城市光化學(xué)煙霧的成因、危害及防治措施(共19頁(yè))

1、城市光化學(xué)煙霧的成因、危害及防治措施城市(chngsh)光化學(xué)煙霧的成因、危害及防治措施xxxxxxxxx大學(xué)(dxu)xxxxxxxx學(xué)院(xuyun)xxxxxxx班姓名學(xué)號(hào)二一五年一月目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc408167364 0引言(ynyn) 城市光化學(xué)煙霧的成因(chngyn)、危害及防治措施姓名(xngmng)（單位(dnwi)）摘 要：伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，燃料的消耗量逐年增長(zhǎng)，大氣中一氧化碳、氮氧化物及碳?xì)浠锏任廴疚锏呐欧帕恳惭杆僭鲩L(zhǎng)，這些都是形成光化學(xué)煙霧的原料。光化學(xué)煙霧一旦形成，影響范圍廣，其危害性已對(duì)城市環(huán)境、人

2、體健康、生態(tài)環(huán)境平衡造成巨大危脅。因此貫徹節(jié)能減排政策，控制大氣污染物排放量勢(shì)在必行。文章分析了光化學(xué)煙霧形成的條件及機(jī)理，闡述了造成的危害和防治措施。關(guān)鍵詞：光化學(xué)污染；成因；危害；防治措施The mechanism of Photochemical Smog formation and its Harms and mitigation姓名單位)Abstract: With the sustained development of our country, and the growth of fiiel consumption year by year, carbon monoxide, n

3、itrogen oxides and hydrocarbons such as contamination emissions are also growing rapidly. These are the raw material for the formation of photochemical smog. Once the formation of photochemical smog, affection is a wide range.And its banufulness bas caused enormous threat for city enviromuent, human

4、 health, ecological balance. Therefore carry out the energy-savurg and emission reduction policies, and control the emissions of air pollutants nmst be done. The paper analyzed the formation, conditions and mechanism of photochemical smog. And set forth the harm and the prevention and control measur

5、esKeywords: photochemical smog；formation；harm；prevention and control measures0引言(ynyn)近代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，給人類(lèi)帶來(lái)巨大利益的同時(shí)，也產(chǎn)生了大氣污染物。當(dāng)大氣中的污染物濃度(nngd)超過(guò)了自然界自身的凈化能力時(shí)，就造成了大氣污染。城市大氣污染一般(ybn)分為煤煙型和光化學(xué)煙霧型，前者因燃煤排放引起，其主要污染物為顆粒物和二氧化硫SO2.后者因汽車(chē)和石油化工排放氮氧化物NOx和揮發(fā)性有機(jī)物VOCs等前體污染物引起，其特征污染物為臭氧O3和過(guò)氧乙酰硝酸酯PAN等強(qiáng)氧化劑，已在全球范圍內(nèi)引起極大的關(guān)注。光化

6、學(xué)污染現(xiàn)象使大氣呈白色霧狀(有時(shí)帶紫色或黃褐色),大氣能見(jiàn)度降低。污染氣體強(qiáng)烈刺激人體的某些器官,使人眼發(fā)紅、流淚,咽喉疼痛,甚至造成呼吸障礙,肺功能異常,有時(shí)伴有頭痛,嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及人的生命。光化學(xué)煙霧的主要生成物過(guò)氧乙酰硝酸酯PAN還會(huì)導(dǎo)致皮膚癌。其氧化性也會(huì)使橡膠老化、開(kāi)裂,植物葉片受害變黃,以致枯死。1952年在美國(guó)洛杉磯首次發(fā)生了光化學(xué)煙霧污染，后來(lái)在日本東京和墨西哥的墨西哥城等也發(fā)生了光化學(xué)煙霧，至今仍是歐洲、美國(guó)和日本等國(guó)家的主要環(huán)境問(wèn)題。我國(guó)城市大氣污染雖受以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)的制約，日前仍呈現(xiàn)出明顯的煤煙型污染特征，但早在70年代末就在蘭州西固石油化工區(qū)首次發(fā)現(xiàn)了光化學(xué)煙霧并開(kāi)

