NO phản ứng với O3 hoặc RO2 tạo thành NO2 Năng lượng Mặt Trời NO2 + Ánh sáng → NO + O Oxi nguyên tử, HO và O3 phản ứng
với hydrocacbon sinh ra hydrocacbon tự do hoạt động
Oxi nguyên tử tác dụng với Oxi tạo ra Ozone
Hydrocacbon tự do tác dụng với NO2 tạo
thành PAN, aldehit, và những thành phần sương mù quang hóa khác
Gốc hydrocacbon tự do
Gốc hydrocacbon tự do
Dựa vào các nghiên cứu, người ta có thế kết luận rằng sương mù quang hóa được tổng hợp từ NO, NO2, HNO3, CO, các nitrat hữu cơ (PAN), O3 và các chất oxy hóa quang hóa. Vì thế, cơ chế hình thành nên sương mù quang hóa cũng là cơ chế hình thành nên các hợp chất trên, đồng thời đó là các điều kiện khiến các hợp chất này có thể tồn tại trong khí quyền. Trong điều kiện thích hợp, các hợp chất tham gia vào sự hinh thành sương mù quang hóa có thể tạo thành các hạt nhân hình thành nên aerosols.
- Sự quang phân của NO2 khởi đầu cho sự hình thành sương mù quang hóa. NO, dạng chiếm ưu thế (về lượng) của NOx phản ứng với O2 để tạo thành NO2. Lượng nhỏ NO2 này gây ra các phản ứng tiếp theo thông qua sự phân hủy của nó, hình thành nên chu trình quang phân NO2.
NO2 + hv → NO + O
- Ở đây hv kí hiệu thay cho một photon năng lượng bị hấp thụ bởi nito oxit, gây ra sự phân hủy NO2 thành NO và O, nguyên tử oxy được giải phóng phản ứng với phân tử O2 để tạo ra ozone.
O + O2 + M → O3 + M
- M là một phân tử thứ 3 (thông thường là O2 hay N2 vì chúng có nhiều trong không khí) hấp thụ năng lượng thừa từ phản ứng để ngăn chặn phản ứng phân hủy O3 thành O và O2.
- Ozone sinh ra phản ứng với phân tử NO để tái sản sinh ra NO2 và phân tử O2. NO (g) + O3 (g) → NO2 (g) + O2 (g)
- Khi tỉ lệ giữa NO2 và NO lớn hơn 3 thì phản ứng hình thành ozone là phản ứng chủ đạo. Nếu tỉ lệ này nhỏ hơn 3 thì phản ứng phân hủy ozone giữ vai trò chủ đạo và giữ cho nồng độ ozone dưới mức nguy hại.
- Phản ứng của hydrocacbon với NO và O2 sản sinh ra NO2 cũng xảy ra dưới ánh sáng Mặt Trời, làm tăng tỉ lệ giữa NO2 và NO.
- NO2, O2 và hydrocacbon phản ứng với nhau dưới điều kiện ảnh sáng Mặt Trời sản sinh ra peroxyacetylnitrate – PAN (CH3CO-OO-NO2)
NO2 (g) + O2 (g) + hydrocacbons → CH3CO-OO-NO2
- Nhưng việc thải ra một lượng lớn NOx, CO, các hợp chất cacbonyl và các hydrocacbon bởi các nguồn nhân tạo đã phá vỡ chu trình quang phân, cái mà không làm cho nồng độ của NO2 và O3 trong không khí tăng lên nếu như không bị phá vỡ. CO và hydrocacbons, thông qua phản ứng của chúng với các gốc hydroxyl thêm vào đó là sự quang phân của các hợp chất cacbonyl, 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.
3.2 Các điều kiện để hình thành sương mù quang hóa.