光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理、危害及防治措施

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1、光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理、危害及防治措施一、引言環(huán)境問(wèn)題是當(dāng)今世界共同面臨的社會(huì)問(wèn)題，主要包括環(huán)境污染和生態(tài)污染，研究表明，化學(xué)污染引起的環(huán)境污染尤為嚴(yán)重。含有氮氧化物和碳氧化物等一次污染物的大氣，在陽(yáng)光的照射下，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物，這種由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，稱為光化學(xué)煙霧。近年來(lái)，汽車尾氣排放的NOx、CO及隨后形成的光化學(xué)煙霧，使得許多大城市的空氣質(zhì)量惡化。隨著全球工業(yè)和汽車業(yè)的迅猛發(fā)展，光化學(xué)煙霧污染在世界各地不斷出現(xiàn)，如美國(guó)洛杉磯、日本東京、大阪、英國(guó)倫敦、澳大利亞、德國(guó)等大城市及我國(guó)北京、南京、蘭州均發(fā)

2、生過(guò)光化學(xué)煙霧現(xiàn)象。二、光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理光化學(xué)煙霧的形成條件是大氣中有氮氧化物和碳氧化物存在，大氣溫度較低，而且有強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射，這樣在大氣中就會(huì)一系列復(fù)雜的反應(yīng)，生成出一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。光化學(xué)煙霧是一個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，其中關(guān)鍵性的反應(yīng)可以簡(jiǎn)單地分成3組：（1）NO2的光解導(dǎo)致O3的生成：鏈引發(fā)反應(yīng)主要是NO2的光解，反應(yīng)如下：NO2+hv→NO+OO+O2+M→O3+MNO+O3→NO2+O2.(2)(HC)氧化生成了具有活性的自由基，如HO、HO2、RO2等。在光化學(xué)反應(yīng)中，自由基反應(yīng)占很重要的地位，自由基的引發(fā)反應(yīng)主要

3、是由NO2和醛光解引起的：NO2+hv→NO+ORCHO+hv→RCO+H碳?xì)浠衔锏拇嬖谑亲杂苫D(zhuǎn)化和增殖的根本原因：RH+O→R+HORH+HO→R+H2OH+O2→HO2R+O2→RO2RCO+O2→[RC（O）O2]其中：R—烷基；RO2—過(guò)氧烷基；RCO—?；?；[RC（O）O2]—過(guò)氧?；＃?）通過(guò)以上途徑生成的HO2、RO2、[RC（O）O2]均可將NO氧化成NO2。NO+HO2→NO2+HONO+RO2→NO2+RORO+O2→HO2+RCHONO+RC（O）O2→NO2+RC（O）ORC（O）O→R+CO2其中：RO—烷氧基；RCHO

4、—醛。三、光化學(xué)煙霧的危害光化學(xué)煙霧成分復(fù)雜，但是，對(duì)動(dòng)物、植物和材料有害的主要是O3、PAN、醛、酮等二次污染物。人和動(dòng)物受到的主要傷害是眼睛和黏膜受到刺激、頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化、兒童肺功能異常等。1955年，美國(guó)洛杉機(jī)因?yàn)楣饣瘜W(xué)煙霧一次就死了400多人。植物受到臭氧的損害，開(kāi)始時(shí)表皮褪色，呈蠟質(zhì)狀，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后色素發(fā)生變化，葉片上出現(xiàn)紅褐色斑點(diǎn)。PAN使葉子背面呈銀灰色或古銅色，影響植物的生長(zhǎng)，降低植物對(duì)病蟲害的抵抗力。O3、PAN等還能造成橡膠制品老化，脆裂，使染料褪色，并損害油漆涂料、紡織纖維和塑料制品等。四、光化學(xué)煙霧的防治

5、措施工業(yè)上，較好的措施是對(duì)煤進(jìn)行加工，改進(jìn)燃燒技術(shù)，同時(shí)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，對(duì)污染物進(jìn)行后處理及合理排放。使用前對(duì)煤進(jìn)行脫硫加工，并盡可能除去灰分;使用過(guò)程中，通過(guò)對(duì)鍋爐進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，同時(shí)加人固硫劑，可減少煙塵利二氧化硫的發(fā)生量;最后，對(duì)廢氣進(jìn)行綜合利用后，對(duì)不能利用的進(jìn)行無(wú)害處理后再進(jìn)行排放。對(duì)于生活燃煤，除了對(duì)煤跡行加工外，比較好的措施是改進(jìn)用能和供能方式，采用集中供熱、城市燃?xì)饣?。集中供熱和城市燃?xì)饣浅鞘泄?jié)能和綜合整治的重要內(nèi)容，能有效地改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量，減少室內(nèi)空氣污染。此外，重點(diǎn)研究改革燃料和改進(jìn)汽車設(shè)備結(jié)構(gòu)，試制無(wú)公害汽車和發(fā)展高效交通系

6、統(tǒng)。具體舉措為:(1)改革燃料。采用液化天然氣、氫氣、液化煤氣與柴油的混合燃料和無(wú)鉛汽油來(lái)代替有鉛汽油作為汽車燃料，是減少汽車尾氣污染的有效措施。采用天然氣作燃料，在燃燒時(shí)不僅排出的污染物極少，沒(méi)有氣味，沒(méi)有鉛化物，而且噪聲很小，從而減少發(fā)生光化學(xué)煙霧污染的可能性。(2)改進(jìn)汽車設(shè)備結(jié)構(gòu)。汽車尾氣污染的防治，除提高汽油燃燒質(zhì)量外，關(guān)鍵在于改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒設(shè)計(jì)。美國(guó)福特公司制成一種“層化加油”發(fā)動(dòng)機(jī)，它改變了燃燒室的設(shè)計(jì)和燃料注人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而減少?gòu)U氣的排出。日本本田摩托車研制出三臺(tái)層狀燃燒的汽缸，它能使汽油與空氣的比例降到1:20，使排氣中氮氧化物減

7、少2/3，一氧化碳、碳?xì)浠衔飵缀鯗p少一半以上。這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)，‘種是減少基質(zhì)的濃度，一種是減少引發(fā)物質(zhì)的濃度，其結(jié)果都是使光化學(xué)煙霧產(chǎn)生的可能性降低。(3)研究無(wú)公害汽車和發(fā)展高效交通系統(tǒng)。從發(fā)展遠(yuǎn)景來(lái)看，國(guó)外正在大力發(fā)展無(wú)公害汽車如電子汽車、電動(dòng)汽車和蒸汽汽車等。通過(guò)發(fā)展高效率城市交通系統(tǒng)以代替市內(nèi)汽車。這些都是減少汽車尾氣排放和防止光化學(xué)煙霧污染城市大氣的重要措施通過(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件能有效減少污染物的發(fā)生但現(xiàn)階段這些措施仍不可能使尾氣達(dá)到直接排放的要求，還必須進(jìn)行廢氣凈化處理。一氧化碳和碳?xì)浠锏膬艋?，可用熱反?yīng)法或催化氧化法來(lái)達(dá)到目的。至

8、于氮氧化物，采用三元催化的方法可達(dá)到凈化目的。另外，大面積地植樹造林綠色植物是二氧化碳的消耗者