《环境与化学之光化学烟雾》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境与化学之光化学烟雾（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、美丽的城市为什么会披上“神秘的面纱”呢？而这个“神秘面纱”又是什么呢？ 光化学烟雾是一种混合物的总称。光化学烟雾是一种混合物的总称。汽车、工厂等汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（污染源排入大气的碳氢化合物（CH）和氮氧化物）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在阳光的作用下发生化）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（学反应，生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾
2、。成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。因最早在因最早在1940年的美国洛杉矶首先发现，因此又年的美国洛杉矶首先发现，因此又称为洛杉矶烟雾。称为洛杉矶烟雾。定义：研究条件：封闭的容器研究条件：封闭的容器+反应气反应气体（丙烯（体（丙烯（HC）、）、NOx、空气）、空气）+模拟太阳光照射模拟太阳光照射光化学烟雾的产生机理（烟光化学烟雾的产生机理（烟雾箱模拟揭示的机理）雾箱模拟揭示的机理）观察结果：观察结果： 随时间增加，随时间增加，NO向向NO2转化。（转化。（NO消耗）消耗） 由于氧化而大量消耗丙烯（碳氢化合物消耗）。由于氧化而大量消耗丙烯（碳氢化合物消耗）。 臭氧、臭氧、PAN、HCHO、NO2等
3、二次污染物生成。等二次污染物生成。关键反应：关键反应： NO2光解导致光解导致O3的生成（光化学反应的生成（光化学反应_诱因）诱因） 丙烯氧化得到活性自由基，丙烯氧化得到活性自由基，HO,HO2（自由基链（自由基链反应反应_强化）强化） 活性自由基促使活性自由基促使NO向向NO2转化转化,同时使同时使PAN、O3等生成（结果）等生成（结果）反应过程：反应过程： 引发反应主要是引发反应主要是NO2光解：光解：NO2+hv(430nm)NO+O k1(NO转化为转化为NO2的引发反的引发反应应)O+O2+MO3 k2O3+NONO2+O2 k3 碳氢化合物（烃类）的氧化能够得到大量活性自由基，碳氢
4、化合物（烃类）的氧化能够得到大量活性自由基，对活性对活性 自由基的引发反应主要由于醛类和自由基的引发反应主要由于醛类和NO2光解：光解： NO2+hvNO+O (自由基发生的引发反应自由基发生的引发反应) RCHO+hvRCO+H (自由基发生的引发反应自由基发生的引发反应) RH+OR+HO(自由基增殖反应自由基增殖反应) RH+HOR+H2O(自由基增殖反应自由基增殖反应)R+O2RO2(自由基增殖反应自由基增殖反应)H+O2HO2(自由基增殖反应自由基增殖反应)RCO+ O2RC(O)OO(自由基增殖反应自由基增殖反应) 大量的活性自由基大量的活性自由基(HO2 RO2 RC(O)OO)
5、使使NO转化为转化为NO2：例如：例如：NO+HO2NO2+HONO+RO2NO2+RO (RO+O2HO2+RCHO)NO+RC(O)OONO2+RC(O)O (RC(O)OR+CO2)反应终止的条件：反应终止的条件：NO，HC等消耗殆尽，等消耗殆尽，O3、NO2、PAN、HNO3等最终形成。等最终形成。 NO2+HOHNO3 NO2+RC(O)OORC(O)OONO2(PAN) O+O2+MO3 RC(O)OONO2RC(O)OO+ NO2人类的活动主要原因由汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，如下示意图：光化学烟雾来源光化学烟雾来源 1）烟雾呈
6、蓝色烟雾呈蓝色 2）具有强氧化性）具有强氧化性 3）其刺激物浓度的高峰值在中午和午后其刺激物浓度的高峰值在中午和午后 4） 污染区域出现在污染源下风向几十到污染区域出现在污染源下风向几十到几百公里的范围内几百公里的范围内光化学烟雾的特征光化学烟雾日变化曲线分析光化学烟雾日变化曲线分析 1）总体上，白天生成，夜晚消失，污染物浓度峰值出）总体上，白天生成，夜晚消失，污染物浓度峰值出现在中午和午后。现在中午和午后。2 ）烃类和）烃类和NO发生在早上交通高峰时节，此时发生在早上交通高峰时节，此时NO2浓度浓度很低。很低。 3）随太阳辐射增强，）随太阳辐射增强，O3和和NO2浓度逐渐增加，到中午浓度逐渐
