Лондонський cмог — первинне забруднення

Забруднення повітря міст відбувається в основному в результаті процесів згорання. В давнину такі міста, як імператорский Рим, відчували проблеми внаслідок забруднень, пов'язаних з деревним димом. Проте саме перехід до спвлювання викопного палива викликав швидкий розвиток проблем, обумовлених забрудненням повітря. Жителі Лондона спалювали вугілля з XIII століття. Неспокій і бажання відрегулювати цей процес виникли майже відразу ж внаслідок відчутного і вельми дивного запаху. Жителі середньовічного Лондона вважали, що з цим запахом могли бути зв'язані захворювання.

Паливо зазвичай складається з вуглеводнів, за виключенням, в основному екзотичних застосувань, таких, як ракетна промисловість, де іноді використовуються азот, алюміній і навіть берилій. Звичайний процес згорання описується рівнянням:

«4СН» + 5О₂ = 4СО₂ + 2Н₂О

Цей процес не справляє враження особливо небезпечного, оскільки ні СО₂, ні вода не є дуже токсичними. Розглянемо, проте, ситуацію, коли в процесі спалювання має місце недолік кисню, що може бути всередині двигуна або печі. Тепер рівняння можна записати так:

«4СН» + 3О₂ = 4СО + 2Н₂О

Тут утворюється оксид вуглецю (ІІ), отруйний газ. Якщо кисню ще менше, можна отримати вуглець (тобто саджу):

«4СН» + О₂ = 4С + 2Н₂О

При низьких температурах і у випадках відносно невеликої кількості О₂ реакції піролізу можуть викликати зміну в розташуванні атомів, що приводять до утворення поліциклічних ароматичних вуглеводнів в процесі спалювання . Найсумніше відомий — бензо(а) пірен.

Крім того, забруднення повітря можуть викликати речовини, що входять до складу палива. Найвищий вміст домішок у викопному паливі представлені сіркою, частково представлена у вигляді мінералу піриту. У деякому вугіллі може міститися до 6% сірки, яка перетворюється при спалюванні в SO₂:

4FeS₂ + 11О₂ = 8SО₂ + 2Fe₂О₃.

У паливі присутні і інші домішки, але сірка завжди вважається найтиповішим забруднювачем повітря міст.

Якщо розглянути склад різних палив, видно, що вони містять сильно варіюючі кількості сірки. Найбільший зміст сірки знайдений у вугіллі і пальним мастилах. Ці види палива використовуються в таких стаціонарних джерелах як - печах, котельнях, парових турбінах і електростанціях.

Сірчане забруднення і, звичайно, дим в атмосфері міст обумовлені, перш за все, стаціонарними джерелами. Сажу також пов'язують, в основному, із стаціонарними джерелами. Для багатьох людей SО₂ і сажа стали втіленням проблем, пов'язаних із забрудненням повітря міст. Сажа і S0₂ являються, очевидно, первинними забруднювачами, оскільки вони утворюються прямим шляхом з добре відомого забруднюючого джерела і проникають в атмосферу в цій формі.

Класичні випадки забруднення повітря в Лондоні мали місце взимку в умовах вогкості і туману. Використання палива було максимальним, і повітря було практично нерухомим. Одночасна присутність туману (англ. fog) і диму (англ. smoke) привела до виникнення слова «смог», яке зараз часто використовується для опису забруднення повітря взагалі . Діоксид сірки добре розчинний і тому може розчинятися у воді, яка конденсується навколо частинок диму: