光化学烟雾
光化学烟雾的形成机理与防治措施
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3.光化学烟雾的形成机理
光化学烟雾形成机理可简述如下图：
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4.对光化学烟雾的防治对策
1 2 3 4
改善能源 结构
改进技术, 降低汽车尾 气NOx、HC 的排放量
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3.光化学烟雾的形成机理
（2） RH + O → RO2·(4) RH + O3 → RO2· (5) +O RH +·OH → RO2· H2O (6) +
RCHO与· OH反应如下： RCHO + ·OH → RC· O(酰基) + H2O RC· + O2 → RC(O)O2· O (过氧酰基 )
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3.光化学烟雾的形成机理
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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：
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3.光化学烟雾的形成机理 丙烯的氧化反应为：
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3.光化学烟雾的形成机理
（3） RO2· + NO → NO2 + RO·(RO2· 包括 HO2· (7) )
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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。
光化学烟雾特征
光化学烟雾特征烟雾是由燃烧物质产生的气体和固体颗粒所组成的空气悬浮物。
光化学烟雾是一种特殊类型的烟雾，其形成和组成物质与光化学反应密切相关。
光化学烟雾的特征主要表现在以下几个方面：一、产生源和组成物质：光化学烟雾的主要产生源是汽车尾气和工业废气等燃烧排放物。
这些排放物中含有大量的氮氧化物和挥发性有机物，当它们暴露在阳光下时，会发生光化学反应，生成光化学烟雾。
光化学烟雾的主要组成物质包括臭氧、二氧化氮、挥发性有机物和颗粒物等。
二、颜色和味道：光化学烟雾的颜色和味道与一般烟雾有所不同。
由于光化学反应产生的臭氧和二氧化氮等物质的存在，光化学烟雾呈现出淡黄色或棕色。
而一般烟雾通常呈现为灰色或黑色。
此外，光化学烟雾还具有一种特殊的刺激性气味，有些人形容为刺鼻、辛辣或草莓味。
三、空气质量影响：光化学烟雾对空气质量有着重要的影响。
光化学烟雾中的臭氧是一种强氧化剂，对呼吸系统和眼睛有刺激性。
长期暴露在高浓度的光化学烟雾环境中，容易引发哮喘、慢性支气管炎等呼吸系统疾病。
此外，光化学烟雾中的颗粒物也对空气质量造成严重影响，不仅可降低能见度，还可导致呼吸道感染和心血管疾病。
四、地理分布和季节性变化：光化学烟雾通常在大城市或工业区集中分布。
这是因为这些地区的燃烧排放物较多，光化学反应发生的条件较好。
此外，光化学烟雾也存在季节性变化，通常在夏季和秋季较为严重。
这是因为夏季阳光强烈，气温高，气象条件适宜光化学反应的发生。
五、防治措施：为了减少光化学烟雾对环境和人体健康的危害，应采取相应的防治措施。
首先，减少燃烧排放物的产生，提高车辆和工业设备的排放标准，推广清洁能源和高效燃烧技术。
其次，加强监测和预警系统的建设，及时掌握光化学烟雾的变化情况，采取相应的措施来保护公众健康。
另外，加强环境教育和宣传，提高公众对光化学烟雾的认识，鼓励人们采取环保行动，共同减少光化学烟雾的形成。
光化学烟雾是一种特殊类型的烟雾，其特征主要表现在产生源和组成物质、颜色和味道、空气质量影响、地理分布和季节性变化以及防治措施等方面。
光化学烟雾环境化学课件
有机化合物在光化学反应中与氧分子发生反应， 生成过氧基和自由基。
分解反应
有机有机化合物在光化学反应中发生聚合，生成大分 子有机物。
氮氧化物在大气中的反应
氧化反应
还原反应
氮氧化物在光化学反应中与氧分子发 生反应，生成二氧化氮和自由基。
癌症
光化学烟雾中的某些致癌物质， 如苯和多环芳烃，会增加人类患
肺癌、膀胱癌等癌症的风险。
对生态系统的破坏
植物损伤
光化学烟雾中的有害物质 会损伤植物叶片，影响光 合作用，导致生长受阻甚 至死亡。
动物死亡
光化学烟雾中的有害物质 会通过食物链累积，影响 动物生存，导致种群数量 减少甚至灭绝。
土壤和水质污染
02
环境化学基础
大气化学基础
01
02
03