7、展了大氣物理和大氣化學(xué)的大規(guī)模綜合研究1,2, 1986年夏季在北京也發(fā)現(xiàn)了光化學(xué)煙霧的跡象，近10年來(lái)日趨嚴(yán)重35。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)中、南部特別是沿海城市均己發(fā)生或面臨光化學(xué)煙霧的威脅，上海、廣州、深圳等城市也頻繁觀(guān)測(cè)到光化學(xué)煙霧污染的現(xiàn)象。蘭州西固和北京燕山均為石油化工區(qū)，石油化工企業(yè)將排放出VOCs，部分NOx和所屬動(dòng)力廠(chǎng)將排放大量NOx:北京市和廣州市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量分別居全國(guó)第一和第二北京1980-1996年增長(zhǎng)速率為16. 4% , 1996年達(dá)112萬(wàn)輛，廣州市1984-1994年增長(zhǎng)速率為17.3% , 1994年達(dá)47萬(wàn)輛，機(jī)動(dòng)車(chē)排放出的NOx;已分別于1993年和198

8、5年成為北京和廣州地區(qū)大氣污染的主要來(lái)源。因于這些地區(qū)擴(kuò)散條件差致使污染物易于集聚在近地而大氣中，在太陽(yáng)紫外線(xiàn)照射下便發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，形成氧化性極強(qiáng)的二次污染物。可見(jiàn)，我國(guó)光化學(xué)煙霧的發(fā)生主要集中在石油化工區(qū)和機(jī)動(dòng)車(chē)保有量較大的大、中城市。由于我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量增長(zhǎng)較快，且機(jī)動(dòng)車(chē)的增長(zhǎng)相對(duì)集中在城市，因此部分城市的大氣污染也正從煤煙型向光化學(xué)煙霧型轉(zhuǎn)化。形成光化學(xué)煙霧的主要污染物是氮氧化物(NOX)和非甲烷碳?xì)浠衔?NMHC)，而城市大氣環(huán)境中NOX和NMHC的主要污染源是機(jī)動(dòng)車(chē)。有研究表明6，1997年，大城市中40%以上的NOX, 80%以上的CO和70%以上的NMHC是來(lái)自機(jī)動(dòng)車(chē)排放。本

9、文分析總結(jié)了我國(guó)城市大氣中發(fā)生光化學(xué)煙霧污染的化學(xué)特征、形成機(jī)制、研究現(xiàn)狀，對(duì)光化學(xué)煙霧造成的危害與污染及其防治的措施進(jìn)行了論述。1光化學(xué)煙霧(ynw)的概念大氣(dq)中的NOX和非甲烷(ji wn)碳?xì)浠衔铮∟MHC）等一次大氣污染物在強(qiáng)烈的陽(yáng)光作用下發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氧化性很強(qiáng)的二次污染物，如臭氧O3(占反應(yīng)產(chǎn)物的90%以上)、過(guò)氧乙酰硝酸酯（PAN，約占反應(yīng)產(chǎn)物的9%）、過(guò)氧化氫（H202） ,醛（RCHO）,高活性自由基(O(1D), RO2, HO2,RCO等)、有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸(HN03)等，通常人們把參與光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的這些一次污染物和二次污染物的混合物(其中包括氣體污

10、染物、氣溶膠)所形成的煙霧污染現(xiàn)象，統(tǒng)稱(chēng)為光化學(xué)煙霧7。光化學(xué)煙霧是在汽油作為動(dòng)力燃料燃燒之后出現(xiàn)的一種新型污染現(xiàn)象。早在1946年美國(guó)的洛杉磯便出現(xiàn)了這種類(lèi)型的大氣污染。其現(xiàn)象是大氣呈白色霧狀(有時(shí)帶紫色或黃褐色),能見(jiàn)度降低,并具有特殊的刺激味,刺激眼睛和喉嚨。光化學(xué)煙霧中最重要最危險(xiǎn)的組分是對(duì)流層中的O3，因此光化學(xué)煙霧也稱(chēng)為O3污染，其表現(xiàn)為大氣呈白色霧狀(又是帶紫色活黃褐色)，能見(jiàn)度降低，并具有特殊的刺激性氣味，刺激眼睛和喉嚨。目前，對(duì)光化學(xué)煙霧的研究主要集中在對(duì)對(duì)流層大氣中O3濃度積累的研究。2光化學(xué)煙霧的形成的化學(xué)特征及形成機(jī)制2.1光化學(xué)煙霧形成的化學(xué)特征光化學(xué)煙霧是在強(qiáng)日光，

11、低濕度條件下形成的一種強(qiáng)氧化性和刺激性的煙霧，一般發(fā)生在相對(duì)濕度較低的夏季晴天，高峰出現(xiàn)在中午或剛過(guò)中午，夜間消失.光化學(xué)煙霧呈白色霧狀(有時(shí)帶紫色或黃褐色。使大氣能見(jiàn)度降低且具有特殊的刺激性氣味。光化學(xué)煙霧的形成受氣候條件，地理?xiàng)l件及污染物的連續(xù)排放情況及化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)多種因素的影響。近20多年來(lái)，我國(guó)城市大氣污染情況比較嚴(yán)重，機(jī)動(dòng)車(chē)已成為(chngwi)我國(guó)大城市大氣污染的主要來(lái)源，尤其是對(duì)于光化學(xué)煙霧的形成(xngchng)，是光化學(xué)污染的主要來(lái)源8,9，主要有以下(yxi)幾個(gè)方面：(1)近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的逐步加快，城市居民的交通需求在近二十年內(nèi)迅速增長(zhǎng)，汽

