光化学烟雾的产生、危害及防治对策探讨

光化学烟雾的产生、危害及防治对策探讨

摘要：城市的光化学烟雾引起的大气污染越来越引起人们的关注，汽车尾气是光化学烟

雾的主要污染源，防治光化学烟雾污染是当前131待解决的问题本文概述了光化学烟雾

的形成、危害、防治措施

关键词:光化学烟雾汽车尾气危害污染源防治一次污染物二次污染物光化学氧化剂气体污染物光化学反应污染物浓度

1光化学烟雾的概念

汽车,工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在阳(紫外光)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棍合物(其中有气体污染物,也有气溶胶)所形成的烟雾污染现象,称为光化学烟雾。

2 光化学烟雾的发展简史

20世纪40年代,美国加利福尼亚州洛杉矶就发生过这种大气污染现象。1951年A.J.哈根最先指出臭氧(O3)是氮氧化物、碳氢化合物和空气的混合物通过光化学反应形成的。以后F.W.温特发现，与不饱和烃(如汽车废气中的烃类)的化学反应产物跟洛杉矶烟雾有相同的伤害效应。美国斯坦福研究所的学者指出,形成O3的活性有机化合物和氮氧化物的主要来源是汽车排放的废气。因此,O3的浓度升高是光化学烟雾污染的标志。近年来,一些乡村地区也有光化学烟雾污染的迹象。日益严重的光化学烟雾问题,逐渐引起人们的重视。人们对于光化学烟雾的发生源、发生条件、反应机理和模式,对生物体的毒性,以及光化学烟雾的监测和控制技术等方面进行了广泛的研究。世界卫生组织和美国、日本等许多国家已把臭氧或光化学氧化剂、过氧乙酸硝酸酷(PAN)及其他能使碘化钾氧化为碘的氧化剂的总称的水平作为判断大气环境质量的标准之一,并据以发布光化学烟雾的警报。

3 光化学烟雾的产生

“光化学烟雾”是空气中的氮氧化物(NO X)和有机物等一次污染物在较长时间的强烈太阳光照射下发生光化学反应,生成臭氧(O3)等二次污染物,从而形成一种呈亮蓝色的烟雾。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。②碳氢化合物被HO、0等自由基和03氧化,导致醛、酮、醇、酸等产物以及重要的中间产物一RO2、HO2、RCO为等自由基的生成。③过氧自山基引起NO向NO2的转化,并导致O和PAN等的生成。其化学反应式如下:

NO2+hυ(λ<μm)→NO+O(3P)

O(3P)+O2+M→O3+M

由于NO+O3→NO2+O2,上述反应的净效果并不能产生O3,这就需要NO2光化学分解的同时,

有其它反应物消耗NO,才有O3产生,大气中的碳氢化合物(MNHC)就是这种重要的反应物。

产生“光化学烟雾”的必要条件是: ①有较高浓度的一次污染物(如NO2和NMHC等),有利于集中反应,形成烟雾; ②有强烈的太阳光较长时间的照射,气温高才能加速化学反应,同时促进挥发性有机物的蒸发,日照时间长才能让反应充分完成,一般常需数小时的日照才能使臭氧浓度逐渐升高形成烟雾。

4 光化学烟雾的特征

光化学烟雾的表现特征是烟雾弥漫,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℃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。污染区大气的实测表明,一次污染物HC及一氧化氮(NO)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03和醛类等二次污染物随着阳光增强和NO、HC浓度降低而积聚起来。它们的峰值一般要比NO峰值的出现延迟约4-5个小时。城市和城郊的光化学氧化剂浓度通常高于乡村,但近几年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。

5 光化学烟雾的危害

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。有害影响主要表现在以下几个方面：

5.1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、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。

臭氧是一种强氧化剂，在0.1ppm浓度时就具有特殊的臭味，并可达到呼吸系统的深层，刺激下气道黏膜，使染色体异常，使红血球老化。PAN、甲醛、丙烯醛等产物对人和动物的眼睛、咽喉、鼻子等有刺激作用，其刺激域约为0.1ppm。此外光化学烟雾能促使哮喘病患者哮喘发作，能引起慢性呼吸系统疾病恶化、呼吸障碍、损害肺部功能等症状，长期吸入氧化剂能降低人体细胞的新陈代谢，加速人的衰老。PAN 还是造成皮肤癌的可能试剂。在1943年美国洛杉矶发生的首宗事件曾引起400多人死亡。

PAN、PBN的结构式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。日本东京1970年发生光化学烟雾时期，有2万人患了红眼病。

5.2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，降低植物对病虫害的抵抗力。

5.3影响材料质量

光化学烟雾会促成酸雨形成，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。

6 城市光化学烟雾的防治措施

只要认识到光化学烟雾的危害性，对光化学烟雾的成因加以控制，城市光化学烟雾污染就可以从根本上得到控制。

6.1加大城市机动车尾气污染治理力度，降低相关污染物的排放量。研制先进的尾气净化器，对尾气超标的机动车须强制安装尾气净化器几为了更好地配合这项工作，环保、交通等部门应加强对机动车的尾气监测和抽检工作，并坚持长抓不懈。

6.2调整机动车燃料结构，强制机动车使用无铅汽油并积极开发新型燃料。例如，对公共汽车推行液化气燃料。

6.3鼓励汽车生产厂家进行技术改造，使用国内外先进技术，减轻汽车的耗油量，抑制尾气污染

6.4进行交通整治，采取有力措施调控市区内的车流量。大力发展公交汽车、地铁、轻轨等，严格限定机动车使用年限，及时淘汰已超过使用年限的报废车几对摩托车在市区的行驶加以

管制。

6.5针对各自城市的特点，制定一些地方性的管理规章和措施，并严格执行。修订后的大气污染防治法将防治机动车船污染单独列为一章，说明国家对尾气污染的重视几各地区和城市也应尽快出台相应的防治办法，加以贯彻几例如，广州市自1994年由市政府颁布“防治机动车排气污染监督管理的办法”以来，已发布了十几个相关文件，取得了较好的收效。

6.6要尽快建立“光化学污染预警机制”，做到“未雨绸缪”，有备无患。对可能发生的“光化学污染”能及时做好准备，例如，为了及时了解光化学烟雾的情况，洛杉矶市设有多个监测站点，并制定了光化学烟雾的三级警报标准，以便及时采取有效的防止措施几同时向市民广为宣传有关知识，使之掌握如何防备的生活常识。

参考文献：

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[2] 王明星.大气化学[M] .北京:气象出版社,1991.

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