Смог це не «густий туман» і не окрема речовина, а видимий аерозоль у приземному шарі повітря: первинні викиди (сажа, SO₂, NOₓ, леткі органічні сполуки) змішуються з вологою або вступають у вторинні реакції й зависають над містом. Слово зібране з англійських smoke і fog; у сучасному вжитку воно охоплює і класичний сірчистий смог, і фотохімічний серпанок, у якому диму чи туману може майже не бути.
Небезпеку задає не колір неба, а склад. Дрібнодисперсні частинки PM2.5 проходять у альвеоли й кровотік, приземний озон окиснює слизову дихальних шляхів, діоксид сірки у вологому повітрі дає краплі сірчаної кислоти. За даними ВООЗ, зовнішнє й побутове забруднення повітря разом спричиняють близько 7 мільйонів передчасних смертей на рік, переважно через ішемічну хворобу серця, інсульт, ХОЗЛ і рак легені.
В українських містах смог рідко тримається тижнями, як у долинах із постійною інверсією, але з’являється хвилями: взимку під антициклоном від транспорту й опалення, восени від торф’яних і трав’яних пожеж, улітку — як фотохімічний серпанок у спекотний штиль. Нижче розібрано хімію, типи, метеорологічну «кришку» і практичні дії в день, коли індекс повітря стрибає.
Слово з 1905 року і завіса, що змінила закони
Термін зафіксували влітку 1905 року на конгресі громадського здоров’я в Лондоні: лікар Анрі Антуан Де Во використав злиття smoke і fog для чорного міського туману. Журнал Американської медичної асоціації тоді відзначив, що слово некрасиве, зате точно лягає на явище, яке вже дратувало промислові міста.
Мірилом залишився Великий смог Лондона 5–9 грудня 1952 року. Антициклон притиснув холодне вологе повітря до землі, вугільні котельні й домашні каміни наситили його діоксидом сірки і сажею. Видимість падала до кількох метрів, транспорт ставав, лікарні заповнювалися людьми з гострою дихальною недостатністю. Урядова оцінка того грудня — близько 4 000 надлишкових смертей і приблизно 100 000 осіб, чиє здоров’я різко погіршилося. Пізніші підрахунки, включно з роботою Е. Т. Вілкінса і дослідженнями 2000-х, піднімають сумарну надлишкову смертність зими 1952–1953 років до 10–12 тисяч.
Саме ця завіса підштовхнула Clean Air Act 1956 року: контроль диму з труб, зони без димного палива, перехід від відкритого вугілля в житлових кварталах. Сірчистий смог відступив не тому, що змінилась погода, а тому, що прибрали головне паливо реакції.
Лос-Анджелес середини XX століття показав інший сюжет. Вугілля там не домінувало, натомість мільйони автомобілів у сонячній улоговині давали оксиди азоту й вуглеводні. Коричневий серпанок ріс удень, а не в сирому ранковому тумані. З того часу «смог» означає щонайменше два хімічно різні явища, і плутати їх у порадах для населення вже небезпечно.
Як вихлоп і вугілля стають вторинним аерозолем
Первинні забруднювачі виходять прямо з труби, котла чи вогнища. Вторинні народжуються вже в повітрі. Смог майже завжди є сумішшю обох: частинка сажі несе на собі сульфат або нітрат, а газ, якого «не видно з труби», за кілька годин стає озоном.
Сірчистий шлях коротший. Сірка палива окиснюється до SO₂. У краплі туману за участю окисників (перекис водню, озон, кисень на поверхні частинок, іони металів) SO₂ переходить у сірчану кислоту й сульфат амонію. Виходить кислий вологий аерозоль: сірий або чорний, з їдким запахом, типовий для опалювального сезону й вугільної енергетики.
Фотохімічний шлях довший і потребує сонця. Діоксид азоту поглинає ультрафіолет і розпадається:
NO₂ + hv → NO + O, далі O + O₂ + M → O₃ + M, де M — будь-яка молекула, що забирає надлишкову енергію.
У чистому циклі озон майже одразу з’їдає оксид азоту: O₃ + NO → NO₂ + O₂. Баланс тримається, поки в гру не входять леткі органічні сполуки з вихлопу, розчинників, бензину й рослинності. Пероксидні радикали окиснюють NO до NO₂, не витрачаючи озон. Озон накопичується, поруч утворюються пероксиацетилнітрат (ПАН) і альдегіди. Пік часто припадає на післяобідні години, на кілька кілометрів за вітром від ранкового затору.
Тверда фракція окрема, але в’яже обидва типи. PM10 — частинки до 10 мікрометрів, осідають у верхніх дихальних шляхах. PM2.5 — до 2,5 мікрометра, досягають альвеол. Ще дрібніша сажа від дизеля й горіння біомаси несе поліциклічні ароматичні вуглеводні. Саме тому «немає запаху сірки» не означає чисте повітря: фотохімічний серпанок пахне слабко, а PM2.5 не пахне взагалі.
