光化学污染剖析.ppt

光化学烟雾 光化学烟雾指大气中的氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物及其受紫外线照射后产生的以臭氧为主的二次污染物所组成的混合污染物。光化学烟雾是一种带有刺激性的棕红色烟雾，长期吸入会引起咳嗽和气喘，浓度达50ppm时，人将有死亡危险。光化学烟雾主要污染源是机动车排放的尾气。世界上首例光化学污染于1943年发生于美国洛杉矶市。 洛杉矶光化学烟雾事件 1943年夏季，洛杉矶市250万辆汽车燃烧的1100 t 汽油所产生的碳氢化合物等气体，在太阳紫外线照射下引起化学反应，形成了浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了 眼红、头疼。1955 年和1970年洛杉矶 又两度发生该类事 件，分别有400多 人死亡和全市四分 之三的人患病。 1948年10月下旬，美国的宾夕法尼亚州多诺拉城大雾弥漫，受反气旋和逆温控制，工厂排出的有害气体扩散不出去，全城14000人中有6000人眼痛、喉咙痛、头痛胸闷、呕吐、腹泻。17人死亡。 自1952年以来，伦敦 发生过12次大的烟雾事件。 1952年12月那一次，伦敦 大雾，燃煤排放的粉尘和 二氧化硫无法散去。迫使 所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路困难。烟雾事件使呼吸道疾病患者猛增，5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。 1961年，日本四日市由于石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染大气，引起居民呼吸道疾病聚增，尤其是哮喘病的发病率大大提高，形成了一种突出的环境问题。 基本简介 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，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）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成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。 经过研究表明，在60N（北纬）～60S（南纬）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。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3h~4h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。 　　20世纪40年代之后，随着全球工业和汽车业的迅猛发展，光化学烟雾污染在世界各地不断出现，如美国洛杉矶、日本东京、大阪、英国伦敦、澳大利亚、德国等大城市及中国北京、南宁、兰州均发生过光化学烟雾现象。鉴于光化学烟雾的频繁发生及其造成危害巨大，如何控制其形成已成为令人注目的研究课题。 形成机理 形成臭氧的活性有机物和氮氧化物的主要来源是汽车排放的尾气。 　　通过对光化学烟雾形成的模拟实验，已经初步明确在碳氢化合物和氮氧化物的相互作用方面主要有以下过程： 　　1、污染空气中NO2的光解是光化学烟雾形成的起始反应。 　　（ 　　化学式： 　　NO2==NO+O（条件为光照） 　　O+O2==O3 　　2NO+O2==2NO2 　　分析： 　　2NO2（排放的）==2NO[（3）式中有用）]+2O[（2）式中有用）]（条件为光照） 　　2O[（1）式中的O]+2O2（空气中的）==2O3（刺激性气体） 　　2NO[（1）式中的NO]+O2==2NO2（生成NO2，开始继续反应） 　　综合一下： 　　3O2==2O3（光照，NO2） 　　） 　　2、碳氢化合物被HO、O等自由基和臭氧氧化，导致醛、酮、醇、酸等产物以及重要的中间产物RO2、HO2、RCO等自由基的生成。 　　3、过氧自由基引起NO向NO2的转化，并导致O3和PAN等的生成。 　　光化学反应中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN等统称为光化学氧化剂，以臭氧为代表，所以光化学烟雾污染的标志是臭氧浓度的升高。 基本特征 光化学烟雾的表现特征是烟雾弥漫，烟雾呈蓝色，大气能见度降低。光化学烟雾一般发生在大气相对湿度较低、大气温度较低，气温为24～32℃的夏季晴天，污染高峰出现在中午或稍后。 　　光化学烟 雾是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。污染区大气的实测表明，一次污染物HC及一氧化氮(NO)的最大值出现在早晨交通繁忙时刻，随着NO浓度的下降，NO2浓度增大。O3和醛类等二次污染物随着阳光增强和O3、HC浓度降低而积聚起来。它们的峰值一般要比NO峰值的出现延迟约 4～5个小时。二次污染物PAN浓度随时间的变化同O3和醛类相似。 城市和城郊的光化学氧化剂浓度通常高于乡村，但近几年发现许多乡村地区光化学氧化剂的浓度增高，有时甚至超过城市。这是因为光化学氧化剂的生成不仅包括光化学氧化过程，而且还包括一次污染物的扩散输送