光化學(xué)煙霧的形成、危害及防護(hù)措施簡(jiǎn)介

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1、光化學(xué)煙霧形成、危害及防護(hù)措施簡(jiǎn)介摘要:光化學(xué)煙霧是城市大氣主要污染之一，本文介紹了光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理并提出了防治光化學(xué)煙霧的3種有效措施。關(guān)鍵詞:光化學(xué)煙霧;臭氧;PAN；形成;危害;防治汽車、工廠等污染源排入大氣的碳?xì)浠衔锖偷趸锏纫淮挝廴疚?，在?yáng)光的照射下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧、醛、酮、酸、過(guò)氧乙酰硝酸酯等二次污染物，參與光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象叫光化學(xué)污染。20世紀(jì)70年代末，我國(guó)蘭州西固石油化學(xué)工業(yè)區(qū)首次發(fā)現(xiàn)光化學(xué)煙霧,1986年在北京也發(fā)現(xiàn)了光化學(xué)煙霧的跡象，隨后，交通發(fā)達(dá)的上海、廣州、深圳等大

2、城市也觀測(cè)到光化學(xué)煙霧的現(xiàn)象【1】。光化學(xué)煙霧是因汽車和石油化工排放的NOx，和揮發(fā)性有機(jī)物VOCS等前體污染物引起，其特征污染物為O3和過(guò)氧乙酰硝酸酯PAN等強(qiáng)氧化劑。光化學(xué)污染現(xiàn)象使大氣呈白色霧狀(有時(shí)帶紫色或黃褐色)，大氣能見(jiàn)度降低。污染氣體強(qiáng)烈刺激人體的某些器官，使人眼發(fā)紅、流淚，咽喉疼痛，甚至造成呼吸障礙，肺功能異常，有時(shí)伴有頭痛，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及人的生命。光化學(xué)煙霧的主要生成物過(guò)氧乙酰硝酸酯PAN還會(huì)導(dǎo)致皮膚癌。其氧化性也會(huì)使橡膠老化、開(kāi)裂，植物葉片受害變黃，以致枯死。1光化學(xué)煙霧的概念和形成條件大氣中的氮氧化物(NOx)和碳?xì)浠衔?HC)等一

3、次污染物在陽(yáng)光照射下發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，生成O3、PAN、高活性自由基、醛、酮等二次污染物，人們把參與反應(yīng)過(guò)程的這些一次污染物和二次污染物的混合物(氣體和顆粒物)所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧的形成必須具備一定的條件【2】，如前體污染物、氣象條件、地理?xiàng)l。(a)污染物條件:光化學(xué)煙霧的形成必須要有NO,、碳?xì)浠衔锏任廴疚锏拇嬖凇?b)氣象條件:光化學(xué)煙霧發(fā)生的氣象條件是太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大、風(fēng)速低、大氣擴(kuò)散條件差且存在逆溫現(xiàn)象等。(c)地理?xiàng)l件:光化學(xué)煙霧的多發(fā)地大多數(shù)是在比較封閉的地理環(huán)境中，這樣就造成了NOx，碳?xì)浠衔锏任廴疚锊荒芎?/p>

4、快的擴(kuò)散稀釋，容易產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。2光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理由于光化學(xué)煙霧是發(fā)生在十分復(fù)雜的體系中，氣象條件、污染物的排放量、種類等多變因素，均影響光化學(xué)煙霧的形成。為了排除大氣條件、污染物種類復(fù)雜等因素，研究人員發(fā)明了煙霧箱實(shí)驗(yàn)，即在一大容器內(nèi)，通人含碳?xì)浜偷趸锏姆磻?yīng)氣體，在人工紫外線照射下，模擬大氣光化學(xué)反應(yīng)。從模擬試驗(yàn)可確定光化學(xué)煙霧的主要反應(yīng)機(jī)理。(a)NOx的光解是光化學(xué)煙霧形成的主要起始反應(yīng)。N02+hν→NO+O(1)生成的原子態(tài)氧，活性很大，能和空氣中的02反應(yīng)，生成氧化性極強(qiáng)的03。O+O2+M→03+M(2)式中M代表促使O3形成的大

5、氣中的其它分子(可以是N2或02)。由于O3的強(qiáng)氧化性，通常情況下又會(huì)立即與初始存在或反應(yīng)生成的NO反應(yīng)。NO+O3→NO2+02(3)因此，O3濃度并不增加，還不能形成光化學(xué)煙霧。(b)而當(dāng)污染大氣中存在碳?xì)浠衔飼r(shí)，后者可被0，03，NO2氧化生成一系列自由基。碳?xì)浠衔飳?duì)光化學(xué)反應(yīng)的活性中烯烴的反應(yīng)活性最高。因此，以烯烴為例介紹。CxH2x(烯烴)+O→R·(烴類含氧自由基)+O＝RC·(酞基自由基)(4)CxH2x+03→O＝RC·RC(H)＝O+RO·(徑類含氧自由基)(5)R·02→ROO·(烷基過(guò)氧自由基)(6)O＝RC·02→RC(O)一

6、O一O·(過(guò)氧酞基自由基)(7)(c)過(guò)氧化基引起NO向NO:的轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致了PAN等強(qiáng)氧化劑的生成，并且在此過(guò)程中，03無(wú)需在NO→NO2中消耗，故得以積累下來(lái)。ROO·+NO→NO2+RO·(8)RC(O)一O一O·+NO2→RC(O)一O一O＝N02(9)(過(guò)氧乙酞硝酸醋，即PAN)自由基的反應(yīng)代替了反應(yīng)3中的03將NO氧化為NO2，因而由反應(yīng)(2)產(chǎn)生的03不再消耗。而大部分的自由基經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為PAN。3光化學(xué)煙霧的防治對(duì)策3.1改進(jìn)技術(shù)汽車尾氣是NOx和碳?xì)浠衔锏淖钪饕呐欧旁?，改進(jìn)技術(shù)控制汽車尾氣是避免光化學(xué)煙霧的形成，保證環(huán)境空氣

7、質(zhì)量的有效措施。(a)安裝尾氣凈化裝置:主要是在排氣系統(tǒng)中安裝熱反應(yīng)器，催化反應(yīng)器和向排氣門出口噴人新鮮空氣的辦法來(lái)減少尾氣污染物的排放量。目前我國(guó)生產(chǎn)的部分汽車已經(jīng)安裝尾氣凈化裝置，并廣泛推廣三元催化氣的使用。(b)改良燃料:改變汽油成分或使用替代燃料來(lái)降低汽車尾氣污染。資料表明【3】，天然氣燃料燃燒與無(wú)鉛汽油相比CO和碳?xì)浠衔锏呐欧帕烤山档?0%以上;甲醇燃料與汽油相比，CO和碳?xì)浠衔锏呐欧帕恳部山档?7%和56%;燃?xì)淦嚺欧诺腘儀不到汽油車的10%。當(dāng)然，燃料的改變要求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在出廠時(shí)做相應(yīng)的改造，會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)成本的提高。3.2使用化學(xué)抑

8、制劑使用消除OH·自由基的化學(xué)抑制劑使反應(yīng)鏈?zhǔn)艿揭种?，從而抑制光化學(xué)煙霧的生成。