Три смоги, які плутають навіть у зведеннях погоди
Класична наукова пара — сірчистий (відновний, лондонський) і фотохімічний (окисний, лос-анджелеський). Третій, крижаний, трапляється рідше й описаний для дуже холодного штилю: забруднювачі сідають на кристали льоду. У помірних широтах він майже не формує окремий сезон, але пояснює, чому в сильний мороз імла буває «суха» й колюча.
| Ознака | Сірчистий | Фотохімічний | Крижаний |
|---|---|---|---|
| Типові умови | 0 °C і нижче, вологість близько 100 %, штиль, інверсія | Тепло, сонце, сухіше повітря, слабкий вітер | Нижче −30 °C, крижані кристали, застій |
| Головні попередники | SO₂, сажа, CO від вугілля й мазуту | NOₓ і леткі органічні сполуки | Пил, сажа, гази на льодяних ядрах |
| Що утворюється | H₂SO₄, сульфати, кислий аерозоль | Приземний O₃, ПАН, альдегіди | Завислі кристали з налиплим аерозолем |
| Вигляд | Сірий або чорний, різко ріже видимість | Жовтувато-коричневий серпанок | Білувата блискуча імла |
| Сезон у містах помірного поясу | Пізня осінь і зима | Пізня весна й літо | Лише екстремальний мороз |
| Історичний зразок | Лондон, грудень 1952 | Лос-Анджелес, улоговина з автопарком | Окремі епізоди Аляски й Сибіру |
Дані таблиці зібрані за класифікацією, яку фіксують енциклопедичні огляди атмосфери (Britannica) і описи фотохімічного циклу в навчальній хімії довкілля. Для українського читача практичний висновок простий: зимова скарга на «туман із гаром» ближча до сірчистого або димового аерозолю, літня різь в очах при ясному небі — до озону.
Вулканічний смог (vog) стоїть окремо: SO₂ і сульфат із лави, без міста й без автопарку. До запиту «смог це» він стосується лише як нагадування, що не всякий сірчистий серпанок антропогенний. У континентальній Україні цей тип не формується.
Температурна інверсія: кришка, під якою місто вариться
У звичайному профілі повітря холоднішає з висотою, і теплий міський струмінь піднімається, розбавляючи викиди. Інверсія перевертає профіль: шар теплішого повітря лежить на холодному приземному. Вертикальний обмін майже зупиняється. Викиди ранкового затору й котелень лишаються в шарі завтовшки 100–300 метрів.
Антициклон додає штиль і ясне небо. Вночі земля вихолоджується, приземний шар стає ще стійкішим. Долина, улоговина, щільна забудова й річкова заплава підсилюють ефект: Київ на схилах Дніпра, промислові низини, закриті двори з пічним опаленням. Вітер 1–2 м/с не провітрює квартал, навіть якщо на даху висотки вже тягне.
У нашій практиці ми стикалися з таким випадком, коли ранковий індекс у спальному районі лишався помірним, а до 18:00 під слабким північно-східним вітром PM2.5 у низині біля магістралі переходив у діапазон «шкідливо для чутливих груп» без жодної нової пожежі. Змінилась не емісія, а висота шару перемішування.
Тому прогноз смогу — це прогноз стійкості атмосфери не менше, ніж прогноз викидів. Розсіювання починається з вітру понад 4–5 м/с, руйнування інверсії денним прогрівом або проходженням фронту. Поки «кришка» стоїть, навіть скорочення трафіку на кілька годин дає помітний ефект саме тому, що розбавлення майже нульове.
Сезони України: торф восени, котельні взимку, озон улітку
Осінній епізод часто починається не в місті. Сухий торф і очерет горять повільно, дим стелеться, північно-східний перенос несе PM2.5 і PM10 на десятки кілометрів. У вересні 2024 року Міністерство захисту довкілля пов’язувало їдкий серпанок над Києвом і сусідніми областями з горінням торфовищ і екосистем на тлі добових перепадів температури й температурної інверсії. Запах гару тут чесніший за індекс «десь у центрі»: дим нерівномірний, лівий берег і околиці можуть відрізнятися в рази.
Зимовий малюнок інший. Приватне пічне опалення, резервні генератори, дизельні автобуси й затори на непрогрітих двигунах дають сажу, NOₓ і бензпірен. Антициклон після морозу, коли люди посилено топлять, збігається з найгіршими днями. Райони з вузькими вулицями й старою забудовою тримають дим довше, ніж відкриті спальні масиви на пагорбі.
