Smogs ir gaisa piesārņojuma veids, kas veidojas noteiktos meteoroloģiskos apstākļos, kad temperatūras inversijas dēļ piesārņojuma izkliede nenotiek un atmosfērā uzkrājas dūmi, izplūdes gāzes un gaistošie ķīmiskie savienojumi. Izšķir divus galvenos smoga veidus: rūpniecisko (Londonas) smogu un fotoķīmisko (Losandželosas) smogu. Rūpnieciskais smogs rodas galvenokārt no fosilā kurināmā sadegšanas produktiem, kas satur sēra oksīdus. Fotoķīmiskais smogs veidojas saulainā laikā, kad reaģē slāpekļa oksīdi un organiskie savienojumi. Smogs pasliktina gaisa kvalitāti, apdraud veselību un vidi, kā arī vēsturiski ir izraisījis tūkstošiem nāves gadījumu.

Termins “smogs” (angļu smog) radies 20. gs. sākumā, apvienojot angļu valodas vārdus smoke ‘dūmi’ un fog ‘migla’. Šo terminu, iespējams, pirmo reizi lietoja 1905. gadā, kad ziņojumā un laikrakstā tika aprakstīta biezā dūmaka, kas ziemās klāja Londonu. Tas notika laikā, kad kā galveno kurināmo izmantoja akmeņogles. Plašāk vārdu sāka lietot pēc ziņojuma Mančestras konferencē (Manchester Conference) 1911. gadā, kurā tika runāts par “dūmu miglas” izraisītiem 1000 nāves gadījumiem Glāzgovā un Edinburgā 1909. gada rudenī. Vēlāk šo jēdzienu paplašināja, attiecinot arī uz fotoķīmisko smogu, kas tipiski sastopams siltos un saulainos reģionos ar intensīvu autosatiksmi. Latvijā 2005. gadā tika ierosināts aizstāt smogu ar latviskotu vārdu (smacenis).

Smogs parasti ir lokāla parādība, un tā intensitāti ietekmē piesārņojuma avoti, meteoroloģiskie apstākļi un konkrētās vietas reljefs. Smogu veido fosilā kurināmā sadedzināšanas radītās emisijas, transportlīdzekļu izplūdes gāzes, rūpniecības uzņēmumu izmeši, savvaļas ugunsgrēku radītie dūmi, kā arī šo piesārņotāju fotoķīmisko reakciju rezultātā radušies ķīmiskie savienojumi. Smogs var saglabāties ilgstoši, jo noteiktu meteoroloģisko apstākļu dēļ piesārņojums neizkliedējas un vairākas dienas uzkrājas lokālā teritorijā.

Smogs parasti tiek iedalīts divos tipos atkarībā no tā izcelsmes un sastāva: rūpnieciskais jeb Londonas tipa smogs un fotoķīmiskais jeb Losandželosas tipa smogs.

Rūpnieciskā (Londonas) tipa smogs veidojas, sadegot akmeņoglēm un smagajām naftas frakcijām. Vēsturiski tas bieži novērots ziemās, kad migla sajaucās ar dūmiem, kvēpiem un sēra dioksīdu (SO₂), kas radās, dedzinot kurināmo ar augstu sēra saturu.

Piesārņojošajām gāzēm izšķīstot miglas pilienos, tās var veidot sērpaskābi, kas ir vidēji stipra skābe ar asu smaku:

SO₂ + H₂O ⇄ H₂SO₃ ⇄ H⁺ + HSO₃⁻ ⇄ 2H⁺ + SO₃²⁻

Rūpnieciskais smogs ir pelēcīgs un blīvs, tas var samazināt redzamību. Sēra dioksīds, kas izšķīdis miglas pilienos, elpojot netiek aizturēts augšējos elpošanas ceļos, un tas kopā ar ieelpoto gaisu nonāk plaušās. Alveolās no ieelpotā aerosola atbrīvojas SO₂, kas izraisa kairinājumu un var radīt plaušu darbības traucējumus, kā arī pastiprināt hronisko slimību simptomus. Smogs var izraisīt ne tikai elpceļu, bet arī acu kairinājumu. Rūpnieciskajā smogā par galveno piesārņotāju uzskata sēra oksīdus, bet, sadegot fosilajam kurināmajam, atmosfērā nonāk arī slāpekļa un oglekļa oksīdi, kā arī nepilnīgas sadegšanas produkti, kas padara šādu gaisa piesārņojumu par īpaši bīstamu. Ieelpojot piesārņojošās vielas var nonākt asinsritē un limfātiskajā sistēmā, ietekmējot sirdsdarbību un pārējo orgānu darbību.