12、車(chē)產(chǎn)量和城市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量大幅增加，機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放對(duì)城市環(huán)境空氣質(zhì)量的污染日趨嚴(yán)重；(2)機(jī)動(dòng)車(chē)排放在城市大氣污染中的比重不斷增加，尤其是在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的大城市，表現(xiàn)得更為明顯；(3)我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)主要集中在大中城市，這些區(qū)域建筑物高、道路狹窄、交通繁忙、擁堵嚴(yán)重，污染物不易擴(kuò)散，加重了城市大氣污染。既然機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣是光化學(xué)煙霧的主要污染源，因此可預(yù)料某種程度上污染應(yīng)與交通量和日照等氣象條件有密切關(guān)系。CO和NO, HC的濃度最大值出現(xiàn)在上午7：30左右，即城市里一天中車(chē)輛來(lái)往最頻繁的時(shí)刻，而NO2和O3出現(xiàn)最大值的時(shí)間要比NO, CO遲幾個(gè)小時(shí)，同時(shí)NO和CO的濃度隨之相應(yīng)降低，這說(shuō)明NO2,

13、 03并非一次污染物，而是日光照射下光化學(xué)作用產(chǎn)生的二次污染物。傍晚車(chē)輛雖也較多，但NO2, 03都濃度較小，這是由于太陽(yáng)光太弱，已不足以發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而生成煙霧了。2.2光化學(xué)煙霧的形成機(jī)制2.2.1光化學(xué)煙霧的形成條件 光化學(xué)煙霧的形成及其濃度，除直接決定于前體污染物即機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣中污染物的數(shù)量和濃度以外，還受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、氣象以及地理等條件的影響。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度是一個(gè)主要條件，太陽(yáng)輻射的強(qiáng)弱主要取決于太陽(yáng)的高度，即太陽(yáng)輻射線(xiàn)與地面所成的投射角以及大氣透明度等。因此，光化學(xué)煙霧的濃度，除受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的日變化影響外，還受該地的緯度、海拔高度、季節(jié)、天氣和大氣污染狀況等條件的影響。 經(jīng)過(guò)(jng

14、gu)研究表明，在60N(北緯(bi wi)-60S(南緯)之間的一些大城市，都可能(knng)發(fā)生光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧王要發(fā)生在陽(yáng)光強(qiáng)烈的夏、秋季節(jié)。隨著光化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行，反應(yīng)生成物不斷蓄積，光化學(xué)煙霧的濃度不斷升高，約34h后達(dá)到最大值。 我國(guó)蘭州大學(xué)陳長(zhǎng)和教授對(duì)蘭州光化學(xué)煙霧的形成條件進(jìn)行了較深入的研究10，他認(rèn)為NOX, NMHC與強(qiáng)光照射是形成光化學(xué)煙霧的必要條件，而逆溫、微風(fēng)和溫度等氣象條件是形成光化學(xué)煙霧的充分條件。即產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的前提條件是高濃度的大氣污染以及適合于產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的氣象條件。一般來(lái)說(shuō)，城市上空污染物絕對(duì)量的日變量和周變量的變化不會(huì)很大，而城市的氣象條件在

15、一日和一周內(nèi)則會(huì)發(fā)生種種變化。因此可以認(rèn)為對(duì)于光化學(xué)煙霧的形成，氣象條件的影響極為重要，即使在大氣污染很?chē)?yán)重的情況下，無(wú)有利于產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的氣象條件，亦不會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。這里指的氣象條件包括逆溫層的高度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽(yáng)光線(xiàn)的波長(zhǎng)和強(qiáng)度、溫度、濕度、壓力等。由于光化學(xué)煙霧污染受氣象條件、物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程和污染物排放量的影響，因此，光化學(xué)煙霧的形成必須具備以下條件:1.前提污染物城市光化學(xué)煙霧污染的前體污染物主要包括:CO, NMHC和NOX等，而這些污染物也是機(jī)動(dòng)車(chē)排放的主要污染物。這些光化學(xué)煙霧前體污染物在城市大氣中的含量隨著城市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的逐年增加而迅速增長(zhǎng)。根據(jù)北京、上海和廣州1