7、增加，到中午已经较高，一般已经较高，一般O3和和NO2浓度峰值比浓度峰值比NO浓度峰值晚出浓度峰值晚出现现4-5小时。小时。 4）推断：）推断：O3和和NO2 PAN主要是二次污染物。主要是二次污染物。 傍晚虽然交通繁忙，但是日光较弱，因此不足以引起光傍晚虽然交通繁忙，但是日光较弱，因此不足以引起光化学反应。化学反应。 光化学烟雾的危害及实例对人体和危害。对植物的危害。对建筑物的危害。其它方面的危害。光化学烟雾的危害对人体和危害光化学烟雾可以使人眼和呼吸道受刺激或诱发各种呼吸道炎症,危害人体健康。对人体最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道粘膜,引起眼睛红肿和喉炎,这与醛类等二次污染物有关。它的另一
8、些危害与臭氧有关。当大气中臭氧浓度达到200300g/m3时,会引发哮喘发作导致上呼吸道疾患恶化,使视觉敏感度和视力降低;浓度在4001600g/m3时,只要接触两小时就会出现气管刺激症状,引起胸骨下疼痛和肺通透性降低,使肌体缺氧;浓度再高,就会出现头痛,并使肺部气道变窄,出现肺气肿等。对植物的危害光化学烟雾等可以降低大气的能见度、减弱阳光强度、从而影响植物的光合作用、给其生长带来不利影响。对植物的危害是大气污染影响生物界的最初表现。大气污染可使植物的叶、花及果实生长迟缓,产量减少,质量变差,甚至助长病虫害的发展和蔓延。对建筑物的危害光化学烟雾中的各种氧化物会腐蚀建筑材料和设备器材。其它方面危
9、害大气中的烟雾会污染街道、庭院、使居室及室内的设备、衣服等被腐蚀受损、加速橡胶的老化使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。美国洛杉矶日本东京中国上海光化学烟雾污染实例美国洛杉矶光化学烟雾事件洛杉矾西面临海，三面环山，是个阳光明媚，气候温暖，风景宜人的地方。然而好景不长，从20世纪40年代初开始，人们就发现这座城市变得“疯狂”起来。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，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195019
10、51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。这就是最早出现的新型大气污染事件-光化学烟雾污染事件。日本东京光化学烟雾事件1970年秋季，日本东京市区大气中的光化学氧化剂浓度比平时高10倍，空气污浊，有2万人得了眼痛病。在高浓度光化学烟雾区，正在操场运动的青年学生，大部分突然眼红、喉咙肿痛，个别人当场昏倒。由于街道光化学烟雾浓重，苦煞了交通警察，他们只好缩短值勤时间，上岗时戴上防毒面具，下岗即归队吸氧，以便尽快恢复元气。街头出现了一种自动售氧机，只要向里面丢进几枚钱币，就可以吸到几口令人
11、兴奋通畅的新鲜空气。一些厂家还别出心裁，把森林、海滨或山区的清洁空气压缩成空气罐头出售。上海光化学烟雾事件1995年6月1日一个闷热的傍晚，上海市市中心的一地段弥漫着一种淡蓝色的烟雾，这些区域中的居民和路上的行人普遍感到眼、鼻和喉咙受到刺激，污染严重的区域更有人因受刺激而咳嗽和流泪。据上海市权威的环境监测部门监测，当时大气中二氧化硫浓度正常，而一氧化碳和氮氧化合物等浓度严重超标，以此证实这是一种因汽车尾气污染而导致的光化学烟雾。光光化化学学烟烟雾雾的的防防治及控制对策治及控制对策 加加强强监监督督管管理理: :当当氧氧化化剂剂浓浓度度达达到到0.5ppm0.5ppm时时达达到到警警戒戒水水平平
12、，氧氧化化剂剂浓浓度度达达到到1.0ppm1.0ppm时时达达到到危危害害健健康康水水平平，氧氧化化剂剂浓浓度度达达到到1.5ppm1.5ppm时时达达到到严严重重危危害害健健康水平康水平改改进进技技术术：汽汽车车尾尾气气是是氮氮氧氧化化物物和和碳碳氢氢化化合合物物的的主主要要来来源源，改改进进技技术术控控制制汽汽车车尾尾气气排排放放是是防防止止光光化化学学烟烟雾雾的的有有效效措措施施。包包括括安安装装汽汽车车尾尾气气净净化化装装置置+ +改良燃料（使用天燃气燃料、二甲醚燃料）等。改良燃料（使用天燃气燃料、二甲醚燃料）等。改改善善能能源源结结构构: :使使用用替替代代能能源源，尽尽量量减减少少
13、使使用用化化石石燃燃料料，无无论论煤煤还还是是燃燃料料油油中都含有大量的烃类和中都含有大量的烃类和N N素，燃烧过程中容易排放光化学一次污染物。素，燃烧过程中容易排放光化学一次污染物。防治对策控制对策(1)控制氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳的排放，尤其是前两种污染物、机动车的尾气控制是关键，一辆两冲程的麾托车的污染量是一辆轿车的4倍，所以在一些麾托车较多的城市更要采取有效的措施、比如安装尾气净化装置、改善燃料的性能等。(2)控制光化学烟雾形成过程中起链接作用的自由基的形成、主要是控制反应活性高的有机物的排放、能够控制光化学烟雾的形成和发展。此外、向大气中散发阻化剂、也可以有效地控制自由基的形成。
