《光化学烟雾形成及其防治.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光化学烟雾形成及其防治.doc（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 光化学烟雾形成及其防治摘要： 随着工业发展推动经济的发展，环境污染也日益严重，而光化学烟雾污染作为环境污染的一种正不断的危害着我们生活生产的各方面，光化学烟雾污染主要是因汽车和石油化工排放氮氧化物NO x 和挥发性有机物VOCs 等前体污染物引起, 其特征污染物为臭氧O 3等强氧化剂。光化学烟雾具有很强的氧化性, 可使橡胶开裂, 对眼睛和呼吸道有很强的刺激性, 损害人体肺功能和伤害农作物, 并使大气能见度降低。主要发生在夏秋两季，并且白天生成，晚上消失，污染高峰出现在中午或稍后 1。1952年在美国洛杉矶首次发生了光化学烟雾污染, 后来在日本东京和墨西哥的墨西哥城等也发生了光化学烟雾, 至今
2、仍是欧洲、美国和日本等国家的主要环境问题。而早在70年代末就在兰州西固石油化工区首次发现了光化学烟雾并开展了大气物理和大气化学的大规模综合研究2, 3 , 1986年夏季在北京也发现了光化学烟雾的迹象, 近10年来日趋严重4 6 。随着经济的高速发展, 我国中、南部特别是沿海城市均已发生或面临光化学烟雾的威胁, 上海、广州、深圳等城市也频繁观测到光化学烟雾污染的现象。本文主要讨论光化学烟雾的污染状况及其污染特征, 探讨光化学烟雾的形成机制及其危害，并找出可以降低光化学烟雾污染的措施。关键词： 光化学烟雾 污染 臭氧 氮氧化物 汽车尾气 健康 空气质量 光化学烟雾主要是由于汽车尾气和工业废气所造
3、成的，汽车尾气中烯烃类碳氢化合物和二氧化氮（NO2）被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质在吸收太阳光的能量后，会变的不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的物质。这种化学反应称之为光化学反应，其产物为含有剧毒的光化学烟雾。 一、光化学烟雾的形成机理 光化学烟雾的形成条件是大气中有氮氧化物和碳氧化物存在，大气温度较低，而且有强烈的阳光照射，这样在大气中就会一系列复杂的反应，生成出一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。 光化学烟雾是一个链式反应，其中关键性的反应可以简单地分成3组： （一）、NO2的光解导致O3的生成链引发反应主要是NO2的光解
4、，反应如下： NO2 +hvNO +OO +O2 +MO3 +MNO +O3 NO2 +O2.(二)、(HC)氧化生成了具有活性的自由基，如HO、HO2、RO2等在光化学反应中，自由基反应占很重要的地位，自由基的引发反应主要是由NO2和醛光解引起的： NO2 +hvNO +O RCHO +hvRCO +H 碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因： RH +O R +HO RH + HO R +H2O H + O2 HO2 R + O2RO2RCO+ O2RC（O）O2 其中：R烷基； RO2过氧烷基； RCO酰基； RC（O）O2过氧酰基。 （三）、通过以上途径生成的HO2、RO2、RC
5、（O）O2均可将NO氧化成NO2 NO +HO2 NO2 +HO NO +RO2NO2 +RO RO +O2 HO2 +RCHO NO + RC（O）O2NO2 + RC（O）O RC（O）OR +CO2 其中：RO烷氧基； RCHO醛 7 。二、光化学烟雾的危害光化学烟雾成分复杂，但是，对动物、植物和材料有害的主要是O3、PAN、醛、酮等二次污染物。(一)、对人体的影响人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。 臭氧是一种强氧化剂，在0.Ippm浓度时就具有特殊的臭味。并可达到呼吸系统的深层，刺激下气道黏膜，引起化学变化，其作用相当于放射线
