường, các nhà khoa học thế giới đã miêu
tả một hiện tượng ô nhiễm không khí đặc biệt, dưới tên gọi smog - sương khói
(ghép hai từ tiếng Anh fog - sương mù và smoke - khói). Theo đó, smog được
định nghĩa là "lớp mù quang hóa gây ra bởi sự tương tác giữa bức xạ cực tím
của mặt trời và bầu khí quyển bị ô nhiễm bởi các hydrocarbon và ôxít nitrogen
thoát ra từ khí thải động cơ”.
Sương mù quang hóa là một dạng ô nhiễm không khí sinh ra khi ánh sáng mặt
trời tác dụng lên khí thải động cơ xe máy, khí thải công nghiệp… để hình thành
nên những vật chất như ozone, aldehit và peroxyacetylnitrate (PAN).
Sương mù quang hóa xảy ra ở tầng đối lưu của khí quyển – nơi tập trung phần
lớn các chất khí gây ô nhiễm : NOx, các hợp chất VOCs (Volatile Organic
Compounds)…

của NO2 và O3 trong không khí tăng lên nếu như không bị phá vỡ. CO và
hydrocarbons, thông qua phản ứng của chúng với các góc hydroxyl thêm vào
đó là sự quang phân của các hợp chất carbonyl, phá hủy chu trình quang phân
thông thường thông qua việc hình thành các gốc peroxyl. Các gốc peroxyl này
ngăn chặn phản ứng giữa O3 và NO, vì vậy làm kết thúc chu trình và làm tích
tụ O3 trong không khí.
Hình : Sơ đồ hình thành sương mù quang hóa. II. Các điều kiện để hình thành
sương mù quang hóa
1. Các chất gây ra sương mù quang hóa
Phải có nguồn tạo ra các nitơ oxit (NOx) và các hợp chất hữu cơ dễ bay¬ hơi
(VOCs).
(Việc định nghĩa VOCs (Volatile Organic Compounds) là gì được bàn cãi rất
nhiều và cũng có nhiều định nghĩa khác nhau. VOC được tạm gọi là "những
chất hóa học phản ứng được với nitơ oxit trong khí quyển, dưới tác dụng của tia
cực tím (của ánh nắng) tạo thành sương mù. Trong sương mù đó có chứa ozon
(O3), alđehyt, peoxyt axetyl nitrat và một lượng nhỏ các chất oxy hóa. Phản
ứng quang hóa học dưới tác dụng của nitơ oxit phân hủy dung môi hữu cơ tạo
ra những tác nhân oxy hóa: VOC + ánh sáng + NO2 + O2 → O3 + NO + CO2
+ H2)
Nồng độ cao của hai chất này trong không khí có liên quan đến quᬠtrình
công nghiệp hóa và quá trình vận chuyển.
Quá trình công nghiệp hóa và quá trình vận chuỵển tạo ra những chất ô¬
nhiễm này thông qua việc đốt nhiên liệu hóa thạch.
2. Thời gian trong ngày
Thời gian trong ngày là một yếu tố rất quan trọng về lượng sương mù quang
hóa xuất hiện:
Vào lúc sáng sớm, giao thông làm tăng lượng thải của các oxit nitơ và♣ VOCs
khi chúng ta lái xe đi làm.
Vào khoảng giữa buổi sáng, lượng xe cộ lưu thông giảm, các oxit nitơ♣ và
VOCs bắt đầu phản ứng và hình thành NO2, làm tăng nồng độ của nó.

Cường độ của hiệu ứng đảo nhiệt thay đổi trong ngày hoặc hàng ngày. Các
nguyên nhân hiệu ứng đảo nhiệt:
Có nhiều máy móc hơn trong thành phố: Lượng nhiệt toả ra tại các thành♣ phố
rất cao. Chúng có nguồn gốc từ máy điều hoà nhiệt độ, đốt nhiên liệu, hệ thống
sưởi ấm và xe cộ. Tất cả đều được thải ra các khu phố. Tác động của những
loại máy móc này cùng với việc sưởi ấm các toà nhà có tác động lớn hơn nhiều
tới nhiệt độ vào mùa đông. Nhiệt toả ra từ toà nhà có thể chiếm tới 10% hiệu
ứng đảo nhiệt.
Các bề mặt tối: Thường có các bề mặt tối, chủ yếu là nhựa đường trên♣ mái
nhà, mặt đường và bãi đỗ xe, hấp thụ nhiều ánh sáng mặt trời hơn chứ không
phải bức xạ chúng trở lại không gian.
Hiệu ứng hẽm núi: Các toà nhà đối mặt với nhau và bức xạ theo chiều♣ ngang.
Do vậy, nếu đứng trên phố, chúng ta sẽ hấp thụ nhiệt từ các toà nhà đó. Hiệu
ứng này là lớn nhất vào ban đêm.
Ít nhiệt ngầm hơn: Khi nước được hút khỏi đất và bốc hơi khỏi lá cây,♣ nhiều
năng lượng được hấp thụ dưới dạng nhiệt bốc hơi ngầm. Tại các thành phố, có
ít nhiệt ngầm được hấp thụ do có ít cây cối, đặc biệt là tại khu vực trung tâm.
Có ít gió hơn: Thường thì trong các thành phố có ít gió hơn do các toà♣ nhà
chắn gió. Toà nhà làm cho nhiệt do thành phố tạo ra không bị cuốn đi.
4. Địa hình:
Địa hình cũng là một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến mức độ nghiêm
trọng của hiện tượng sương mù quang hóa. Các khu vực dân cư tập trung trong
các thung lũng thì dễ bị ảnh hưởng bởi sương mù quang hóa hơn vì những đồi
núi bao quanh họ có khuynh hướng làm giảm dòng không khí do đó làm tăng
nồng độ các chất gây ô nhiễm. Thêm vào đó, các thung lũng thường nhạy cảm
với sương mù quang hóa vì sự đảo nhiệt tương đối mạnh có thể phát triển
thường xuyên trong những khu vực này.
III. Các ảnh hưởng của sương mù quang hóa
Sương mù quang hóa làm giảm tầm nhìn, gây nên những tác động có hại đối
với sức khỏe của con người, gây hại cho cây trồng và làm hao mòn nhiều loại