นักเคมีจากมหวิทยาลัแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก พบว่าปฏิกิริยาทางเคมีในชั้นบรรยากาศของมหานครรอบโลก ที่เดิมเชื่อว่าไม่มีความสำคัญกับปัญหามลพิษทางอากาศในเมืองใหญ่ๆ เป็นต้นกำเนิดสำคัญของโอโซนในบรรยากาศชั้นล่าง  องค์ประกอบหลักของ หมอกควัน หรือที่รู้จักกันในภาษาอังกฤษว่า "Smog"

คำว่า Smog เกิดจากคำภาษาอังกฤษสองคำ คือคำว่า "Smoke" กับ "Fog" รวมกันหมายถึงหมอกควัน ซึ่งเกิดจากมลพิษในอากาศ Smog สามารถแบ่งได้เป็นสองประเภทใหญ่ๆ คือ Classical Smog หรือ London Smog และ Photochemical Smog หรือ Los Angeles Smog ซึ่งแต่ละประเภทก็จะมีลักษณะและองค์ประกอบต่างกัน (ในบทความนี้จะกล่าวถึง photochemical smog)

การค้นพบครั้งนี้ได้ถูกเผยแพร่เป็นครั้งแรกในวารสารวิทยาศาสตร์ฉบับวันที่ 21 มีนาคม นักเคมีเชื่อว่า การค้นพบครั้งนี้จะมีส่วนสำคัญในการช่วยวางแผนกลยุทธ์การลดปริมาณโอโซนใน ระดับพื้นดินในเมืองกว่า 300 เมือง ทั่วสหรัฐอเมริกาซึ่งมีความเข้มข้นของโอโซนสูงกว่าระดับที่กำหนดใหม่โดย กรมควบคุมมลพิษสหรัฐอเมริกา  รวมทั้งมหานคร เช่น เม็กซิโกซิตี้และ ปักกิ่งซึ่งผจญปัญหาหมอกควันเช่นเดียวกัน ทุกวันนี้ ประชากรโลกราว 100 ล้านคน อาศัยอยู่ในเมืองที่มีคุณภาพอากาศต่ำกว่ามาตรฐานสากล

ศาสตราจารย์ Amitabha Sinha จากภาควิชาเคมีและชีวเคมี มหาวิทยาลัยแคลิฟอรเนีย ซานดิเอโก หัวหน้าทีมวิจัยเรื่องนี้ กล่าวว่า “งานวิจัยชิ้นนี้จะช่วยให้เราเข้าใจปฏิกิริยาเคมีอันซับซ้อนของโอโซนในระดับพื้นดินมากขึ้น เมื่อเรามีความเข้าใจในปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้แล้ว การวางแผนลดและควบคุมปริมาณโอโซนในเมืองใหญ่ของสหรัฐฯและเมืองอื่นๆทั่วโลกก็ทำได้ไม่ยากนัก”

ระดับความเข้มข้นของโอโซนในชั้นบรรยาากาศล่างจะเพิ่มขึ้นสูงสุดในช่วงบ่าย เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีลูกโซ่ระหว่าง แสงอาทิตย์  ไฮโดรคาร์บอนและ ไนโตรเจนออกไซค์จากรถยนต์  ปฏิกิริยาที่ก่อให้เกิดโอโซนนั้นจะเริ่มขึ้นเมื่อ ไอน้ำในอากาศถูกเปลี่ยนให้เป็น OH radicals นักเคมีบรรยากาศเดิมเชื่อว่า OH radicals ในบรรยากาศนั้นเกิดจากรังสีอัลตร้าไวโอเล็ตซึ่งมีความยาวคลื่นน้อยกว่า 320 นาโนเมตรทำให้โอโซนแตกตัวออกเป็นอะตอมออกซิเจนซึ่งอยู่มีพลังงานสูงกว่าปกติ เมื่อออกซิเจนอะตอมเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับไอน้ำในอากาศ OH radicalsก็จะเกิดขึ้น   OH radicals เหล่านี้ก็จะทำปฏิกิริยากับไฮโดรคาร์บอนและไนตริคออกไซค์ หรือ NO ทำให้เกิด ไนโตรเจนไดออกไซค์และ โอโซนตามมาอีก

จากการทำการทดลองในห้องแล็ป ทีมวิจัยของนาย Sinha ได้ค้นพบปฏิกิริยาเคมีซึ่งก่อให้เกิด OH radicalsได้มากเกือบจะเท่าๆกับการทำปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนอะตอมพลังงานสูงและไอน้ำในอากาศ กลไกปฏิกิริยานี้เกิดจากไอน้ำและไนโตรเจนไดออกไซค์ภายใต้สถานะที่ถูกกระตุ้นโดยแสงขาวที่ความยาวคลื่น 450-600 นาโนเมตร

ในความเป็นจริงแล้ว นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันได้นำเสนอปฏิกิริยาการนี้เป็นครั้งแรกในปี 1997 แต่ในตอนนั้น นักวิทยาศาสตร์ไม่พบการก่อตัวของ OH radicals พวกเขาจึงสรุปว่าปฏิกิริยานี้มีผลต่อปริมาณ OH radical ในชั้นบรรยากาศเพียงส่วนน้อย แต่ทีมวิจัยของศาสตราจารย์ Sinha ซึ่งประกอบด้วยนักศึกษา Shuping Li และนักศึกษาปริญญาโท Jamie Matthews ใช้ระบบแสงเลเซอร์ในการวัดปริมาณ OH radical ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาได้โดยตรงและอย่างแม่นยำ กว่าการศึกษาสมัยก่อนมาก

จากการวิจัยของทีมจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก พบว่าการก่อตัวของ OH radical ด้วยปฏิกิริยานี้ เกิดขึ้นเร็วกว่าที่เดิมประมาณการไว้ถึง 10 เท่า เนื่องจากคลื่นรังสีที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 450-600 นาโนเมตรจะไม่ ถูกกรองออกโดยชั้นบรรยากาศได้ง่ายเท่ารังสีอัลตร้าไวโอเล็ตที่ความยาวคลื่น 320 นาโนเมตร ศาสตราจารย์ Sinha และทีมวิจัยจึงเชื่อว่า ปฏิกิริยานี้จะเป็นปฏิกิริยาสำคัญที่ก่อให้เกิด OH radical ในบรรยากาศชั้นล่าง

ถึงแม้ว่าปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นด้วยความเร็วน้อยกว่าปฏิกิริยาระหว่างไอน้ำและออกซิเจนอะตอมพลังงานสูงถึง 1000 เท่า แต่เมื่อรังสีจากดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ในช่วงความยาวคลื่นของแสงขาวเข้ามามีส่วนสำคัญในการเกิดปฏิกิริยา ปฏิกิริยานี้จึงมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่งต่อการทำโมเดลชั้นบรรยากาศ

งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจาก Petroleum Research Fund of the American Chemical Society และ the National Science Foundation