光化学烟雾污染

化学与环境污染——光化学烟雾汽车、工厂等排入大气的和（NOx）等，在阳光的作用下发生，生成（O3）、、酮、酸、（PAN）等，参与过程的一次污染物和二次污染物的所形成的污染现象叫做光化学烟雾。

光化学烟雾包括以下几种物质：氮氧化物，例如二氧化氮，有机化合物(VOCs)，过氧化乙醘(PAN)，醛类，酮类。

产生大气中的氮氧化物与碳氢化合物经过照射发生反应就形成了光化学烟雾。

通常所有这些都是高度易反应并/或氧化，因此光化学烟雾被认为是现代工业化的难题。

而大气中的氮氧化物主要来源于的燃烧和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中的的转化。

其中，以为主要来源。

化学反应过程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==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的升高。

光化学烟雾与大气物理光化学烟雾的形成及其浓度，除直接决定于汽车排气中的数量和浓度以外，还受、气象以及地理等条件的影响。

太阳辐射强度是一个主要条件，太阳辐射的强弱，主要取决于太阳的高度，即太阳辐射线与地面所成的投射角以及等。

因此，光化学烟雾的浓度，除受太阳辐射强度的日变化影响外，还受该地的纬度、高度、季节、天气和状况等条件的影响。

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CH 和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NO2、HC浓度降低而积聚起来。

它们的峰值一般要比NO峰值的出现要晚4~5小时。

二次污染物PAN浓度随时间的变化与臭氧和醛类相似。

城市和城郊的光化学氧化剂浓度通常高于乡村，但2005年后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过程，是两个过程的结果。

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。

短距离运输可造成臭氧的最大浓度出现在污染源的下风向，中尺度运输可使臭氧扩散到上百公里的下风向，如果同大气高压系统相结合可传输几百公里。

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。

主要危害光化学烟雾的成分非常复杂，但是对人类、动植物和材料有害的主要是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。

臭氧、PAN等还能造成橡胶制品的老化、脆裂，使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。

有害影响主要表现在以下几个方面：损害人和动物的健康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、慢性恶化、儿童肺功能异常等。

光化学烟雾明显的危害是对人眼睛的刺激作用。

在美国加利福尼亚州，由于光化学烟雾的作用，曾使该州3/4的人发生红眼病。

研究表明光化学烟雾中的过氧乙酰硝酸酯（PAN）是一种极强的催泪剂，其催泪作用相当于甲醛的200倍。

另一种眼睛强刺激剂是过氧苯酰硝酸酯（PBN），它对眼的刺激作用比PAN大约强100倍。

空气中的在眼刺激剂作用方面能起到把浓缩眼刺激剂送入眼中的作用。

影响植物生长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，降低植物对的抵抗力。

影响材料质量光化学烟雾会促成形成，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。

降低大气的能见度光化学烟雾的重要特征之一是使大气的能见度降低，视程缩短。

这主要是由于污染物质在大气中形成的光化学烟雾气溶胶所引起的。

这种气溶胶大小一般多在0.3～1.0μm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。

其他危害光化学烟雾会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。

主要事例1943年，美国洛杉矶市发生了世界上最早的光化学烟雾事件。

1970年，美国加利福尼亚州发生光化学烟雾事件，农作物损失达2500多万美元。

1971年，日本东京发生了较严重的光化学烟雾事件，使一些学生中毒昏倒。

中国光化学烟雾的潜在威胁20世纪90年代之后，随着工业的迅猛发展，油耗增高，污染控制水平较低，以致造成汽车污染日益严重。

部分大城市交通干道氮氧化物（NOX）和一氧化碳（CO）严重超过国家标准，汽车污染已成为主要的，一些城市汽车排放浓度严重超标，已具有发生光化学烟雾的潜在危险。

比如大气污染经历了从1986年至1991年的煤烟型与机动车污染型共存阶段后，1997年90万辆机动车终于使广洲大气污染类型变成氧化型。

汽车尾气排放的氮氧化物已从20世纪80年代后期的64%上升至2007年的80%，一氧化碳则从6成增加到9成。

正是由于汽车尾气的污染，1993年将行驶至岗顶交叉路口的一车小学生“熏”晕、呕吐，急送医院抢救。

汽车排放的尾气使连续6年稳坐全国“城考”前10名的，1996年降至全国“城考”的第14位。

随着中国汽车拥有量的激增，大城市氮氧化物污染逐渐加重，发生光化学烟雾的可能性越来越大。

到2008年止，中国还没有发生过像美国、日本等国家那样严重的光化学烟雾事件，这是因为烟雾与气候和阳光有关，只要有充足的阳光，干燥的气候，加上汽车尾气的排放和污染，就会具备形成光化学烟雾的外部条件。

在以北京、、上海、、成都为中心的重污染地区，污染指数随时都可能处在发生光化学烟雾事件的危险之中。

因此，迫切需要中国有关部门采取各种有效的措施，制定严格的环保法规，加大治理汽车尾气污染的力度，避免光化学烟雾事件在我国发生和蔓延。

这亦应该成为汽车设计、制造、流通、使用部门引起高度重视的警觉，以保护中国的环境和人类生存条件。

[1]控制控制光化学烟雾同控制其他污染一样，首先要控制污染源。

在国外，主要污染源是汽车废气，因而防治措施集中于减少汽车排放的HC、NO x和CO。

例如，改善汽车发动机的工作状态，改进供给和在排气系统安装催化反应器等。

但是，汽车并不是唯一的排放源。

几乎所有的燃烧过程都产生氮氧化物。

炼油工业、加油站和焚烧炉等也是重要的排放源。

预防措施控制污染源，减少氮氧化物和碳氢化合物污染源的排放预防光化学烟雾主要是控制污染源，减少氮氧化物和碳氢化合物的排放。

NO的主要来源是燃煤，近70％来自于的直接燃烧，可见固定源是NO排放的重要来源。

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、、电等，加强对太阳能、风能、地热等清洁能源的利用。

（2）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。

（3）推广燃煤电厂烟气脱N技术。

如法（SCR）、非选择性催化还原法（SNCR）。

选择性催化还原法是以金属铂的作为催化剂，以氨、硫化氢和等作为还原剂，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。

减少机动车尾气的排放NO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光化学烟雾有很大的积极作用。

利用化学抑制剂使用化学抑制剂目的是消除自由基，以抑制的进行，从而控制光化学烟雾的形成。

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。