Літній фотохімічний внесок скромніший, ніж у субтропічній улоговині, але в спеку понад +30 °C, при сонці й слабкому вітрі, приземний озон у великих містах піднімається після обіду. Рослинність додає власні леткі сполуки, тож парк не завжди «чистіша альтернатива» проспекту в озонний день: тінь корисна, а озон усе одно регіональний.
Окремий український чинник останніх років — задимлення від пожеж після обстрілів і горіння відкритих територій. Це не класичний промисловий смог, але для легенів аерозоль той самий: дрібні частинки, чадний газ, продукти неповного згоряння. Офіційне джерело диму варто звіряти з повідомленнями ДСНС, а не лише з картами, які запізнюються на годину.
Легені, судини, рослини: що саме пошкоджує коктейль
Короткий контакт дає передбачуваний набір: різь в очах, дертя в горлі, кашель, стискання в грудях, головний біль від чадного газу й альдегідів. Озон діє як окисник на слизову навіть у людей без астми. SO₂ звужує бронхи швидше в тих, хто вже має гіперреактивність. PM2.5 запускає локальне запалення, яке через медіатори піднімає тиск і навантаження на серце.
Довгий контакт змінює вже не симптоми, а фон. Хронічне подразнення підтримує бронхіт, погіршує контроль астми, пов’язане з ішемічною хворобою, інсультом, зниженням функції легенів у дітей і з раком легені. Плід і немовля вразливіші не через «слабкий імунітет» як метафору, а через вищий подих на кілограм маси і легені, що ще ростуть. Літні люди з серцевою недостатністю гірше переносять той самий індекс, бо резерв судин уже витрачений.
Рослини отримують власний удар. Озон і ПАН залишають сріблясті й бурі плями на листі, знижують фотосинтез, б’ють по врожаю чутливих культур. Сульфатний аерозоль і кислотні краплі прискорюють корозію вапняку й металу: лондонський досвід читається на фасадах не гірше, ніж у медичній статистиці.
Настанови ВООЗ 2021 року тримають річну PM2.5 на рівні 5 мкг/м³, добову — 15 мкг/м³, річну NO₂ — 10 мкг/м³, піковий сезон озону — 60 мкг/м³. Це не «поріг, нижче якого шкоди немає», а орієнтир, де ризик уже суттєво знижений. Міські епізоди смогу перевищують ці позначки в рази навіть тоді, коли небо лише серпанкове.
Помилки, через які смог здається просто туманом
Плутанина починається з мови побуту. Кілька стійких суджень регулярно запізнюють реакцію на день, коли вже варто змінити маршрут і навантаження.
- Туман після дощу і смог — одне й те саме. Чистий радіаційний туман пахне вологою і розсіюється з сонцем. Смог тримає запах гару, вихлопу або металу й не світлішає, поки не з’явиться вітер. Вологість 100 % без забруднювачів не дає кислого аерозолю.
- Якщо не бачити труби, повітря чисте. Фотохімічний озон — вторинний продукт. Його максимум часто за містом, за вітром, у другій половині дня, коли ранкові викиди вже прореагували.
- Маска від пилу на будівництві закриває і смог. Тканина й хірургічна маска майже не тримають PM2.5 і зовсім не тримають газів. Потрібен респіратор із класом фільтрації не нижче FFP2, щільно припасований, і він не захищає від озону та SO₂.
- Провітрювати треба завжди. Під час піку за вікном провітрювання заносить пік у кімнату. Корисно провітрювати після проходження фронту або вночі, якщо вуличний індекс уже впав, а не «за розкладом о 7:00».
- Дощ гарантовано змиває проблему. Короткий дощ вимиває частину PM10 і розчиняє SO₂, але за стійкої інверсії й нового диму від торфу концентрація повертається за години. Озон дощем знімається слабше, ніж сажа.
- Індекс одного сенсора в центрі описує все місто. Низина біля магістралі, двір із грубками і відкритий пагорб розходяться на десятки одиниць AQI. Один зелений датчик не скасовує запах гару у дворі.
Ці помилки тримаються, бо смог рідко виглядає як катастрофа з хроніки 1952 року. Серпанок здається погодою. Хімія тим часом уже йде в шарі, де люди дихають.
Питання, які виникають у перший задимлений ранок
Запити в такі ранки повторюються з року в рік, і відповіді на них коротші за механізм, але саме вони вирішують, чи лишати дитину вдома.
Чим смог відрізняється від імли й туману?
Туман — краплі води. Імла — дрібні краплі або пил, що знижують видимість без обов’язкової токсичної хімії. Смог — імла або серпанок, у яких є продукти горіння і вторинні окисники. Практична межа: запах, дані PM2.5 і те, чи збігається явище з штилем і джерелом диму.
Чи небезпечний смог, якщо його майже не видно?