6、，使染色体异常，使红血球老化。PAN、甲醛、丙烯醛等产物对人和动物的眼睛、咽喉、鼻子等有刺激作用，其刺激域约为0.1ppm。此外光化学烟雾能促使哮喘病患者哮喘发作，能引起慢性呼吸系统疾病恶化、呼吸障碍、损害肺部功能等症状，长期吸入氧化剂能降低人体细胞的新陈代谢，加速人的衰老。PAN 还是造成皮肤癌的可能试剂；（二）、在植物方面臭氧影响植物细胞的渗透性，可导致高产作物的高产性能消失，甚至使植物丧失遗传能力。植物受到臭氧的损害，开始时表皮褪色，呈蜡质状，经过一段时间后色素发生变化，叶片上出现红褐色斑点。PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。（三）、在材料方面光
7、化学烟雾还会促成酸雨形成，造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，建筑物和机器受腐蚀，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等，加速橡胶制品的老化和龟裂，腐蚀建筑物和衣物，缩短其使用寿命 1 。（四）、在气候方面更可怕的是光化学烟雾使大气的能见度降低，视程缩短。由于污染物质在大气中形成的光化学烟雾气溶胶，这种气溶胶颗粒大小一般多在0.31.0m范围内。由于这样大小的颗粒实际上不易因重力作用而沉降，能较长时间悬浮于空气中，长距离迁移；它们与人视觉能力的光波波长相一致，且能散射太阳光，从而明显地降低了大气的能见度。因而妨害了汽车与飞机等交通工具的安全运行，导致交通事故增多。 经过研究表明，在北纬60度南纬
8、60度之间的一些大城市，都可能发生光化学烟雾。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节，如：湿度低、气温在2432度的夏季晴天的中午或午后。随着光化学反应的不断进行，反应生成物不断蓄积，光化学烟雾的浓度不断升高，约3h4h后达到最大值。这种光化学烟雾可随气流飘移数百公里，使远离城市的农村庄稼也受到损害。光化学烟雾污染所造成的危害是巨大的，根据数据统计表明，1943年开始，美国就一直被光化学烟雾污染所困扰，每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。1943年以后，烟雾更加肆虐，以
9、致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。仅19501951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75以上的市民患上了红眼病 8 。而在英国，1952年12月58日是英国人的噩梦，空气停滞不动地浮悬在城市上空时，工厂的锅炉、住家的壁炉及其他冒烟的炉子往空气内增添着毒素。雾滴混杂上烟里的一些气体和颗粒，烟雾弥漫全城，侵袭着一切有生命的东西。当人们的眼睛感觉到它时，眼泪就会顺着面颊流下来。每吸一口气就吸入一肺脏的污染气体。凡是在有人群的地方，都可以听到咳嗽声。据事后统计，在烟雾期
10、间（12月58日）4天中死亡人数较常年同期约多4000人。45岁以上的死亡最多，约为平时的3倍；1岁以下的儿童死亡数，约为平时的2倍。事件发生的一周中因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱者死亡，分别为事件发生前一周同类死亡人数的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。肺炎、肺癌、流感及其他呼吸道病患者死亡率均有成倍增加8。继美国英国之后，日本、前苏联和一些欧洲国家都相继发生过严重的光化学烟雾事件。我国的成都、兰州、重庆等大城市也曾发生过光化学烟雾， 都相应的造成了大量的经济损失并且对当地的市民造成了不可弥补的身体伤害。三、光化学烟雾污染的防治措施预防光化学烟雾主要是控制污染源，减少氮氧化物和碳
