光化学烟雾1
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HO2 NO NO2 HO RO2 NO O2 NO2 R CHO HO2 RC(O)O2 NO O2 NO2 RO2 CO2
HO NO2 HNO3
终止反应：
RC(O)O2 NO2 RC(O)O2NO2
RC(O)O2NO2 RC(O)O2 NO2 12
无论是实测还是实验模拟均表明：
a ) NO向NO2的转化； b ) NMHC的氧化消耗； c ) O3及其它二次污染物的生成。
这是光化学烟雾形成过程的基本化学特征
9
0.5
非甲烷烃
0.4
污
染 物
0.3
浓
醛
度 0.2
(mL/m3)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
NO2 NO
0.1
O3
0 0:00 4:00
8:00 12:00 16:00 20:00
环境化学
第二章 大气环境化学
1
第2章 大气环境化学
2-1 大气结构与组成 2-2 大气污染和污染物 2-3 大气中污染物的迁移 2-4 大气环境中污染物的转化 2-5 大气污染与防治
2
§2-5 大气污染与防治
一、光化学烟雾 1 为二什、么伦O敦3等烟强雾氧化性的污染物会累 积2 单下三双来、周？酸限雨行对光化学污染的影响？ 3 难四道、城大市气绿颗化粒与物光化学污染的治理 是背五道、而温驰室吗效？应
2、光化学烟雾形成的简单机制
引发反应： 自由基传递反应：
NO2 hv λ430nm NO O O O2 M k2O3 M O3 NO k3O2 NO2
RH HO O2 RO2 H2O RCHO HO O2 RC(O)O2 H2O RCHO hv 2O2 RO2 HO2 CO
20
THANK YOU！ THE END！
21
D 模拟过程中不断有新鲜污染物加入；
E 下午3点前稀释速率为3%， 3点以后无稀释；
F O3输送忽略。
C
17
NOx emission (%)
Peak O3 for various NOx and NMHC emissions in southern Taiwan (Chang et al., 2004)
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 18
Anthropogenic NMHC emission (%)
19
总结
光化学烟雾日变化曲线 光化学烟雾形成的简化机制 光化学烟雾的控制对策
（高活性NMHC，降低O3浓度）
时间
图. 光化学烟雾日变化曲线(S. E. Manahan, 1984)
10
0.54
0.45
c
mL/m3 0.36
丙烯
0.27
0.18
0.09
O3
HCHO 乙醛
PAN
0
NO2
NO
0
60
120 180 240 300
t (min)
图. 丙烯-Nox-空气体系中一次及二次污染物的浓度变化曲线 (Pitts, 1975) 11
大多数有机物与 HO 的反应速度常数大体上反映 了碳氢化合物的反应活性。
臭氧生成潜势指数
14
2）控制臭氧的浓度
NOX
+ NMHCs
O3 PAN 醛类
酮类 酸类
……
15
利用EKMA曲线制定化学烟雾污染区 域总量控制方案
EKMA：经典动力学模拟方案（(Empirical Kinetic Modeling Approach) ）
5
1. 光化学烟雾现象
0.5
1)
光
0.4
非甲烷烃
化污
学 烟
染 物
0.3
浓
醛
雾 度 0.2
日 变
(mL/m3)
0.1
NO
NO2
化
O3
曲
0
线
0:00 4:00 8:00 12:00 16:00
时间
20:00
图. 光化学烟雾日变化曲线(S. E. Manahan, 1984)
6
2）烟雾箱模拟曲线
研究条件： 封闭的容器
即：臭氧最大值的等值线图
美国制定控制光化学烟雾污染对策的依据
16
VOC/NOx=4/1
B
A
VOC/NOx=8/1
A 碳氢化合物包括丙烷、丁烷（含量1:3）和醛类
B NO2初始体积分数为NO初始体积分数的25% C 计算时考虑了日照强度的变化，从上午8点VO到C/N下Ox=15/1 午5点，取北纬34
3、光化学烟雾的控制对策
(Control Method of Photochemical Smog)
1）控制反应活性高的有机物的排放； 2）控制臭氧的浓度
13
1）控制反应活性高的有机物的排放
反应活性顺序： 有内双键的烯烃 > 二烷基或三烷基芳烃和有外双键 的烯烃 >乙烯 > 单烷基芳烃 > C5以上烷烃 > C2-C5
+
反应气体（丙烯（HC）、NOx、空气）
+
模拟太阳光照射
7
0.54
0.45
c
mL/m3 0.36
丙烯
0.27
0.18
0.09
O3
HCHO 乙醛
PAN
0
NO2
NO
0
60
120 180 240 300
t (min)
图. 丙烯-Nox-空气体系中一次及二次污染物的浓度变化曲线 (Pitts, 1975) 8
3
一、光化学烟雾
（ thermal conductivity detector，TCD）
教学目的：
1. 掌握光化学烟雾的日变化规律 2. 掌握光化学烟雾形成的简单机制 3. 掌握光化学烟雾的治理原则
重点难点
1.光化学烟雾形成的简单机制 2.光化学烟雾的治理
4
主要内容：