大气组成与结构
大气主要由氮气、氧气、 氩气等组成，其中氮气约 占78%，氧气约占21%。
大气分层
根据温度和成分的变化， 大气可分为对流层、平流 层、中间层和热层。
大气污染物扩散
污染物在大气中的扩散受 到气象条件、地形和大气 稳定度等因素的影响。
有机化合物在大气中的反应
光化学烟雾环境化学课件
• 光化学烟雾的概述 • 环境化学基础 • 光化学烟雾的环境影响 • 光化学烟雾的防治措施 • 光化学烟雾的未来研究方向
01
光化学烟雾的概述
光化学烟雾的定义
总结词
光化学烟雾是由汽车尾气和工业废气排放的污染物在阳光作用下发生光化学反 应生成的二次污染物。
详细描述
光化学烟雾是汽车尾气和工业废气中的氮氧化物（NOx）和挥发性有机物 （VOCs）在阳光的作用下发生光化学反应生成的二次污染物。这些污染物包括 臭氧（O3）、氮氧化物（NOx）、挥发性有机物（VOCs）等。
光化学烟雾措施
光化学烟雾措施简介光化学烟雾措施是一种通过使用光化学反应消除烟雾的方法。
它利用光能将烟雾中的有害物质转化为无害物质，从而改善空气质量和保护人们的健康。
本文将介绍光化学烟雾措施的原理、应用以及相关研究领域。
原理光化学烟雾措施是基于光化学反应的原理。
光化学反应是指在光照下，分子之间发生的化学反应。
在光化学烟雾措施中，光能被用作激发剂，通过激发烟雾中的分子，使其发生光化学反应，进而转化为无害的物质。
典型的光化学烟雾措施中使用的激发剂是紫外线。
紫外线具有较高的能量，可以激发烟雾中的分子，引发光化学反应。
例如，烟雾中的有机物质在紫外线照射下可以发生光解反应，将有机物质分解为更简单的无害物质。
此外，紫外线还可以激发空气中的氧气形成活性氧，进一步氧化烟雾中的有害物质。
应用光化学烟雾措施在空气污染治理中具有广泛的应用。
以下是一些光化学烟雾措施应用的示例。
室内空气净化室内空气中常常存在各种有害物质，如挥发性有机物、甲醛等。
这些物质对人体健康具有潜在的威胁。
光化学烟雾措施可以通过利用紫外线激发有害物质的光化学反应，将室内空气中的有害物质转化为无害的物质，从而改善室内空气质量。
大气污染治理光化学烟雾措施也可以应用于大气污染治理。
通过在大气中设置紫外线辐射装置，可以将污染物转化为无害物质。
例如，使用光化学烟雾措施可以将烟囱排放的有害物质如二氧化硫转化为硫酸，随后与水蒸气结合形成硫酸雾。
硫酸雾在大气中与氨气结合形成硫酸铵颗粒，最终以降雨的方式排出。
汽车尾气净化汽车尾气是城市空气污染的主要来源之一。
使用光化学烟雾措施可以有效减少汽车尾气中的有害物质排放。
在汽车尾气处理装置中，通过设置紫外线辐射装置，可以将尾气中的氮氧化物和挥发性有机物转化为无害物质，从而减少空气污染。
目前研究领域光化学烟雾措施是一个活跃的研究领域，目前有许多相关的研究正在进行中。
以下是一些研究领域的示例。
光催化材料的研发光催化材料是实现光化学反应的关键材料。
光化学烟雾的日变化曲线
光化学烟雾的日变化曲线
光化学烟雾的日变化曲线是指在一天内光化学烟雾浓度的变化趋势。
一般情况下，光化学烟雾的浓度会呈现出明显的日变化规律。
典型的日变化曲线一般呈现出两个高峰，分别出现在早晨和傍晚时段。
这是因为光化学烟雾的生成与空气中的污染物、气象条件以及太阳辐射等因素有关。
在早晨时段，太阳刚升起，光照强度逐渐增加，同时空气中的污染物也开始被太阳光激活。
这时，光化学反应加速，烟雾浓度迅速上升，达到一天中的第一个高峰。
随着日上高度的增加，光照强度逐渐增强，光化学反应加速，烟雾浓度逐渐达到最高峰。
通常在中午时段，烟雾浓度达到全天最高值。
随着下午时段太阳高度的下降，光照强度逐渐减弱，光化学反应逐渐减缓，烟雾浓度开始下降。
然而，在傍晚时段，由于尾气排放、工业废气等因素的加入，烟雾浓度会再次上升，达到一天中的第二个高峰。
随着太阳下山，光照强度减弱，光化学反应逐渐停止，烟雾浓度开始迅速下降。
直到夜晚，烟雾浓度降至最低点。
需要注意的是，光化学烟雾的日变化曲线受多种因素的影响，
如地理位置、气象条件和大气污染水平等。
因此，不同地区和不同季节的光化学烟雾的日变化曲线可能存在差异。
光化学烟雾
（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。
0 ℃ ,g/L ） 2 . 1 4 4 ； 液 体 密 度 （ 150℃,g/cm3 ）1.473
【熔点（℃）】（固）-251 【沸点（℃）】（液）-112 【性状】 气态臭氧厚层带蓝色,有特殊臭味,浓度高时与氯气气味相 像；液态臭氧深蓝色,固态臭氧紫黑色.
【用途】
用于水的消毒和空气的臭氧化 ,在化学工业中用作强氧化 剂.
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，文名称】臭氧 【英文名称】ozone 【结构或分子式】
O 原子以 sp2 杂化轨道形成 σ 键 . 分
子形状为V形.