11、氢化合物的排放。NO的主要来源是燃煤，近70来自于煤炭的直接燃烧，可见固定源是NO排放的重要来源。（一）、因此控制固定源的排放尤为重要。为此应采取以下措施1.改善能源结构。推广使用天然气和二次能源，如煤气、液化石油气、电等，加强对太阳能、风能、地热等清洁能源的利用。 2.区域集中供热发展区域集中供暖供热，设立规模较大的热电厂和供热站，取缔市区矮小烟囱。 3.推广燃煤电厂烟气脱N技术。如选择性催化还原法（SCR）、非选择性催化还原法（SNCR）和吸收法。选择性催化还原法是以金属铂的氧化物作为催化剂，以氨、硫化氢和一氧化碳等作为还原剂，选择最佳脱硝反应温度，将烟气中的氮氧化物还原为N2。非选择性催
12、化还原法与选择性催化还原法不同的是非选择性控制一定的反应温度，在将烟气中的氮氧化物还原为N2的同时，一定量的还原剂还与烟气中的过剩氧发生反应。吸收法是利用特定的吸收剂吸收烟气中的NO 。根据所使用的吸收剂，可分为碱吸收法，溶融盐吸收法和稀硝酸吸收法。 （二）、减少机动车尾气的排放 9,10,11NO和碳氢化合物的另一个重要来源是机动车尾气的排放。当燃料在发动机汽缸里进行燃烧时，由于内燃机所用的燃料中含有碳、氢、氧之外的杂质，使得内燃机的燃烧不完全，排放的尾气中含有一定量的CO、碳氢化合物、NO、微粒物质和臭气（甲醛、丙烯醛等）。碳氢化合物成分复杂，含有强致癌物质。因此控制机动车尾气排放对于预防
13、光化学烟雾有很大的积极作用。具体举措为：1改革燃料采用液化天然气、氢气、液化煤气与柴油的混合燃料和无铅汽油来代替有铅汽油作为汽车燃料，是减少汽车尾气污染的有效措施。采用天然气作燃料，在燃烧时不仅排出的污染物极少，没有气味，没有铅化物，而且噪声很小，从而减少发生光化学烟雾污染的可能性。2改进汽车设备结构汽车尾气污染的防治，除提高汽油燃烧质量外，关键在于改进发动机的燃烧设计。美国福特公司制成一种“层化加油”发动机，它改变了燃烧室的设计和燃料注入系统的设计，从而减少废气的排出。日本本田摩托车研制出三台层状燃烧的汽缸，它能使汽油与空气的比例降到0.6，使排气中氮氧化物减少0.78，一氧化碳、碳氢化合物
14、几乎减少一半以上。这两种发动机，一种是减少基质的浓度，一种是减少引发物质的浓度，其结果都是使光化学烟雾产生的可能性降低。3研究无公害汽车和发展高效交通系统从发展远景来看，国外正在大力发展无公害汽车，如电子汽车、电动汽车和蒸汽汽车等。通过发展高效率城市交通系统以代替市内汽车。这些都是减少汽车尾气排放和防止光化学烟雾污染城市大气的重要措施。通过改进发动机结构和运行条件能有效减少污染物的发生，但现阶段这些措施仍不可能使尾气达到直接排放的要求，还必须进行废气净化处理。一氧化碳和碳氢化物的净化，可用热反应法或催化氧化法来达到目的。至于氮氧化物，采用三元催化的方法可达到净化目的。（三）、利用化学抑制剂 使
15、用化学抑制剂目的是消除自由基，以抑制链式反应的进行，从而控制光化学烟雾的形成。人们发现二乙基羟胺，苯胺，二苯胺，酚等对氢氧自由基有不同的抑制作用，尤其是二乙基羟胺（DEHA）对光化学烟雾有较好的抑制作用。在大气中喷洒0. 05PPm的二乙基羟胺，能有效抑制光化学烟雾，利于环保。但在使用的过程中，要注意抑制剂对人体和动植物的毒害作用，并注意防止抑制剂产生二次污染。 （四）、植树造林 实验证明，树木在一定浓度范围内，吸收各种有毒气体，使污染的空气得以净化。因此应大力提倡植树造林，绿化环境。 总结：在工业经济发展的同时，我们要抓好环境问题，环境保护已成为经济可持续发展的重要课题,光化学烟雾的危害已引起人们的高度重视，目前全球环境意识日益增强,为抵制光化学空气污染,防止光化学烟雾事件发生,各个国家都采取了不同的措施来控制光化学烟雾的污染。我国正处快速发展时期，城市空气污染已经成为一个重要的环境问题。为防止光化学烟雾的爆发，除了采取上述方法外，还必须采取行政命令干涉的手段才能有较好的效果。参考文献： 1戴树桂主编.光化学烟雾.环境
