中国城市光化学烟雾污染研究

甘肃联合大学学生毕业论文

题目：中国城市光化学烟雾污染研究

作者：安妍妮

指导教师：魏慧荣

化工学院系

环境监测与治理技术专业08级

三年制二班

2010年10 月10日

主要内容简介:本文首先介绍了光化学烟雾的定义；其次，介绍了光化学烟雾形成的条件及机制，在形成机制中介绍了引发反应、自由基传递反应和终止反应；介绍了光化学烟雾的现象、特点、及危害，在城市重大光化学烟雾事件中，介绍了洛杉矶烟雾事件，分析了洛杉矶烟雾事件的形成条件、地理形势以及给周边人们的生活和工作带来的影响和危害；在中国城市光化学烟雾污染事件中重点介绍了兰州市西固区的污染事件，分析了西固区光化学烟雾污染事件的原因、现象及危害，研究了世界上光化学烟雾污染气体的产生；文章最后在中国光化学烟雾污染的控制对策中介绍了世界所采取的措施，重点是提出了自己对污染的看法，及自己所认为的控制对策。

指导教师姓名魏慧荣职称

论

文

评

语

成绩指导教师

总评意见：

评审人：

年月日

注：1．评语、成绩须由指导教师填写。

2．评语及总评意见应包括学术价值、实际意义、达到水平、学术观点和论证有无错误。

中国城市光化学烟雾污染研究

摘要：本文主要介绍了光化学烟雾的定义、形成条件、机制、现象、特点及危害，介绍了中国城市重大的光化学烟雾污染事件，对中国城市的光化学烟雾污染现状做了研究，还介绍了相关的控制对策。

关键词：光化学烟雾, 氮氧化物, 碳氢化合物, 一次污染物 ,二次污染物

一光化学烟雾的定义

汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化合物等一次污染物在阳光作用下会发生光化学反应生成二次污染物。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,就叫做光化学烟雾。（烟雾是指分散在大气中的飞灰、未燃烧的碳粒、液体微粒以及由它们形成的气溶胶，它们的粒径大多数小于1µｍ）[1]二光化学烟雾形成的条件及机制

(一)形成条件

光化学烟雾的形成条件主要就是大气中含有氮氧化物和碳氢化物，有较强的阳光照射，从而引起大气中污染物一系列的氧化还原反应，产生较多高反应活性的自由基和二次污染物。这便形成了光化学烟雾。

(二)形成机制

光化学烟雾是一个链反应，链引发反应主要是NO2光解引起。另外，还有其它化合物，如甲醛在光的照射下生成的自由基，这些化合物均可以引起链引发反应。已有的研究表明光化学烟雾形成的反应机制可概括为以下十二个反应：

1．引发反应：

NO2 + hv → O + NO

O2 + O + M → O3

NO + O3→ NO2 + O2

2.自由基传递反应：

RH + OH + O2→ RO2 + H2O

RCHO + OH + O2→ RC(O)O2 + H2O

RCHO + hv + 2O2→ RO2 + HO2 + CO

HO2 + NO → NO2 + OH

RO2 + NO + O2→ RCHO + HO2 + NO2

RC(O)O2 + NO + O2→ RO2 + CO2 + NO2

3终止反应：

NO2 + HO → HNO3

NO2 + RC(O)O2→ RC(O)O2NO2

RC(O)O2NO2→ NO2 + RC(O)O2

在光化学反应中，自由基反应占很重要的地位，自由基的引发反应主要是由NO2和醛光解而引起的，碳氢化合物的存在也是自由基转化和增殖的根本原因。[2]三光化学烟雾的现象、特点及危害

(一)光化学烟雾的现象

气态污染物可以分为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮和固体颗粒物等。而二次污染物则是指由一次污染物在大气中相互作用经化学反应或是光化学反应形成于一次污染物性质完全不同的新的大气污染物。

（二）光化学烟雾的特点

光化学烟雾的表现特征是棕黄色或淡蓝色的烟雾弥漫，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、气温为24 ～32°Ｃ的夏、秋季晴天，污染高峰出现在中午或午后。光化学烟雾是一种循环过程，白天形成，傍晚消失。污染区大气的实测结果表明：一次污染物碳氢化合物及一氧化氮的最大值出现在早晨交通繁忙时刻，随着一氧化氮浓度的下降，二氧化氮浓度增大。臭氧和醛类等等二次污染物随着阳光的增强和二氧化氮、碳氢化合物浓度降低而积聚起来。它们的峰值一般要比一氧化氮峰值的出现延迟约4 ～ 5 h 。二次污染物过氧乙酰硝酸酯浓度随时间的变化与臭氧和醛类相似。

（三）光化学烟雾的危害

城市和城郊的光化学氧化剂浓度通常高于乡村，但后来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，是两个过程的综合结果。因此光化学氧化剂的污染不只是城市的问题，而且是区域性污染问题。短距离传输可以造成臭氧的最大浓度出现在污染源的下风向，中尺度传输可以使臭氧扩展至约百千米的下风向，如果同大气高压系统相结合可以传输几百千米。

光化学烟雾成分复杂，但是，对动物、植物和材料有害的主要是臭氧、PAN、醛、酮等二次污染物。人和动物受到的主要伤害是眼睛和黏膜受到刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。1955年，美国洛杉矶因为光化学烟雾一次就死了400多人。植物受到臭氧的损害，开始时出现红褐色斑点。PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长、降低植物对病虫害的抵抗力。臭氧、PAN等还能造成橡胶制品老化、脆裂、使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。

四城市重大光化学烟雾污染事件

1940年，在美国洛杉矶首次出现了这种污染现象。它的特征是烟雾呈蓝色，具