1. 光化学烟雾现象 2. 光化学烟雾形成的简化机制 3. 光化学烟雾的控制对策
HO NO2 HNO3
终止反应：
RC(O)O2 NO2 RC(O)O2NO2
RC(O)O2NO2 RC(O)O2 NO2 12
无论是实测还是实验模拟均表明：
a ) NO向NO2的转化； b ) NMHC的氧化消耗； c ) O3及其它二次污染物的生成。
这是光化学烟雾形成过程的基本化学特征
9
0.5
非甲烷烃
0.4
污
染 物
0.3
浓
醛
度 0.2
(mL/m3)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
NO2 NO
0.1
O3
0 0:00 4:00
8:00 12:00 16:00 20:00
环境化学
第二章 大气环境化学
1
第2章 大气环境化学
2-1 大气结构与组成 2-2 大气污染和污染物 2-3 大气中污染物的迁移 2-4 大气环境中污染物的转化 2-5 大气污染与防治
2
§2-5 大气污染与防治
一、光化学烟雾 1 为二什、么伦O敦3等烟强雾氧化性的污染物会累 积2 单下三双来、周？酸限雨行对光化学污染的影响？ 3 难四道、城大市气绿颗化粒与物光化学污染的治理 是背五道、而温驰室吗效？应
2、光化学烟雾形成的简单机制
引发反应： 自由基传递反应：
NO2 hv λ430nm NO O O O2 M k2O3 M O3 NO k3O2 NO2
RH HO O2 RO2 H2O RCHO HO O2 RC(O)O2 H2O RCHO hv 2O2 RO2 HO2 CO
20
THANK YOU！ THE END！
21
D 模拟过程中不断有新鲜污染物加入；
E 下午3点前稀释速率为3%， 3点以后无稀释；
F O3输送忽略。
C
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NOx emission (%)
Peak O3 for various NOx and NMHC emissions in southern Taiwan (Chang et al., 2004)
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 18
Anthropogenic NMHC emission (%)
19
总结
光化学烟雾日变化曲线 光化学烟雾形成的简化机制 光化学烟雾的控制对策
（高活性NMHC，降低O3浓度）
时间
图. 光化学烟雾日变化曲线(S. E. Manahan, 1984)
10
0.54
0.45
c
mL/m3 0.36
丙烯
0.27
0.18
0.09
O3
HCHO 乙醛
PAN
0
NO2
NO
0
60
120 180 240 300
t (min)
图. 丙烯-Nox-空气体系中一次及二次污染物的浓度变化曲线 (Pitts, 1975) 11
大多数有机物与 HO 的反应速度常数大体上反映 了碳氢化合物的反应活性。
臭氧生成潜势指数
14
2）控制臭氧的浓度
NOX
+ NMHCs
O3 PAN 醛类
酮类 酸类
……
15
利用EKMA曲线制定化学烟雾污染区 域总量控制方案
EKMA：经典动力学模拟方案（(Empirical Kinetic Modeling Approach) ）
5
1. 光化学烟雾现象
0.5
1)
光
0.4
非甲烷烃
化污
学 烟
染 物
0.3
浓
醛
雾 度 0.2
日 变
(mL/m3)
0.1
NO
NO2
化
O3
曲
0
线
0:00 4:00 8:00 12:00 16:00
时间
20:00
图. 光化学烟雾日变化曲线(S. E. Manahan, 1984)
6
2）烟雾箱模拟曲线
研究条件： 封闭的容器
即：臭氧最大值的等值线图
美国制定控制光化学烟雾污染对策的依据
16
VOC/NOx=4/1
B
A
VOC/NOx=8/1
A 碳氢化合物包括丙烷、丁烷（含量1:3）和醛类
B NO2初始体积分数为NO初始体积分数的25% C 计算时考虑了日照强度的变化，从上午8点VO到C/N下Ox=15/1 午5点，取北纬34
3、光化学烟雾的控制对策
(Control Method of Photochemical Smog)
1）控制反应活性高的有机物的排放； 2）控制臭氧的浓度
13
1）控制反应活性高的有机物的排放
反应活性顺序： 有内双键的烯烃 > 二烷基或三烷基芳烃和有外双键 的烯烃 >乙烯 > 单烷基芳烃 > C5以上烷烃 > C2-C5
+
反应气体（丙烯（HC）、NOx、空气）
+
模拟太阳光照射
7
0.54
0.45
c
mL/m3 0.36
丙烯
0.27
0.18
0.09
O3
HCHO 乙醛
PAN
0
NO2
NO
0
60
120 180 240 300
t (min)
图. 丙烯-Nox-空气体系中一次及二次污染物的浓度变化曲线 (Pitts, 1975) 8
3
一、光化学烟雾
（ thermal conductivity detector，TCD）
教学目的：
1. 掌握光化学烟雾的日变化规律 2. 掌握光化学烟雾形成的简单机制 3. 掌握光化学烟雾的治理原则
重点难点
1.光化学烟雾形成的简单机制 2.光化学烟雾的治理
4
主要内容：
1. 光化学烟雾现象 2. 光化学烟雾形成的简化机制 3. 光化学烟雾的控制对策