16、995年以來(lái)的環(huán)境質(zhì)量通報(bào)中的相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)1113來(lái)看，北京市近8年的NOX日均值在0.1330.156mg/m3之間，CO日均值在2. 53.4mg/m3之間;上海市近9年的NOX日均值在0.0730.105mg/m3之間;廣州市近8年的NOX日均值在0.1010.139mg/m3之間，CO日均值在1.82.4mg/m3之間。從以上數(shù)據(jù)可以看出，我國(guó)城市光化學(xué)煙霧主要前體污染物NOX濃度普遍較高，均超過(guò)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)濃度標(biāo)準(zhǔn)限0.12mg/m3 。2.城市建筑(jinzh)結(jié)構(gòu)當(dāng)前我國(guó)大中城市大部分道路狹窄，而且道路旁高大建筑物聳立，建筑物群的中心容易發(fā)展為特殊的空氣環(huán)流，不利于城市機(jī)

17、動(dòng)車(chē)排放尾氣的擴(kuò)散和稀釋?zhuān)瑢?dǎo)致機(jī)動(dòng)車(chē)排放的有害物質(zhì)積累，容易形成以城市主要交通干道為主要污染源的城市街道峽谷光化學(xué)煙霧污染現(xiàn)象。城市周邊地區(qū)高樓林立，降低(jingd)了城市環(huán)境風(fēng)速，從而使城市環(huán)境中的一次污染物和二次污染物的稀釋擴(kuò)散減弱，易造成整個(gè)城市大氣中O3等光化學(xué)污染物的積累(jli)。3.氣象條件氣象因素對(duì)促進(jìn)或抑制光化學(xué)煙霧的形成是很重要的14。光化學(xué)煙霧發(fā)生的有利條件是太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大(太陽(yáng)輻射決定光化學(xué)煙霧形成的引發(fā)反應(yīng))、風(fēng)速低(風(fēng)速?zèng)Q定一次污染物的輸送及累積)、大氣擴(kuò)散條件差(大氣擴(kuò)散條件決定一次污染物的累積)、存在逆溫現(xiàn)象(溫度直接影響產(chǎn)生O3的反應(yīng)并決定混合層高度，從而影

18、響一次污染物的累積)等。有研究表明15，光化學(xué)煙霧形成反應(yīng)中NO2, HCHO等物質(zhì)的光解率隨太陽(yáng)天頂角余弦增加而增加。因此，可以認(rèn)為在NMHC/NOX比值較高時(shí)(約30.5/1)，較強(qiáng)的太陽(yáng)輻射有利于加速光化學(xué)煙霧形成的引發(fā)反應(yīng)。城市大氣環(huán)境中高濃度的顆粒污染物，能夠增加環(huán)境大氣對(duì)太陽(yáng)光的散射和反射作用，從而增加了太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，使城市光化學(xué)煙霧形成中污染物光解反應(yīng)加強(qiáng)。因此，在太陽(yáng)輻射較強(qiáng)的夏季午后，城市環(huán)境中太陽(yáng)輻射的進(jìn)一步增強(qiáng)，有利于城市光化學(xué)煙霧主要成分臭氧的形成。4.時(shí)間時(shí)間也是決定大氣中光化學(xué)煙霧強(qiáng)度的重要因子，NOX和NMHC的濃度及產(chǎn)生臭氧的反應(yīng)過(guò)程均與時(shí)間有關(guān)。5.季節(jié)光化學(xué)

19、煙霧的發(fā)生也受季節(jié)限制。夏季陽(yáng)光充足，更易形成光化學(xué)煙霧。我國(guó)城市光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在夏、秋季的中午前后，氣溫20以上，風(fēng)速低于3m/s的地區(qū)。由于我國(guó)城市大氣中光化學(xué)煙霧的前體物充足，因此只要?dú)庀髼l件適宜便可產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。在有強(qiáng)烈日照的晴天、微風(fēng)、接地逆溫層存在時(shí)容易形成光化煙霧，且溫度越高、濕度越小，光化學(xué)反應(yīng)越容易發(fā)生。污染物的擴(kuò)散傳輸(chun sh)過(guò)程與光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程同步進(jìn)行，這兩個(gè)過(guò)程結(jié)合的結(jié)果使得光化學(xué)污染最嚴(yán)重的地區(qū)不是一次污染物濃度最高的城區(qū)，而是城市郊區(qū)，即城市中心區(qū)域下風(fēng)向污染物濃度會(huì)越來(lái)越大，使得下風(fēng)向郊區(qū)O3污染(wrn)比市區(qū)嚴(yán)重，下風(fēng)向城市邊緣區(qū)O3污染(wr