Так. PM2.5 і озон дають шкоду нижче порога помітної завіси. Видимість — поганий датчик: вона падає від великих крапель, а в кров входять найдрібніші частинки.
Що показує AQI і який поріг уже привід змінити день?
Індекс якості повітря переводить концентрацію в шкалу. За шкалою EPA для PM2.5 діапазон 0–50 вважають добрим, 51–100 — помірним, 101–150 — шкідливим для чутливих груп, понад 150 — шкідливим уже для ширшого кола. Астматикам, вагітним, людям із хворобами серця і маленьким дітям варто зменшувати вуличне навантаження вже з помірно-підвищених значень, не чекаючи «фіолетової» зони.
Чи допомагає кімнатний очищувач?
Прилад із HEPA знижує PM2.5 у зачиненій кімнаті, якщо продуктивність відповідає об’єму. Газів він майже не бере без вугільного фільтра, а озон деякі «іонізатори» ще й додають. Очищувач не замінює рішення не бігти вздовж магістралі в пік.
Чи можна займатися спортом у масці?
Ні. Навантаження піднімає вентиляцію легенів у кілька разів, маска збільшує опір диханню, а захист від газів усе одно неповний. Тренування переносять у зал із нормальним повітрям або на годину після розсіювання.
Чек-лист дня, коли індекс повітря різко зростає
Список розрахований на ранок, коли сусіди вже пишуть про запах гару, а офіційного «відбою» ще немає. За моїм досвідом використання домашнього датчика PM2.5 протягом місяця зимового антициклону, розбіжність між подвір’ям і сенсором за два кілометри на пагорбі стабільно перевищувала 30 одиниць AQI — тому локальний замір або хоча б запах у дворі важить не менше за міську середню.
- Звірте два джерела: міську мапу (SaveEcoBot або державні пости) і власне подвір’я. Якщо пахне гаром, а мапа зелена, вірте носу й зачиняйте вікна, поки дані оновляться.
- Закрийте вікна на боці двору, звідки тягне дим. Вологе прибирання знімає пил, що вже осів, краще за сухе витирання.
- Приберіть внутрішні джерела: не смажте на відкритій пательні, не паліть, не вмикайте ароматичні свічки. Вони додають PM2.5 у той самий об’єм, який ви намагаєтесь уберегти.
- Перенесіть пробіжку, велосипед і ігри дітей надворі. До садка й школи — коротший маршрут, не вздовж магістралі, без зупинок біля заторів.
- Чутливим групам тримайте під рукою звичайні інгалятори, не експериментуйте з новою дозою «про всяк випадок» без схеми лікаря.
- Респіратор FFP2 — для короткого виходу, якщо індекс високий і є щільне прилягання. Борода і вільна посадка зводять захист майже нанівець.
- Повторіть перевірку після обіду. Фотохімічний пік і вечірнє посилення інверсії часто гірші за ранок.
- Провітрюйте, лише коли вуличний індекс упав і з’явився вітер, коротко й наскрізно, а не цілий день у щілину.
Чек-лист не скасовує роботу котелень і не гасить торф. Він зменшує дозу в той день, коли розсіювання ще не почалося. Наступного ранку після фронту більшість пунктів знову не потрібна.
Коли вистачить маски й вікна, а коли потрібен лікар
Самостійно закривають типовий епізод без симптомів: здоровий дорослий, індекс у помірній зоні, немає задишки, день зводиться до дороги на роботу й закритих вікон. Вологе прибирання, пауза у вуличному спорті й відмова від провітрювання в пік тут достатні.
До лікаря варто звертатися, якщо з’явилась задишка у спокої, свист, біль у грудях, запаморочення, синюшність губ, або якщо астма чи ХОЗЛ вийшли з-під звичної схеми і бронхолітик не повертає контроль. Дітям дошкільного віку з прискореним диханням і втяжінням міжребер’їв не чекають «поки розвіється». Те саме стосується людей із нещодавнім інфарктом або інсультом: смоговий день для них є навантаженням, а не тлом.
Маска, очищувач і закрите вікно зменшують дозу частинок. Вони не лікують уже виниклий бронхоспазм і не замінюють кисень, якщо сатурація падає.
Довша стратегія міста лежить поза квартирою: контроль пічного диму в щільній забудові, справні фільтри громадського транспорту, заборона спалювання листя й очерету, раннє гасіння торфу, публічні пости PM2.5 з кроком у години, а не в добу. Лондон після 1956 року показав, що сірчистий смог відступає, коли зникає паливо реакції. Фотохімічний відступає повільніше, бо його живлять мільйони холодних стартів двигуна і сонце, яке вимкнути не можна. Для людини в конкретному дворі різниця між цими масштабами зводиться до одного рішення вранці: лишити навантаження надворі на той день, коли шар перемішування знову стане вищим за дахи.