【相对分子量或原子量】48.00 【密度】气体密度（
据有关专家介绍，1997年，中国大气污染的比例约为5%， 但到了 2007年，一些城市的交通干道污染比例达到 40% 以 上。尤其是北京、广州、西安等大城市，已逐渐由煤烟型污 染转向综合型污染。也就是说，在以二氧化硫、氮氧化物、 可吸入颗粒物为特征的传统煤烟型污染问题依然严重且尚未 根本解决的同时，臭氧和颗粒物细粒子等二次污染问题接踵 而至，且污染态势严峻、危害更大。两种污染形式结合在一 起，就形成了大气复合型污染。
光化学烟雾的三要素
光化学烟雾的三要素光化学烟雾是指由发动机排出的一种烟雾悬浮物，它是由汽车尾气中的氮氧化物（NO x与有机物结合后形成的气溶胶，因其在光照下发生反应而得名。
研究表明，光化学烟雾是一种有害的有毒物质，能够通过气溶胶的形式进入各种生物体，对人体和环境有很大的影响。
光化学烟雾的三要素是氮氧化物（NO x、挥发性有机物（VOC）、光照。
1.氮氧化物（NO x氮氧化物（NO x是汽车尾气中的一种主要污染物，主要来源是发动机的燃烧过程中产生的氮气，在高温环境中会分解，形成氮氧化物。
氮氧化物是光化学烟雾形成的基础，它们可以和挥发性有机物（VOC）结合，在光照下形成气溶胶。
2.挥发性有机物（VOC）挥发性有机物（VOC）是指一类易于挥发、游离形式存在于空气中的有机物，也称为挥发性有机化合物（VOCs），它们在发动机燃烧过程中及尾气中都有很高的浓度。
由于它们的挥发性，可以被氮氧化物（NO x所吸收，在光照下形成光化学烟雾。
3.光照光照是发生光化学烟雾反应的必要条件，它们提供了光子能量，使氮氧化物（NO x与挥发性有机物（VOCs）结合，形成气溶胶。
当气溶胶暴露在日光或人造光的照射下时，它们会被高能量光子破坏，产生致癌物质，例如苯乙烯、甲苯等。
综上所述，光化学烟雾的三要素是氮氧化物（NO x、挥发性有机物（VOC）、光照，是人类活动中可能形成的有害污染物。
由于它们有毒性，会对人类健康和环境产生潜在的危害，因此需要采取措施改善空气质量，以减少光化学烟雾的形成。
政府可以出台相关法规，鼓励使用污染少的发动机，以控制来源污染：要求汽车在运行的过程中定期检查；推广替代能源的应用，如电动车；尽可能减少汽车的使用，如提倡骑自行车上下班。
同时，开发空气净化技术、空气污染控制技术，提高空气质量标准也是很有必要的。
此外，还要加强教育，加快推广污染防治知识，促进社会对环境保护的关注和参与。
总之，光化学烟雾的三要素是氮氧化物、挥发性有机物和光照，通过政府和社会的努力，有可能实现环境的持续发展和改善，为人类带来更多的健康和福祉。
简述光化学烟雾的形成过程
简述光化学烟雾的形成过程烟雾是一种特殊的大气污染状态，是大量烟尘悬浮物的混合物，主要由炭黑、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等组成。
烟雾会导致城市气象条件恶化，增加空气污染强度。
直接危害人体健康，严重时可致死亡。
它的防治工作具有长期性和复杂性。
1。
简述光化学烟雾的形成过程及其危害。
光化学烟雾是指在阳光照射下，二氧化氮与挥发性有机化合物如烃类、醛类、酮类等，在太阳紫外线光束的作用下，经过光化学反应生成的二次污染物。
光化学烟雾的产生与汽车尾气排放、工业生产过程、家庭炉灶排放等多种因素有关，属于一种复杂的大气污染现象。
2。
简述臭氧对人体的危害。
臭氧(氧原子)又称三原子氧，是一种淡蓝色、有特殊腥味的气体。
臭氧是强氧化剂，能破坏细胞膜和线粒体膜，引起人体急性疾病。
臭氧对人体的危害主要是刺激和损害人体的呼吸道粘膜，使之发炎肿胀，造成分泌腺功能障碍，引起肺气肿，甚至发生肺水肿而死亡。
臭氧还能抑制人体内的新陈代谢过程，使人体各部分器官受到影响，促使皮肤上的小皱纹加深，使人出现衰老迹象。
臭氧在医学上主要用于消毒、灭菌、杀虫、麻醉、漂白，在食品、饮料、制药、生物、化工、军事等方面也广泛用于消毒、灭菌。
3。
简述酸雨的形成过程及危害。
酸雨(acid rain)是指pH小于5.6的雨雪降水。
它能溶解或者沉淀钙、镁等金属离子而显现为酸性。
二氧化氮对人体的危害不亚于烟尘，在世界范围内日益受到重视。
美国环保局把氮氧化物列为危害环境的10大污染物之一。
世界卫生组织将氮氧化物与空气中的其他成分相比较，确定了它的二级致癌物质，并且认为：长期接触低浓度的二氧化氮，可以引起人类和动物遗传物质的损伤。
二氧化氮的危害：在排放过程中，二氧化氮通常经三个途径产生：第一是燃料中未燃烧的含氮化合物在某些条件下可以分解出二氧化氮；第二是从煤、石油和天然气等燃料中释放出来的一氧化氮与过剩的氧结合后也可产生二氧化氮；第三是硝酸盐还原菌利用硝酸盐作为电子供体，还原烟气中的NO-产生二氧化氮。
光化学烟雾
整理课件
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5、水俣病事件 1953－1956年，日 本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的含汞废 水，使汞在海水、底泥和鱼类中富集，又经 过食物链使人中毒。1991年，日本环境厅公 布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。
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水俣病 肢端感 觉麻木 （左） 和中心 性视野 缩小（ 右）
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2、日变化曲线
▪ 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。