20、n)也比市中心嚴(yán)重16。2.2.1光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理光化學(xué)煙霧的形成主要是因?yàn)樵诖髿庵邪l(fā)生了一系列復(fù)雜的反應(yīng),生成出一些二次污染物,如O3、醛、PAN、H2O2等。光化學(xué)煙霧是一個(gè)鏈反應(yīng),其中關(guān)鍵性的反應(yīng)可以簡(jiǎn)單地分成三組:(1) NO2的光解導(dǎo)致O3的生成。鏈引發(fā)反應(yīng)主要是NO2的光解。反應(yīng)如下:NO2+hvNO+OO+O2+MO3+MO3+NOO2+NO2(2) (HC)化合物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:NO2+hvNO+ORCHO+hvRCO+H碳?xì)浠衔锏拇嬖谑亲杂苫D(zhuǎn)化

21、和增殖的根本原因:RH+OR+HORH+HOR+H2OH+O2HO2R+O2RO2RCO+O2RC(O)O2其中R為烷基,RO2為過(guò)氧烷基,RCO為?；?RC(O)O2為過(guò)氧?；?。(3)通過(guò)以上途徑生成的HO2、RO2、RC(O)O2均可將NO氧化成NO2:NO+HO2NO2+HONO+RO2NO2+RORO+O2HO2+RCHONO+RC(O)O2NO2+RC(O)ORC(O)OR+CO2其中RO為烷氧基,RCHO為醛。將上述反應(yīng)綜合起來(lái)(q li)可以得到如圖1所示的反應(yīng)鏈:圖1 反應(yīng)(fnyng)鏈?zhǔn)疽鈭DFig.1 The sketch for free group ofphotoche

22、mical fog3光化學(xué)煙霧的國(guó)內(nèi)外研究(ynji)現(xiàn)狀光化學(xué)煙霧是在以汽油為動(dòng)力燃料之后出現(xiàn)的新型大氣污染現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)是對(duì)流層大氣中 NOX和 NMHC 在紫外光的照射下反應(yīng)生成的 O3累積污染和 PAN、HNO3等二次污染物形成的混合污染。在非石油化工型城市，隨著車(chē)流量的增加導(dǎo)致排入大氣的 NOX和 NMHC 持續(xù)增加，為城市光化學(xué)煙霧的形成提供了豐富的前體污染物來(lái)源，在強(qiáng)陽(yáng)光和低濕度的夏日午間和午后，城市光化學(xué)煙霧污染頻繁發(fā)生并日趨嚴(yán)重，已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重地威脅著城市居民的健康，因此，近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究人員對(duì)其認(rèn)識(shí)和研究也日益加深。3.1光化學(xué)煙霧的國(guó)外研究(ynji)現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)光化學(xué)煙

23、霧(ynw)的研究較早。1944 年，在美國(guó)的洛杉磯首次觀(guān)察到植物受到空氣污染傷害的現(xiàn)象，引起人們的關(guān)注。1950 年，Middleton17等人提出了光化學(xué)煙霧的植物(zhw)病理學(xué)模型，認(rèn)為其不同于二氧化硫(SO2)、氟(F)等物質(zhì)對(duì)植物的傷害，但對(duì)這種傷害產(chǎn)生的機(jī)制尚不甚了解，當(dāng)時(shí)只是指出這種現(xiàn)象僅在空氣污染嚴(yán)重并出現(xiàn)霧狀顆粒物時(shí)發(fā)生，煙霧中含有尚未了解其性質(zhì)的一些污染物。1951 年，Haggen-Smit17,18等人初次提出了洛杉磯煙霧形成的理論，確定了光化學(xué)煙霧中的刺激性氣體為O3。他們認(rèn)為洛杉磯煙霧是由南加利福尼亞的強(qiáng)陽(yáng)光，引發(fā)了大氣中存在的NMHC和 NOX之間的化學(xué)反應(yīng)而造

24、成的，并認(rèn)為在城市大氣中，NMHC 和 NOX主要來(lái)源于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣。繼洛杉磯光化學(xué)煙霧事件之后，光化學(xué)煙霧在世界各地的特大城市頻繁出現(xiàn)，如日本、英國(guó)、澳大利亞、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的中心城市。因此，自 1951 年至今，人們對(duì)光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生條件、反應(yīng)機(jī)制及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型、對(duì)生物的毒性、監(jiān)測(cè)和控制等方面都開(kāi)展了大量的研究工作，對(duì)這些問(wèn)題有了較深入的認(rèn)識(shí)。目前，國(guó)外對(duì)光化學(xué)污染的研究主要分為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、試驗(yàn)?zāi)M研究、光化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究和數(shù)值模擬等 4 個(gè)方面。其中研究光化學(xué)煙霧形成的化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理是研究光化學(xué)污染的重要方面之一。由于衡量光化學(xué)煙霧污染程度的主要標(biāo)志臭氧O3，不是由污染源直接排放，而是大

