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光化学烟雾形成、危害及防护措施简介
摘要: 光化学烟雾是城市大气主要污染之一,本文介绍了光化学烟雾的形成机理并提出了防治光化学烟雾的3种有效措施。
关键词: 光化学烟雾;臭氧; PAN;形成;危害;防治
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,在阳光的照射下发生化学反应,生成臭氧、醛、***、酸、过氧乙酰***酯等二次污染物,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光化学污染。20世纪70年代末,我国兰州西固石油化学工业区首次发现光化学烟雾,1986年在北京也发现了光化学烟雾的迹象,随后,交通发达的上海、广州、深圳等大城市也观测到光化学烟雾的现象【1】。光化学烟雾是因汽车和石油化工排放的NOx,和挥发性有机物VOCS等前体污染物引起,其特征污染物为O3和过氧乙酰***酯PAN等强氧化剂。光化学污染现象使大气呈白色雾状(有时带紫色或黄褐色),大气能见度降低。污染气体强烈刺激人体的某些器官,使人眼发红、流泪,咽喉疼痛,甚至造成呼吸障碍,肺功能异常,有时伴有头痛,严重时会危及人的生命。光化学烟雾的主要生成物过氧乙酰***酯PAN还会导致皮肤癌。其氧化性也会使橡胶老化、开裂,植物叶片受害变黄,以致枯死。
1 光化学烟雾的概念和形成条件
大气中的氮氧化物(NOx)和碳氢化合物(HC)等一次污染物在阳光照射下发生一系列光化学反应,生成O3、PAN、高活性自由基、醛、***等二次污染物,人们把参与反应过程的这些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。
光化学烟雾的形成必须具备一定的条件【2】,如前体污染物、气象条件、地理条。
(a)污染物条件:光化学烟雾的形成必须要有NO,、碳氢化合物等污染物的存在。
(b)气象条件:光化学烟雾发生的气象条件是太阳辐射强度大、风速低、大气扩散条件差且存在逆温现象等。
(c)地理条件:光化学烟雾的多发地大多数是在比较封闭的地理环境中,这样就造成了NOx,碳氢化合物等污染物不能很快的扩散稀释,容易产生光化学烟雾。
2 光化学烟雾的形成机理
由于光化学烟雾是发生在十分复杂的体系中,气象条件、污染物的排放量、种类等多变因素,均影响光化学烟雾的形成。为了排除大气条件、污染物种类复杂等因素,研究人员发明了烟雾箱实验,即在一大容器内,通人含碳氢和氮氧化物的反应气体,在人工紫外线照射下,模拟大气光化学反应。从模拟试验可确定光化学烟雾的主要反应机理。
(a) NOx的光解是光化学烟雾形成的主要起始反应。
N02 + hν→ NO + O (1)
生成的原子态氧,活性很大,能和空气中的02反应,生成氧化性极强的03。
O + O2 + M → 03 + M (2)
式中M代表促使O3形成的大气中的其它分子(可以是N2或02)。由于O3的强氧化性,通常情况下又会立即与初始存在或反应生成的NO反应。
NO + O3 → NO2 + 02 (3)
因此,O3浓度并不增加,还不能形成光化学烟雾。
(b)而当污染大气中存在碳氢化合物时,后者可被0,03,NO2氧化生成一系列自由基。
碳氢化合物对光化学反应的活性中烯烃的反应活性最高。因此,以烯烃为例介绍。
CxH2x(烯烃)+ O → R·( 烃类含氧自由基) + O=RC· (酞基自由