▪ 烃类和NO发生在早上交通高峰时节，此时NO2浓度很 低。
▪ 随太阳辐射增强，O3和NO2浓度逐渐增加，到中午已经 较高，一般O3和NO2浓度峰值比NO浓度峰值晚出现4-5小 时。
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痛痛病发病地区分布图
整理课件
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7、四日哮喘病事件 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。
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8、米糠油事件 1968年，在日本北九 州一带，由于鸡和人吃了含有多氯联苯的米 糠油，先是几十万只鸡吃了有毒饲料后死亡。 继而有13000多人开始眼皮发肿，手掌出汗， 全身起红疙瘩，接着肝功能下降，全身肌肉 疼痛，咳嗽不止。
畜死亡。
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2、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吨汽油所产 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。
光化学烟雾
• 世界上不少国家和地区都针对光化学污染 世界上不少国家和地区都针对光化学污染 采取了一些安全措施： 采取了一些安全措施：比如尽量减少汽车 尾气的排放。洛杉矶从2000年开始， 2000年开始 尾气的排放。洛杉矶从2000年开始，已有 50%车辆使用甲醇或改装成电动汽车 车辆使用甲醇或改装成电动汽车； 50%车辆使用甲醇或改装成电动汽车；许多 国家在汽车尾气催化转化装置上投入巨资， 国家在汽车尾气催化转化装置上投入巨资， 并不断提高尾气员会 2005年就已提出旨在大量减少轿车及轻型 2005年就已提出旨在大量减少轿车及轻型 商用卡车尾气排放物的“ 标准， 商用卡车尾气排放物的“欧5”标准，最早 标准 2008年中期正式实行 年中期正式实行。 2008年中期正式实行。
• 光化学烟雾对国民经济的影响可以通过健 康损失、生态破坏和农业产量下降、材料 破坏等来体现。
• 人体短时间暴露于严重的光化学烟雾中， 人体短时间暴露于严重的光化学烟雾中， 或经常暴露于轻、中度光化学烟雾中， 或经常暴露于轻、中度光化学烟雾中，均 可给健康带来危害。 可给健康带来危害。大量的流行病统计表 光化学烟雾与呼吸道系统发病率、 明，光化学烟雾与呼吸道系统发病率、死 亡率、眼病等有相关性， 亡率、眼病等有相关性，同时亦是某些癌 病的重要原因。 病的重要原因。光化学烟雾引起的经济损 通常包括如下几个方面的费用： 失，通常包括如下几个方面的费用：患者 医疗费及支付病假工资、病假产值损失、 医疗费及支付病假工资、病假产值损失、 提早死亡产值损失等。 提早死亡产值损失等。
• 与我国机动车数量增长相呼应的是我国石 油消耗的强劲增长和本已严重的大气污染 的进一步加重。由于人口分布、 的进一步加重。由于人口分布、区域经济 和社会发展不平衡， 和社会发展不平衡，我国汽车保有和使用 量及其引发的交通、 量及其引发的交通、大气污染问题也呈现 出明显的地区特征。就大气污染而言， 出明显的地区特征。就大气污染而言，经 济发达和人口密集的珠江三角洲、 济发达和人口密集的珠江三角洲、长江三 角洲和京津冀地区已成为重污染区。 角洲和京津冀地区已成为重污染区。
环境化学-光化学烟雾
• (该Ⅱ自)，由基与O2结合生成相应的过氧烃基自由基
该的过带氧羟自基由的基烃也氧可自将由NO基氧与化O2成发N生O而2(开Ⅲ环)，。新生成
2
（ ）
（I
烃基自由基
）
• （3）O3的生成是由什么物质光解而导致 的？
氢
（II 过氧烃基自由基 ）
写出乙醛形成过氧乙酰基硝酸酯（PAN） 的反应式。
CH3CHO + HO → CH3CO + H2O
氢摘除 反应
过氧乙酰基
• （2）丙烯氧化的产物促进了NO、NO2、O3之 间的哪个反应？ CH3CH=CH2
CH3CH=CH2 + HO → CH3CHCH2OH (或 CH3CH(OH)CH2) CH3CHCH2OH + O2 → CH3CH(O2)CH2OH CH3CH(O2)CH2OH + NO→ CH3CH(O)CH2OH + NO2 CH3CH(O)CH2OH + O2 → CH3C(O)CH2OH + HO2 或CH3CH(O)CH2OH → CH3CHO （乙醛） + CH2OH CH2OH + O2 → H2CO（甲醛） + HO2
链终止
NO2既起链引 发作用，又起
链终止作用
• 在污染大气中还发现了PAN的同系物，它们 是PAN中的乙基由其他烷基替代形成的。如 过氧丙酰基硝酸酯 (PPN)、过氧苯酰基硝酸 酯（PBZN）。
光化学烟雾日变化曲线 NO ⇛ NO2 ⇛ RC(O)O2NO2
PAN 继增z由。反于同应反时产应生R使O过2N·氧(O如乙快丙酰速烯硝氧与酸化O酯成3反(NP应OA生2N，)成类从的物而双质加自。速由N基O2C光H解3C，·H使O二O·次)与产O物2和ON3净O2相
光化学烟雾的特征
光化学烟雾的特征
光化学烟雾的形成原因：nox和碳氢化合物等一次污染物在大气中同时存在医学教育
网搜集|整理，且达到一定浓度；有足够的太阳辐射强度；有不利用光化学烟雾扩散的地
理和气象条件。
汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（ch）城市上空的光化学烟雾和氮氧化
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.