Rūpnieciskā tipa smoga rašanās iespējamība attīstītajās valstīs ir būtiski samazinājusies, jo ir ieviesti videi draudzīgāki enerģijas ieguves veidi, pilnveidotas kurināmā sadedzināšanas tehnoloģijas un izstrādātas gaisa piesārņojuma kontroles un samazināšanas metodes.

Fotoķīmiskais (Losandželosas) smogs veidojas saulainā, sausā un siltā laikā, kad atmosfērā esošie slāpekļa oksīdi (NO_x) un gaistošie organiskie savienojumi reaģē ultravioletajā starojumā, radot vielas, kas darbojas kā oksidētāji. Izteikts fotoķīmiskais smogs parasti novērojams lielpilsētās ar intensīvu autosatiksmi, sausu un saulainu klimatu un biežām temperatūras inversijām. Pasaulē zināmākās pilsētas ar augstu fotoķīmiskā smoga intensitāti ir Losandželosa, Mehiko, Denvera, Deli un Sidneja. Fotoķīmiskais smogs parasti ir brūngana dūmaka, kas nelabvēlīgi ietekmē augus un dzīvniekus, radot augšējo elpošanas ceļu un gļotādu kairinājumu.

Slāpekļa (NO₂) oksīdi ultravioletajā starojumā sadalās, veidojot atomāro skābekli:

NO₂ + h√→ NO + O

Atomārais skābeklis saistās ar molekulāro skābekli, veidojot ozonu:

O + O₂ → O₃

Abu reakciju produkti – gan ozons, gan atomārais skābeklis – ir ļoti reaģētspējīgi un ātri saistās ar citiem atmosfērā esošajiem savienojumiem, tai skaitā gaistošajiem organiskajiem savienojumiem, veidojot organiskus brīvos radikāļus:

O + RH→ R^. + OH^.

O₃ + RH→ R^. + OH^. +O₂

Fotoķīmiskā smoga gadījumā brīvie radikāļi (OH^., CH₃O^., HOO^.) atmosfērā atrodami salīdzinoši augstās koncentrācijās, kas inducē dažādu reakciju norisi, kurās no jauna iesaistās citi piesārņotāji (NO, NO₂, O₃). Šādas reakcijas fotoķīmiskā smoga apstākļos ietekmē piesārņotāju koncentrācijas svārstības diennakts gaitā. Slāpekļa oksīdiem (NO₂, NO) un ogļūdeņražiem augstākās koncentrācijas vērojamas dienas pirmajā pusē, savukārt piezemes ozons augstākās koncentrācijas sasniedz pēcpusdienas un vakara stundās.

Abu tipu smogu veidošanās balstās uz primārajiem un sekundārajiem piesārņotājiem. Primārie piesārņotāji ir vielas, kas nonāk vidē tieši no to avotiem, piemēram, ogļu dedzināšanas, transporta un rūpniecības emisijām, savvaļas ugunsgrēku radītā gaisa piesārņojuma. Sekundārie piesārņotāji veidojas atmosfērā notiekošajās ķīmiskajās reakcijās, tie ietver ozonu, peroksiacilnitrātus un aldehīdus, īpaši fotoķīmiskajā smogā.

Smoga veidošanās un saglabāšanās ir atkarīga no vairākiem faktoriem: temperatūras inversijas, reljefa, bezvēja apstākļiem, Saules intensitātes un mitruma.  

Temperatūras inversija ir meteoroloģiska parādība, kad atmosfērā temperatūra palielinās, nevis samazinās, pieaugot attālumam no Zemes. Parasti, paceļoties augstāk, gaisa temperatūra pazeminās, taču inversijas apstākļos siltais gaisa slānis nosedz vēsākas gaisa masas piezemes slānī. Šāds stāvoklis traucē gaisa vertikālo cirkulāciju un neļauj piesārņojumam izkliedēties, tāpēc dūmi, izplūdes gāzes un citi piesārņotāji koncentrējas pie Zemes virsmas, veicinot smoga veidošanos. Smogs biežāk veidojas virs ielejās esošām pilsētām bezvēja apstākļos, kad gaisa masas nevar sajaukties. Gaisa mitrums ir svarīgs rūpnieciskā smoga veidošanās priekšnoteikums, jo miglas pilieni nodrošina piesārņojošo vielu reakcijas vidi. Saules starojuma intensitāte ir nozīmīga fotoķīmiskā smoga veidošanās procesā, jo ultravioletais starojums ierosina atmosfērā notiekošās ķīmiskās reakcijas. 