25、氣中的污染物在太陽(yáng)光的紫外線(xiàn)作用下形成的二次污染物，并且它的生成速度和生成量與包括 NOX、NMHC 等前體物濃度及光強(qiáng)在內(nèi)的很多因素有關(guān)。因此，研究光化學(xué)煙霧形成的化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理，對(duì)搞清光化學(xué)煙霧發(fā)生的條件和危害性，以及正確制定防止污染的對(duì)策，都有著非常重要的意義。3.2光化學(xué)煙霧(ynw)的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)于 20 世紀(jì) 70 年代末在蘭州西固石油化工區(qū)首次發(fā)現(xiàn)光化學(xué)煙霧，隨后對(duì)此開(kāi)展大氣(dq)物理和大氣化學(xué)的綜合研究。1989年，蘭州大學(xué)的余金香19利用一個(gè)包括光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的箱模式，研究了蘭州市西固地區(qū)光化學(xué)煙霧濃度與碳?xì)漕?lèi)物質(zhì)和氮氧化物排放量的關(guān)系，指出對(duì)西固地區(qū)而言，通過(guò)(tng

26、gu)減少碳?xì)渑欧帕縼?lái)降低光化學(xué)煙霧的濃度是很困難的，有效的途徑是減少氮氧化物的排放量。1997年，周魯和伏開(kāi)社20用Gear算法對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)化的光化學(xué)煙霧形成機(jī)理進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果在定性上與觀(guān)察及實(shí)驗(yàn)結(jié)果大致吻合。1998年，張遠(yuǎn)航、邵可聲、唐孝炎等人21根據(jù)在蘭州西固石油化工區(qū)、北京燕山石油化工區(qū)、北京地區(qū)和廣州地區(qū)開(kāi)展的光化學(xué)煙霧研究, 討論了我國(guó)城市光化學(xué)煙霧的污染狀況及其污染特征, 探討了光化學(xué)煙霧的形成機(jī)制, 并預(yù)測(cè)了城市光化學(xué)煙霧的發(fā)展趨勢(shì)；同年，朱毓秀和徐家騮22根據(jù)上海市5年來(lái) NOX和 O3四季的觀(guān)測(cè)資料，計(jì)算了各季 O3和 NOX的濃度特征及兩者之間的線(xiàn)性回歸方程，從而

27、研究了臭氧和氮氧化物四季濃度特征及其相關(guān)性；李冰、陳長(zhǎng)河和余金香23針對(duì)蘭州市西固工業(yè)區(qū)光化學(xué)煙霧區(qū)域總量控制這一具體問(wèn)題，根據(jù)光化學(xué)煙霧反應(yīng)機(jī)理和城市大氣監(jiān)測(cè)和輻射觀(guān)測(cè)資料制作了 EKMA 曲線(xiàn)，并利用監(jiān)測(cè)值對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行了修正，然后根據(jù)環(huán)境目標(biāo)值，利用曲線(xiàn)提出了對(duì)前體物進(jìn)行控制的可能方案。2005 年，任凱鋒，李建軍等24人設(shè)計(jì)和建立了目前國(guó)內(nèi)唯一的大型光化學(xué)煙霧模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)展了光化學(xué)污染過(guò)程的模擬實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步為針對(duì)北京實(shí)際開(kāi)展光化學(xué)煙霧污染的模擬研究點(diǎn)定了基礎(chǔ)。2007年，杜林，徐永福等人25利用自制光化學(xué)煙霧箱進(jìn)行了一系列表征實(shí)驗(yàn)并模擬了乙炔和 NOx 在室溫(201)下

28、的大氣光化學(xué)反應(yīng)。討論了乙炔與 NOx 的協(xié)同作用對(duì)光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生 O3的影響。清華大學(xué)武山，郝吉明等人26利用大氣模擬煙霧箱，研究了硫酸銨氣溶膠對(duì)甲苯-NOx-空氣體系光化學(xué)反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，硫酸銨作為氣溶膠種子，其存在可以加快反應(yīng)過(guò)程中顆粒物的生成速度，并提高甲苯的氣溶膠產(chǎn)率。總之，我國(guó)對(duì)光化學(xué)煙霧污染的研究主要集中于近 10 年，對(duì)城市光化學(xué)煙霧的研究主要以大氣臭氧常規(guī)監(jiān)測(cè)與氣象資料相結(jié)合的分析和對(duì)流層臭氧的積累為多，而且研究水平落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，尚缺乏對(duì)光化學(xué)煙霧的形成(xngchng)過(guò)程進(jìn)行過(guò)動(dòng)力學(xué)模擬與分析，城市環(huán)境中對(duì)光化學(xué)煙霧的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)系統(tǒng)尚不完善。4光化學(xué)煙霧(ynw)