经过研究说明,在60n（北纬）～60s（南纬）之间的一些大城市,都可能将出现光化学烟雾.
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.
.这种光化学烟雾可以随其气流漂移数百公里,并使靠近城市的农村庄稼也受侵害.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发生,例如美国洛杉矶、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、兰州均出现过光化学烟雾现象.
危害: 损害人和动物的健康
人和动物受主要危害就是眼睛和粘膜受惊、头痛、体温障碍、慢性呼吸道疾病转差、
儿童肺功能异常等。
影响植物生长
为此应当实行以下措施：
（1 ）改善能源结构。
（2）区域集中供热发展区域分散采暖供热，成立规模很大的热电厂和供热东站，查
禁市区矮小烟囱。
（3）推广燃煤电厂烟气脱n技术
增加机动车尾气的排放量
利用化学抑制剂。
光化学烟雾
光化学烟雾汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在阳光作用下发生化学反应，生成臭氧，它和大气中的其它成份结合就形成光化学烟雾各类反应及反应方程式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==O32NO+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。
光化学烟雾的形成过程是很复杂的,通过实验室模拟研究,已初步弄清了它们的基本化学过程。
大体上为:（1）被污染空气中的NO2的光分解。
（2）在被污染的空气中同时存在着许多有机物，它们与空气中的O2、O3、NO2起反应,氧化成一系列有机物,生成烟雾。
(3)氧化过程中的中间产物导致NO向NO2转化,并导致有毒物质的产生。
光化学烟雾一般发生在大气相对湿度较低,气温为24℃～32℃的夏季晴天,污染的高峰出现在中午或稍后。
可能由于日光照射情况不同,光化学烟雾除显淡蓝色外,有时带紫色,有时带褐色光化学烟雾能在空气中远距离传播。
当来自太阳光的光子激发NO2分解成NO和氧原子时,光化学烟雾的循环便开始了。
NO2(g)+能量→NO(g)+O(g)O2(g)+O(g) → O3(g)NO2是有毒、有刺激性气味的气体,O3是一种十分强的氧化剂,它是使植物在烟雾中受害的主要原因。
光化学烟雾
自然现象01 发生历史来自03 形成过程 05 防治措施
目录
02 组成成分 04 主要危害
光化学烟雾（photo-chemical smog ）是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（CxHy）和氮氧化 物（NOx）等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生光化学反应生成二次污染物，后与一次污染物混合所形成 的有害浅蓝色烟雾。光化学烟雾可随气流漂移数百公里，使远离城市的农作物也受到损害。光化学烟雾多发生在 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。约在34h后达到最大值。光化学烟雾对大气的污染造成很多不良影响，对动植物有影响，甚至对建筑材料也有影响，并 且大大降低能见度影响出行。
仅1950－1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。
组成成分
光化学烟雾的成因及危害示意图颗粒物成分：大气灰霾存在大量含氮有机颗粒物。经过源解析技术，这些包 括含氮有机颗粒物在内的有机物被识别出了4类有机组分：氧化型有机颗粒物、油烟型有机物、氮富集有机物、烃 类有机颗粒物。颗粒物里面的有机物种类有多种，包括含氮的有机物。有机物占PM2.5质量浓度的20%—60%，能 识别出大约200多种有机化合物，主要物种有脱氧单糖苷、正构烷烃、正构烷酸、多环芳烃以及其它多种源的示 踪物。大气颗粒物中有机物通常分为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯 等。
防治措施
控制污染源
洛杉矶光化学烟雾研究光化学烟雾的最终目的是如何控制NO2及HC的浓度，使O3的浓度符合大气质量标准的 要求。除控制工业污染源外，主要是改善汽车发动机的结构与工作状态和安装尾气催化转化器，前者可降低燃料 消耗、减少有害气体排放，后者可使尾气无害化。
光化学烟雾
▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚 =^_^= 成就梦想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌光化学烟雾光化学烟雾的形成过程是很复杂的,通过实验室模拟研究,已初步弄清了它们的基本化学过程。
大体上为:（1）被污染空气中的NO2的光分解。
（2）在被污染的空气中同时存在着许多有机物，它们与空气中的O2、O3、NO2起反应,氧化成一系列有机物,生成烟雾。
(3)氧化过程中的中间产物导致NO向NO2转化,并导致有毒物质的产生。
光化学烟雾一般发生在大气相对湿度较低,气温为24℃～32℃的夏季晴天,污染的高峰出现在中午或稍后。
可能由于日光照射情况不同,光化学烟雾除显淡蓝色外,有时带紫色,有时带褐色光化学烟雾能在空气中远距离传播。
当来自太阳光的光子激发NO2分解成NO和氧原子时,光化学烟雾的循环便开始了。
NO2(g)+能量NO(g)+O(g)O2(g)+O(g) O3(g)NO2是有毒、有刺激性气味的气体,O3是一种十分强的氧化剂,它是使植物在烟雾中受害的主要原因。
氧化性极强的O3跟光化学烟雾中的第三种主要成分——烃进行一系列复杂的化学反应。
烃是汽车从汽油箱中逸出或在汽油不完全燃烧时生成的。
下面的化学方程式代表光化学烟雾的主要成分和产物,汽车排气+阳光+O2(g) O3(g)+NO x(g)+ 有机化合物+CO2(g)+H2O(g)(烃+CO+NO x)(氧化剂和刺激剂)光化学烟雾的的反应机理很复杂,其中对动植物和材料有害的是O 3、PAN、丙烯醛、甲醛等等。
光化学烟雾刺激人的眼、鼻、气管和肺等器官,使人发生眼红流泪、气喘咳嗽、头晕恶心等症状。
为了预防和控制光化学烟雾的发生,环境科学工作都提出了许多办法。
例如,设法减少氮氧化合物的排放;对石油、氮肥、硝酸等工厂的排废严加控制,以减少氮的氧化物和烃的蒸发和排放;严禁飞机在航行途中排放燃料;严禁使用化学抑制剂和消毒剂等。
然而,比较好的方法还是在排放氮的氧化物之前把它转化为氮气,把烃转化为CO2和水。
光化学烟雾(精)
• 主要污染源：汽车尾气
NOx ＋ CH
UV
浅蓝色混合烟雾
O3(85%) 过氧酰基硝酸酯(10％) 其它（5％）
主要为过氧 乙酰硝酸酯
醛类、酮类、 过氧化氢等
光化学烟雾
C2H6 + HO
C2H5 + H2O O2
光化学烟雾
其中关键性反应是：
（1）NO2的光解导致O3的生成； （2）碳氢化合物氧化生成了具有活性的
自由基，如HO，HO2，RO2等； （3）HO，HO2，RO2等促进了NO向NO2转
化，提供了更多的生成O3的NO2源。
光化学烟雾
3. 反应机理(简化)：
NO2的光解导致O3的生成；
NO2 hv λ 430nm NO O O O2 M k 2O3 M O3 NO k 3 O2 NO2
表1 伦敦型烟雾与洛杉矶烟雾的比较
伦敦型 煤烟颗粒、SO2 硫酸及硫酸盐气溶胶 煤 冬 低（4℃以下） 高 弱 低 白天夜间连续 对呼吸道有刺激作用， 严重时可导致死亡。
洛杉矶型 碳氢化合物、NOx O3、PAN、HNO3、醛类等 石油 夏、秋 高（24℃以上）
低 强 高 白天
对眼睛和呼吸道有强刺激作用。 O3等氧化剂 有强氧化破坏作用，严重时可导致死亡。
光化学烟雾的预防措施
➢ 改进技术
汽车尾气是NOx和碳氢化合物的主要来源，改进技术控制 汽车尾气排放是防止光化学烟雾的有效措施。包括安装汽 车尾气净化装置+改良燃料（使用天燃气燃料）等。
➢ 改善能源机构
使用替代能源，尽量减少使用化石燃料，无论煤含是燃料 油中都含有大量的烃类和N，燃烧过程中容易排放光化学 一次污染物。
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校本教材五常高级中学赵玉群一、光化学烟雾大气中的HC和NO x等为一次污染物，在太阳光中紫外线照射下能发生化学反应，衍生种种二次污染物。
由一次污染物和二次污染物的混合物(气体和颗粒物)所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。
NO x是这种烟雾的主要成分，又因其1946年首次出现在美国洛杉矶，因此又叫洛杉矶型烟雾，以区别于煤烟烟雾(伦敦型烟雾)。
这种洛杉矶型烟雾是由汽车的尾气所引起，而日光在其中起了重要作用：2NO(g)+O2(g)→2NO2(g)O(g)+O2(g)→O3(g)NO2光分解成NO和氧原子时，光化学烟雾的循环就开始了。
