光化学烟雾的形成机理与防治措施.ppt

光化学烟雾的形成机理与防治措施 朱金薇 硕920 3109019001 环境工程 Contents 1.什么是光化学烟雾 ?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中紫外线照射下发生光化学反应生成一些氧化性很强的O3、醛类、PAN、HNO3等二次污染物。 人们把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(其中有气体和颗粒物)所形成的烟雾，称为光化学烟雾。(photochemical smog) 一些重要事件 本世纪40年代，美国洛杉矶首次出现了光化学烟雾。 50年代以来，光化学烟雾污染事件在美国其他城市和世界各地相继出现，如日本的东京、大贩，英国的伦敦以及澳大利亚、德国等的大城市。 2.光化学烟雾的特征 烟雾呈蓝色，具有强氧化性，能使橡胶开裂，剌激人的眼睛，伤害植物叶子，并使大气能见度降低；其刺激物浓度的高峰在中午或午后；污染区域往往在污染的下风向几十至几百公里处。?????? 2.光化学烟雾的特征 ? 大气中有氮氧化物和碳氢化合物存在。 大气湿度较低，而且有强的阳光照射。 这样在大气中就会发生一系列复杂的反应，生成一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。 ?????? 2.光化学烟雾的特征 光化学烟雾一般发生在大气湿度较低、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。?????? 2.光化学烟雾的特征 2.光化学烟雾的特征 因此，光化学氧化剂的污染不只是城市的问题，而且是区域性的污染问题。所以，一些乡村地区也有光化学烟雾污染的现象。 3.光化学烟雾的形成机理 ??洛杉矶光化学烟雾事件发生后，不少学者对洛杉矶污染大气成分的变化规律进行了实际测定和人工模拟实验，以研究光化学烟雾形成的机理。 3.光化学烟雾的形成机理 50年代初，美国加州大学的哈根斯密特(HaggenSmit)初次提出了有关光化学烟雾形成的机理，认为洛杉矶光化学烟雾是由汽车排放尾气中的氮氧化物(NOx)和碳氢化合物(HC)在强太阳光作用下，发生光化学反应而形成的；确定空气中的刺激性气体为臭氧。 3.光化学烟雾的形成机理 ?臭氧浓度升高是光化学烟雾污染的标志。世界卫生组织和美国、日本等许多国家均把臭氧或光化学氧化剂(O3、NO2、PAN(过氧乙酰硝酸酯)等)的水平作为判断大气质量的标准之一，并据此来发布光化学烟雾的警报。 3.光化学烟雾的形成机理 3.光化学烟雾的形成机理 3.光化学烟雾的形成机理 通过光化学烟雾模拟实验，已经初步明确在碳氢化合物和氮氧化物相互作用方面主要有以下基本反应： 3.光化学烟雾的形成机理 3.光化学烟雾的形成机理 3.光化学烟雾的形成机理 （1） ??????NO2 + hν →?NO+O (1) ?????? O + O2 + M →?O3 +M (2)?????? O3 + NO →?NO2 +O2 (3) ?所产生的O3要消耗在NO的氧化上而无剩余，所以要产生光化学烟雾必需有碳氢化合物存在。 3.光化学烟雾的形成机理 （2） ????RH + O →?RO2· (4) ????RH + O3 →?RO2·+O (5)????RH +·OH →?RO2·+ H2O (6)???? RCHO与·OH反应如下：????RCHO + ·OH →?RC·O(酰基) + H2O????RC·O + O2 →?RC(O)O2·(过氧酰基 ) 3.光化学烟雾的形成机理 ?丙烯的氧化反应为：  3.光化学烟雾的形成机理 （3） RO2· + NO →?NO2 + RO· (RO2·包括HO2·) (7) ·OH + NO →?HNO2 (8) ·OH + NO2 →?HNO3 (9)  RC(O)O2· + NO2 →?RC(O)O2NO2 (10)  3.光化学烟雾的形成机理  由于反应(7)使NO快速氧化成NO2，从而加速NO2光解，使二次产物O3净增。 同时RO2·(如丙烯与O3反应生成的双自由基CH3C·HOO·)与O2和NO2相继反应产生过氧乙酰硝酸酯(PAN)类物质。 CH3C·HOO· +O2→?CH3C(O)OO· + ·OH CH3C(O)OO· +NO2→?CH3C(O)OONO2  3.光化学烟雾的形成机理 NO2 + hν →?NO+O O + O2 + M →?O3 + M NO + O3 →?NO2 + O2 RH +·OH →?RO2·+ H2O RC