29、帶來(lái)的危害4.1光化學(xué)煙霧對(duì)人體(rnt)的危害光化學(xué)煙霧在不利于擴(kuò)散的氣象條件下，煙霧會(huì)積聚不散，使人眼和呼吸道受刺激或誘發(fā)各種呼吸道炎癥，危害人體健康。在空氣污染事件發(fā)生時(shí)，往往同時(shí)暴露于一次及二次空氣污染物中，故對(duì)于單獨(dú)暴露臭氧條件下所產(chǎn)生的健康危害流行病學(xué)研究比較復(fù)雜而且極為困難。從對(duì)動(dòng)物的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，吸入過(guò)量的臭氧時(shí)會(huì)造成發(fā)炎，對(duì)生命體的局部機(jī)制會(huì)造成危害，吸入濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)對(duì)肺部結(jié)構(gòu)功能造成不可逆的損害。臭氧、過(guò)氧化乙酰硝酸酯（PAN）、醛類(lèi)等超過(guò)一定的濃度就會(huì)有明顯的刺激性。當(dāng)濃度超過(guò) 100ppb，會(huì)使眼睛和粘膜受刺激。而在2ppm時(shí)會(huì)引起頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化。

30、Lippmann研究顯示，即使暴露于濃度為 2050ppb 僅僅五分鐘也會(huì)導(dǎo)致生命體肺功能異常，濃度在 400600g/m3時(shí)，只要接觸兩小時(shí)就會(huì)出現(xiàn)氣管刺激癥狀，引起胸骨下疼痛和肺通透性降低，使肌體缺氧；濃度再高，就會(huì)出現(xiàn)頭痛，并使肺部氣道變窄，出現(xiàn)肺氣腫等，時(shí)間再長(zhǎng)會(huì)發(fā)生思維紊亂27。4.2光化學(xué)煙霧對(duì)對(duì)植物、農(nóng)作物的影響在許多空氣污染物中，臭氧被認(rèn)為是植物最重要的污染物，而其對(duì)植物的傷害也是臭氧對(duì)周?chē)h(huán)境危害研究中最早被關(guān)注的問(wèn)題。光化學(xué)煙霧還會(huì)使植物的正常生長(zhǎng)受到抑制，使農(nóng)作物受損、降低植物對(duì)病蟲(chóng)害的抵抗能力。1944年在美國(guó)洛杉磯附近發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物產(chǎn)生一種新形式的葉斑病，Middleto

31、netal研究指出此癥狀是由光化學(xué)煙霧所造成的；1952年的煙草葉斑病，1959年確定是由于臭氧導(dǎo)致的。1987年美國(guó)國(guó)家谷物減產(chǎn)評(píng)估計(jì)劃研究結(jié)果顯示，臭氧對(duì)很多植物的產(chǎn)量造成影響，不同農(nóng)作物所受的影響有所不同。同時(shí)1988年美國(guó)的研究顯示，由城市傳輸?shù)叫^(qū)和森林的臭氧會(huì)導(dǎo)致森林的生產(chǎn)力降低，樹(shù)木對(duì)各種病蟲(chóng)害抵抗力的降低，抵抗各種生物性和非生物性環(huán)境壓力降低28。4.3光化學(xué)煙霧(ynw)的其他影響光化學(xué)煙霧(ynw)中的O3具有很強(qiáng)的氧化性，它能與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，能加速橡膠制品的老化和龜裂，促進(jìn)纖維、塑料、涂料的降解，使染料褪色等。除此之外，光化學(xué)煙霧(ynw)的生成產(chǎn)物中還含有一定量的硝酸