原子氧会和氧分子反应生成臭氧(O3)，O3是一种强氧化剂，O3与烃类发生一系列复杂的化学反应，其产物中有烟雾和刺激眼睛的物质，如醛类、酮类等物质。
在此过程中，NO2还会形成另一类刺激性强烈的物质如PAN(硝酸过氧化乙酰)。
另外，烃类中一些挥发性小的氧化物会凝结成气溶胶液滴而降低能见度。
下列化学方程式表示光化学烟雾的主要成分和产物。
总之，NO，HC的氧化，NO2的分解，O3和PAN等的生成，是光化学烟雾形成过程的基本化学特征，其反应机理极为复杂。
它对大气造成的严重污染不能轻视。
O3，PAN，醛类对动植物和建筑物伤害很大，对人和动物的伤害主要是刺激眼睛和粘膜，及气管、肺等器官，引起眼红流泪、头痛、气喘咳嗽等症状，严重者也有死亡的危险。
O3，PAN等还能造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，并损坏油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等等。
在发生光化学烟雾时，大气中各种污染物的浓度比晴朗天气要增大五、六倍(见下表)，能见度晴天为11.2km，而在烟雾天只有1.6km。
显然，要对石油、氮肥、硝酸等化工厂的排废严加管理，严禁飞机在航行途中排放燃料等，以减少氮氧化物和烃的排放。
现在已研制开发成功的催化转化器，就是一种与排气管相连的反应器，它使排放的废气和外界空气通过催化剂处理后，氮氧化物转化成无毒的N2，烃可转化成CO2和H2O。
二、酸雨大气中的化学物质随降雨到达地面后会对地表的物质平衡产生各种影响。
降雨的酸化程度通常用pH值表示，pH值就是氢离子浓度的负对数，即pH=-lg[H+]。
正常雨水偏酸性，pH值约为6～7，这是由于大气中的CO2溶于雨水中，形成部分电离的碳酸：雨水的微弱酸性可使土壤的养分溶解，供生物吸收，这是有利于人类环境的。
酸雨通常是指pH小于5.6的降水，是大气污染现象之一。
首先用酸雨这个名词的人是英国化学家史密斯。
1852年，他发现在工业化城市曼彻斯特上空的烟尘污染与雨水的酸性有一定关系，报导过该地区的雨水呈酸性，并于1872年编著的科学著作中首先采用了“酸雨”这一术语。
酸雨的形成是一个复杂的大气化学和大气物理过程，主要是由废气中的SO x和NO x造成的。
汽油和柴油都有含硫化合物，燃烧时排放出SO2，金属硫化物矿在冶炼过程也要释放出大量SO2。
这些SO2通过气相或液相的氧化反应产生硫酸，其化学反应过程可表示为SO3+H2O→H2SO4液相反应：SO2+H2O→H2SO3大气中的烟尘、O3等都是反应的催化剂，O3还是氧化剂。
燃烧过程产生的NO和空气中的O2化合为NO2，NO2遇水则生成硝酸和亚硝酸，其反应过程可表示为2NO+O2→2NO22NO2+H2O→HNO3+HNO2酸雨对环境有多方面的危害：使水域和土壤酸化，损害农作物和林木生长，危害渔业生产(pH值小于4.8，鱼类就会消失)；腐蚀建筑物、工厂设备和文化古迹，也危害人类键康。
因此酸雨会破坏生态平衡，造成很大经济损失。
此外，酸雨可随风飘移而降落到几千公里以外，导致大范围的公害。
因此，酸雨已被公认为全球性的重大环境问题之一。
三、温室效应加剧燃料在燃烧过程一定会产生CO2和H2O，产生的CO2可溶解在雨水、江河、湖泊和海洋里，也可以被植物吸收进行光合作用等。
产生的和去除的CO2之间达到平衡，使大气中CO2的浓度保持在一定范围内。
地球大气层中的CO2和水蒸气等允许部分太阳辐射(短波辐射)透过并到达地面，使地球表面温度升高；同时，大气又能吸收太阳和地球表面发出的长波辐射，仅让很少的一部分热辐射散失到宇宙空间。
由于大气吸收的辐射热量多于散失的，最终导致地球保持相对稳定的气温，这种现象称为温室效应。
温室效应是地球上生命赖以生存的必要条件(即保护作用)。
但是由于人口激增、人类活动频繁，化石燃料的用量猛增，加上森林面积因滥砍滥伐而急剧减少，导致了大气中CO2和各种气体微粒含量不断增加，致使CO2吸收及反射回地面的长波辐射能增多，引起地球表面气温上升，造成了温室效应加剧，气候变暖。
因此CO2量的增加，被认为是大气污染物对全球气候产生影响的主要原因。
但是温室气体并非只有CO2，还有H2O，CH4，CFC(氟氯烃，几种氟氯代甲烷及乙烷的总称，商品名氟里昂)等。
研究温室气体对全球变暖的影响时，主要考虑以下三个因素。
第一，在大气中的浓度。
大气中多原子分子浓度最大的是CO2，它是主要的温室气体，浓度年增长率为0.5％。
第二，增长趋势。
虽然H2O的平均浓度在温室气体中居第二位，但是浓度增长不明显，则对温室效应的增强影响不大，所以人们谈论全球变暖时，都未提到H2O。
