光化學(xué)煙霧的形成機理、危害及防治措施

1、光化學(xué)煙霧的形成機理、危害及防治措施一、引言環(huán)境問題是當(dāng)今世界共同面臨的社會問題，主要包括環(huán)境污染和生態(tài)污染，研究表明， 化學(xué)污染引起的環(huán)境污染尤為嚴重。 含有氮氧化物和碳氧化物等一次污染物的大氣， 在陽光 的照射下， 發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物， 這種由一次污染物和二次污染物的混合物所 形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。近年來，汽車尾氣排放的NOx、CO及隨后形成的光化學(xué)煙霧， 使得許多大城市的空氣質(zhì)量惡化。 隨著全球工業(yè)和汽車業(yè)的迅猛發(fā)展， 光化學(xué) 煙霧污染在世界各地不斷出現(xiàn)，如美國洛杉磯、日本東京、大阪、英國倫敦、澳大利亞、德 國等大城市及我國北京、南京、蘭州均發(fā)生過光化學(xué)煙霧現(xiàn)象

2、。二、光化學(xué)煙霧的形成機理光化學(xué)煙霧的形成條件是大氣中有氮氧化物和碳氧化物存在，大氣溫度較低， 而且有強烈的陽光照射，這樣在大氣中就會一系列復(fù)雜的反應(yīng)，生成出一些二次污染物，如。3、醛、PAN、H2O2等。光化學(xué)煙霧是一個鏈式反應(yīng)，其中關(guān)鍵性的反應(yīng)可以簡單地分成3組：(1) NO2的光解導(dǎo)致03的生成：鏈引發(fā)反應(yīng)主要是NO2的光解，反應(yīng)如下：NO 2 +hvt NO +OO +O2+M to 3+MNO +O 3t NO2 +O2.(2) (HC)氧化生成了具有活性的自由基，如 HO、HO2、RO2等。在光化學(xué)反應(yīng)中，自由基反應(yīng)占很重要的地位，自由基的引發(fā)反應(yīng)主要是由NO2和醛光解引起的：NO

3、2 +hvt NO +ORCHO +hvtRCO +H碳氫化合物的存在是自由基轉(zhuǎn)化和增殖的根本原因：RH +O t R +HORH + HO tR +H2OH + O2 tHO2R + O2tRO2RCO+ O 2t RC( O) O2其中：R烷基；RO2 過氧烷基；RCO 酰基；RC (O) O2過氧酰基。(3) 通過以上途徑生成的 HO2、RO2、RC (O) 0習(xí)均可將NO氧化成NO2。NO +HO2 t NO2 +HONO +RO 2 NO2 +RORO +O2 tHO2 +RCHONO + RC(O) O2tNO2 + RC(O) ORC(O) OtR +CO2其中：RO 烷氧基；R

4、CHO 醛。三、光化學(xué)煙霧的危害光化學(xué)煙霧成分復(fù)雜，但是，對動物、植物和材料有害的主要是O3、PAN、醛、酮等二次污染物。人和動物受到的主要傷害是眼睛和黏膜受到刺激、頭痛、呼吸障礙、 慢性呼吸道疾病惡化、 兒童肺功能異常等。 1955年， 美國洛杉機因為光化學(xué)煙霧一次就死了 400多人。 植物受到臭氧的損害，開始時表皮褪色， 呈蠟質(zhì)狀，經(jīng)過一段時間之后色素發(fā)生變化， 葉片 上出現(xiàn)紅褐色斑點。 PAN 使葉子背面呈銀灰色或古銅色， 影響植物的生長， 降低植物對病蟲 害的抵抗力。O3、PAN等還能造成橡膠制品老化，脆裂，使染料褪色，并損害油漆涂料、 紡織纖維和塑料制品等。四、光化學(xué)煙霧的防治措施工

5、業(yè)上，較好的措施是對煤進行加工，改進燃燒技術(shù)，同時改進生產(chǎn)工藝，對污染物進行后處理及合理排放。使用前對煤進行脫硫加工，并盡可能除去灰分;使用過程中，通過對鍋爐進行適當(dāng)改進，同時加人固硫劑，可減少煙塵利二氧化硫的發(fā)生量;最后，對廢氣進行綜合利用后， 對不能利用的進行無害處理后再進行排放。 對于生活燃煤， 除了對煤跡行加工 外，比較好的措施是改進用能和供能方式，采用集中供熱、城市燃氣化。集中供熱和城市燃 氣化， 是城市節(jié)能和綜合整治的重要內(nèi)容， 能有效地改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量， 減少室內(nèi)空氣 污染。此外，重點研究改革燃料和改進汽車設(shè)備結(jié)構(gòu)， 試制無公害汽車和發(fā)展高效交通系統(tǒng)。 具體舉措為 :(1 )

6、改革燃料。采用液化天然氣、氫氣、液化煤氣與柴油的混合燃料和無鉛汽油來代替 有鉛汽油作為汽車燃料， 是減少汽車尾氣污染的有效措施。 采用天然氣作燃料， 在燃燒時不 僅排出的污染物極少，沒有氣味，沒有鉛化物，而且噪聲很小，從而減少發(fā)生光化學(xué)煙霧污染的可能性。(2 )改進汽車設(shè)備結(jié)構(gòu)。汽車尾氣污染的防治，除提高汽油燃燒質(zhì)量外，關(guān)鍵在于改進 發(fā)動機的燃燒設(shè)計。 美國福特公司制成一種 “層化加油 ”發(fā)動機， 它改變了燃燒室的設(shè)計和燃 料注人系統(tǒng)的設(shè)計， 從而減少廢氣的排出。 日本本田摩托車研制出三臺層狀燃燒的汽缸， 它 能使汽油與空氣的比例降到 1:20，使排氣中氮氧化物減少 2/3，一氧化碳、碳氫化合

7、物幾乎 減少一半以上。這兩種發(fā)動機， , 種是減少 基質(zhì)的濃度，一種是減少引發(fā)物質(zhì)的濃度，其結(jié)果都是使光化學(xué)煙霧產(chǎn)生的可能性降低。(3 )研究無公害汽車和發(fā)展高效交通系統(tǒng)。 從發(fā) 展 遠 景來看， 國外正在大力發(fā)展無公 害汽車如電子汽車、 電動汽車和蒸汽汽車等。 通過發(fā)展高效率城市交通系統(tǒng)以代替市內(nèi)汽車。 這些都是減少汽車尾氣排放和防止光化學(xué)煙霧污染城市大氣的重要措施通過改進發(fā)動機結(jié) 構(gòu)和運行條件能有效減少污染物的發(fā)生但現(xiàn)階段這些措施仍不可能使尾氣達到直接排放的 要求， 還必須進行廢氣凈化處理。 一氧化碳和碳氫化物的凈化， 可用熱反應(yīng)法或催化氧化法 來達到目的。至于氮氧化物，采用三元催化的方法可達到凈化目的。另外，大面積地植樹造林綠色植物是二氧化碳的消耗者，氧氣的天然加工廠，在調(diào)節(jié) 大氣中的二氧化碳的平衡上起著無可替代的作用，不同的植物對二氧化硫、氟化氫、氯氣、 氨氣、氯化氫、光化學(xué)煙霧、放射線等有不同的吸收能力，從而達到凈化空氣的效果。五、結(jié)語世界衛(wèi)生組織 (WHO) 和美國、日本等許多國家已經(jīng)把臭氧和光化學(xué)氧化劑的水平作為 判斷大氣環(huán)境質(zhì)量的指標之