光化學煙霧的形成、危害及防護措施簡介

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1、光化學煙霧形成、危害及防護措施簡介摘要:光化學煙霧是城市大氣主要污染之一，本文介紹了光化學煙霧的形成機理并提出了防治光化學煙霧的3種有效措施。關鍵詞:光化學煙霧;臭氧;PAN；形成;危害;防治汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物和氮氧化物等一次污染物，在陽光的照射下發(fā)生化學反應，生成臭氧、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯等二次污染物，參與光化學反應過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)象叫光化學污染。20世紀70年代末，我國蘭州西固石油化學工業(yè)區(qū)首次發(fā)現(xiàn)光化學煙霧,1986年在北京也發(fā)現(xiàn)了光化學煙霧的跡象，隨后，交通發(fā)達的上海、廣州、深圳等大

2、城市也觀測到光化學煙霧的現(xiàn)象【1】。光化學煙霧是因汽車和石油化工排放的NOx，和揮發(fā)性有機物VOCS等前體污染物引起，其特征污染物為O3和過氧乙酰硝酸酯PAN等強氧化劑。光化學污染現(xiàn)象使大氣呈白色霧狀(有時帶紫色或黃褐色)，大氣能見度降低。污染氣體強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，有時伴有頭痛，嚴重時會危及人的生命。光化學煙霧的主要生成物過氧乙酰硝酸酯PAN還會導致皮膚癌。其氧化性也會使橡膠老化、開裂，植物葉片受害變黃，以致枯死。1光化學煙霧的概念和形成條件大氣中的氮氧化物(NOx)和碳氫化合物(HC)等一

3、次污染物在陽光照射下發(fā)生一系列光化學反應，生成O3、PAN、高活性自由基、醛、酮等二次污染物，人們把參與反應過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，稱為光化學煙霧。光化學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、地理條。(a)污染物條件:光化學煙霧的形成必須要有NO,、碳氫化合物等污染物的存在。(b)氣象條件:光化學煙霧發(fā)生的氣象條件是太陽輻射強度大、風速低、大氣擴散條件差且存在逆溫現(xiàn)象等。(c)地理條件:光化學煙霧的多發(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，碳氫化合物等污染物不能很

4、快的擴散稀釋，容易產(chǎn)生光化學煙霧。2光化學煙霧的形成機理由于光化學煙霧是發(fā)生在十分復雜的體系中，氣象條件、污染物的排放量、種類等多變因素，均影響光化學煙霧的形成。為了排除大氣條件、污染物種類復雜等因素，研究人員發(fā)明了煙霧箱實驗，即在一大容器內(nèi)，通人含碳氫和氮氧化物的反應氣體，在人工紫外線照射下，模擬大氣光化學反應。從模擬試驗可確定光化學煙霧的主要反應機理。(a)NOx的光解是光化學煙霧形成的主要起始反應。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，生成氧化性極強的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的強氧化性，通常情況下又會立即與初始存在或反應生成的NO反應。NO+O3→NO2+02(3)因此，O3濃度并不增加，還不能形成光化學煙霧。(b)而當污染大氣中存在碳氫化合物時，后者可被0，03，NO2氧化生成一系列自由基。碳氫化合物對光化學反應的活性中烯烴的反應活性最高。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·(烷基過氧自由基)(6)O＝RC·02→RC(O)一

6、O一O·(過氧酞基自由基)(7)(c)過氧化基引起NO向NO:的轉化，導致了PAN等強氧化劑的生成，并且在此過程中，03無需在NO→NO2中消耗，故得以積累下來。ROO·+NO→NO2+RO·(8)RC(O)一O一O·+NO2→RC(O)一O一O＝N02(9)(過氧乙酞硝酸醋，即PAN)自由基的反應代替了反應3中的03將NO氧化為NO2，因而由反應(2)產(chǎn)生的03不再消耗。而大部分的自由基經(jīng)過一系列反應轉化成為PAN。3光化學煙霧的防治對策3.1改進技術汽車尾氣是NOx和碳氫化合物的最主要的排放源，改進技術控制汽車尾氣是避免光化學煙霧的形成，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)中安裝熱反應器，催化反應器和向排氣門出口噴人新鮮空氣的辦法來減少尾氣污染物的排放量。目前我國生產(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降低汽車尾氣污染。資料表明【3】，天然氣燃料燃燒與無鉛汽油相比CO和碳氫化合物的排放量均可降低60%以上;甲醇燃料與汽油相比，CO和碳氫化合物的排放量也可降低37%和56%;燃氫汽車排放的N儀不到汽油車的10%。當然，燃料的改變要求汽車發(fā)動機在出廠時做相應的改造，會造成發(fā)動機成本的提高。3.2使用化學抑

8、制劑使用消除OH·自由基的化學抑制劑使反應鏈受到抑制，從而抑制光化學煙霧的生成。