Ietekme uz cilvēku veselību: īslaicīga smoga iedarbība var izraisīt kakla un deguna gļotādas kairinājumu, acu asarošanu, galvassāpes un elpas trūkumu. Savukārt ilgstoša smoga iedarbība palielina hroniskas obstruktīvas plaušu slimības, kas progresējoši ierobežo gaisa plūsmu plaušās, rada astmas, sirds un asinsvadu slimību, kā arī plaušu vēža risku. Īpaši bīstams smogs ir bērniem, veciem cilvēkiem un cilvēkiem ar hroniskām elpošanas ceļu un sirds slimībām; tas palielina uzņēmību pret citām slimībām.

Ietekme uz augiem: gaisa piesārņojumā radies ozons bojā augu lapu virsmu, veidojas nekroze un plankumi. Smogs mazina fotosintēzes spēju un palēnina augšanas ātrumu.

Smogs var nelabvēlīgi ietekmēt pilsētu infrastruktūru. Tas var radīt ēku virsmu (piemēram, kaļķakmens un marmora) un krāsojuma bojājumus, kā arī pastiprināt metālu konstrukciju koroziju.

Vēsturē ir bijuši vairāki smaga smoga gadījumi, kas ir atstājuši būtisku ietekmi uz pilsētām un to iedzīvotājiem.

Lielais Londonas smogs tika novērots 1952. gadā no 5. līdz 9. decembrim, kad temperatūras inversijas apstākļos dūmi un piesārņojums no intensīvas akmeņogļu dedzināšanas un rūpniecības sajaucās ar miglu un pārklāja pilsētu. Inversijas slānis aizturēja sēra dioksīdu, kvēpus, smalkās disperģētās daļiņas, dūmus un citas piesārņojošās vielas atmosfēras zemākajos slāņos vairākas dienas. Smogs ievērojami ietekmēja redzamību, kas atsevišķās vietās samazinājās līdz dažiem metriem, tas paralizēja pilsētas dzīvi, traucējot transporta satiksmi un ikdienas darbības. Smoga ietekmē uzreiz dzīvību zaudēja vismaz 4000 cilvēku, turpmākajos mēnešos ar smogu saistīto veselības problēmu dēļ nomira vēl ap 8000 londoniešu. Vairāk nekā 100 000 iedzīvotāju cieta no akūtiem veselības traucējumiem.

Donoras ielejas smogs (Amerikas Savienotās Valstis (ASV), Pensilvānijas pavalsts) 1948. gada oktobrī izraisīja 20 cilvēku nāvi, un gandrīz puse no vietējiem iedzīvotājiem cieta no akūtām elpošanas problēmām un saindēšanās simptomiem. Smoga cēloņi bija rūpniecisko uzņēmumu emisijas, galvenokārt no tērauda un cinka ražotnēm, kā arī termoelektrostacijas izmeši, sēra dioksīds, fluora savienojumi un metālu oksīdi, kas temperatūras inversijas ietekmē vairākas dienas uzkrājās virs pilsētas.

Sākotnēji vienkāršākais risinājums bija skursteņu augstuma palielināšana, kas nodrošināja piesārņojuma izkliedi un sajaukšanos ar augstākajām atmosfēras zonām. Taču šāda pieeja tikai novērš piesārņojuma uzkrāšanos lokālā teritorijā, bet nesamazina kopējo atmosfēras piesārņojumu. Mūsdienīgi risinājumi balstās uz enerģijas avota izvēli, izvairoties no fosilo resursu izmantošanas, kā arī uz zaļo tehnoloģiju ieviešanu emisiju samazināšanai (elektrofiltri, skruberi, katalizatori transportlīdzekļos) un pakāpenisku pāreju uz elektrotransportu. Jau pēc pirmajiem nopietnajiem smoga gadījumiem tika ieviesti regulējumi par emisiju apjomiem (“Tīrā gaisa akti”, Clean Air Act) un ieviesti starptautiski līgumi par globālo emisiju samazināšanu. Eiropas Savienībā (ES) gaisa kvalitātes uzlabošanai ir izstrādātas un ieviestas vairākas direktīvas, kas ietver gaisa kvalitātes standartus, un ir izstrādāta klimata politika. Latvijā gaisa kvalitāti regulē likums “Par piesārņojumu” un tam pakārtotie Ministru kabineta noteikumi, kas nosaka gaisa kvalitātes standartus, emisiju robežvērtības un novērtēšanas kārtību.