在温室气体中浓度占第三位的CH4年增长0.9％，浓度占第四位的N2O年增长0.25％，原来大气中并不存在的CFC浓度的年增长率高达4.0％。
第三，各种分子吸收红外辐射的能力。
如CFC分子吸收红外辐射的能力是CO2分子的几千万倍。
因此，要防止全球变暖，应从控制温室气体的排放入手。
温室效应的加剧导致全球变暖，会对气候、生态环境及人类健康等多方面带来影响。
地球表面温度升高会使更多的冰雪融化，反射回宇宙的阳光减少，极地更加变暖，海平面慢慢上升，降雨量也会发生变化。
这会使草原以及对水敏感的物种出现播种、开花、结果等生长周期变化，变暖的气候条件有利于病菌、霉菌和有毒物质的生长，导致食物受污染或变质。
因此，气候变暖将引起全球疾病的流行，严重威胁人类健康。
为减缓温室效应的加剧，既要设法减少矿物燃料的使用量，开发新能源，又要禁止砍伐森林，特别是要有效地控制人口的增长。
四、臭氧层空洞在高层大气中(高度范围约离地面15km～25km)，由氧吸收太阳紫外线辐射而生成可观量的臭氧(O3)。
光子首先将氧分子分解成氧原子，氧原子与氧分子反应生成臭氧：O3和O2属于同素异形体，在通常的温度和压力条件下，两者都是气体。
当O3的浓度在大气中达到最大值时，就形成厚度约20km的臭氧层。
臭氧能吸收波长在220nm～330nm范围内的紫外光，从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。
过去人类的活动尚未达到平流层(海拔约30km)的高度，而臭氧层主要分布在距地面15km～35km的大气层中，所以未受到重视。
近年来不断测量的结果证实臭氧层已经开始变薄，乃至出现空洞。
1985年，发现南极上方出现了面积与美国大陆相近的臭氧层空洞，1989年又发现北极上空正在形成的另一个臭氧层空洞。
此后发现空洞并非固定在一个区域内，而是每年在移动，且面积不断扩大。
臭氧层变薄和出现空洞，就意味着有更多的紫外辐射线到达地面。
紫外线对生物具有破坏性，对人的皮肤、眼睛，甚至免疫系统都会造成伤害，强烈的紫外线还会影响鱼虾类和其他水生生物的正常生存，乃至造成某些生物灭绝，会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长，又会导致的温室效应加剧。
人类活动产生的微量气体，如氮氧化物和氟氯烃等，对大气中臭氧的含量有很大的影响。
引起臭氧层被破坏的原因有多种解释，其中公认的原因之一是氟里昂的大量使用。
氟里昂被广泛用作制冷剂、发泡剂、清洗剂、气喷雾剂等。
氟里昂化学性质稳定，易挥发，不溶于水。
但进入大气平流层后，受紫外线辐射而分解产生Cl原子，Cl原子则可引发破坏O3循环的反应：Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2由第一个反应消耗掉的Cl原子，在第二个反应中又重新产生，又可以和另外一个O3起反应，因此每一个Cl原子能参与大量的破坏O3的反应，这两个反应加起来的总反应是：O3+O→2O2反应的最后结果是将O3转变为O2，而Cl原子本身只作为催化剂，反复起分解O3的作用。
O3就被来自氟里昂分子释放出的Cl原子引发的反应破坏。
另外，大型喷气机的尾气和核爆炸烟尘的释放高度均能达到平流层，其中含有各种可与O3作用的污染物，如NO和某些自由基等。
人口的增长和氮肥的大量施用等也可以危害到臭氧层。
在氮肥的分解中会向大气释放出各种氮的化合物，其中一部分可能是有害的氧化亚氮(N2O)，它会引发下列反应：N2O+O→N2+O2N2+O2→2NONO+O3→NO2+O2NO2+O→NO+O2O3+O→2O2NO按上述反应式循环起作用，使O3TT分解。
为了保护臭氧层免遭破坏，于1987年签定了蒙特利尔议定书，即禁止使用氟氯烃和其他的卤代烃国际议定书。
然而，臭氧层变薄的速度仍在加快。
不论是南极地区上空，还是北半球的中纬度地区上空，O3含量都呈下降趋势。
与此同时，关于臭氧层破坏机制的争论也很激烈。
例如大气的连续运动性质使人们难以确定臭氧含量的变化究竟是由动态涨落引起的，还是由化学物质破坏引起的，这是争论的焦点之一。
由于提出不同观点的科学家在各自所在的地区对大气臭氧进行的观测是局部和有限的，因此建立一个全球范围的臭氧浓度和紫外线强度的监测网络，可能是十分必要的。
联合国环境规划署对臭氧消耗所引起的环境效应进行了估计，认为臭氧每减少1％，具有生理破坏力的紫外线将增加1.3％，因此，臭氧的减少对动植物尤其是人类生存的危害是公认的事实。
保护臭氧层须依靠国际大合作，并采取各种积极、有效的对策。