32、，它能夠腐蝕建筑材料、設(shè)備器材和衣物，而且對(duì)植物的生長(zhǎng)還有一定的影響，易造成生態(tài)系統(tǒng)的破壞。5.光化學(xué)煙霧的防治措施目前，城市光化學(xué)煙霧污染的防治措施主要有：控制機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的排放、改革燃料、研究無(wú)公害汽車(chē)和發(fā)展高效交通系統(tǒng)、提高全民環(huán)保意識(shí)、加強(qiáng)節(jié)能減排，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)等29。5.1控制機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的排放控制氮氧化物、碳?xì)浠?、一氧化碳的排放，尤其是前兩種污染物，機(jī)動(dòng)車(chē)的尾氣控制是關(guān)鍵，比如安裝尾氣凈化裝置和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行局部改進(jìn)，加裝尾氣催化凈化裝置，目前一般采用安裝三元催化轉(zhuǎn)化器。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，尾氣經(jīng)排氣管進(jìn)入催化器，其中的NOX與尾氣中的CO、H2等還原劑在催化作用下分解成N2和O2；而

33、HC和CO分別與廢氣中殘存的O2及前一反應(yīng)生成的O2在催化作用下充分氧化，生成CO2和H2O。車(chē)輛得到良好的檢查維護(hù)才能保證不符合排放標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)輛的實(shí)際派發(fā)維持在較低水平，科學(xué)的交通管理能夠保證車(chē)輛順暢行駛，使車(chē)輛盡量保持快速行駛，也是減少排放的有效渠道。5.2改革(gig)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(wú)鉛汽油來(lái)代替有鉛汽油作為汽車(chē)燃料，是減少(jinsho)汽車(chē)尾氣污染的有效措施。采用天然氣作燃料，在燃燒時(shí)不僅排出的污染物極少，沒(méi)有氣味和鉛化物，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。改善傳統(tǒng)車(chē)用燃料（汽油(qyu)和柴油）的質(zhì)量對(duì)排放的削減潛力在10%30%

34、之間，小于采用排放控制技術(shù)的方法。由于燃料的改善可以迅速改善車(chē)輛的排放，以及對(duì)于燃料的質(zhì)量可以實(shí)行有效的集中控制等因素，使得改進(jìn)燃料質(zhì)量仍然是一個(gè)非常重要的改善排放的手段。推廣使用生物液體燃料。與傳統(tǒng)車(chē)用燃料相比，生物液體燃料可給潛在地帶來(lái)二氧化碳減排。中國(guó)己經(jīng)是世界燃料乙醇的第三大生六國(guó)和使用國(guó)。燃料乙醇在全國(guó)9個(gè)省的車(chē)用燃料市場(chǎng)得以推廣和使用。5.3研究無(wú)公害汽車(chē)和發(fā)展高效交通系統(tǒng)從發(fā)展遠(yuǎn)景來(lái)看，發(fā)展無(wú)公害汽車(chē)，如電子汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)和蒸汽汽車(chē)等，發(fā)展高效率城市交通系統(tǒng)以代替市內(nèi)汽車(chē)，都是減少汽車(chē)尾氣排放和防止光化學(xué)煙霧污染城市大氣的重要措施。5.4提高全民環(huán)保意識(shí)如注意隨手關(guān)燈，使用高效節(jié)

35、能燈泡等。美國(guó)的能源部門(mén)估計(jì)，單單使用高效節(jié)能燈泡代替?zhèn)鹘y(tǒng)電燈泡，就能減少4億tCO2的釋放。采用低碳烹調(diào)法，盡量節(jié)約廚房里的能源。購(gòu)買(mǎi)洗衣機(jī)、電視機(jī)或其他電器時(shí)，選擇可靠的低耗節(jié)能六品。節(jié)省取暖和制冷的能源等。5.5加強(qiáng)節(jié)能減排，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)構(gòu)建跨產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，推進(jìn)行業(yè)間廢物循環(huán)。要強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)企業(yè)清潔生產(chǎn)，從源頭上減少?gòu)U物的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)由末端治理向污染預(yù)防和生產(chǎn)全過(guò)程控制轉(zhuǎn)變，促進(jìn)企業(yè)能源消費(fèi)、燃料廢氣的減量化與資源化利用，控制和減少污染物排放，提高資源利用效率。6.結(jié)語(yǔ)(jiy)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速(kui s)發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)了十分(shfn)嚴(yán)重的大氣污染問(wèn)題。在蘭州、廣州、北京等

36、一些城市相繼發(fā)生過(guò)光化學(xué)煙霧事件，危脅著人類(lèi)的生存和發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)不斷重視生態(tài)文明的建設(shè)，一定程度上改善了城市大氣環(huán)境，減少了光化學(xué)煙霧的發(fā)生次數(shù)。城市中的光化學(xué)煙霧污染主要是由機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放造成的，前體污染物、城市建筑結(jié)構(gòu)、氣象條件、時(shí)間和季節(jié)等是光化學(xué)煙霧形成的必要條件，光化學(xué)煙霧會(huì)對(duì)人體健康，動(dòng)物和植物造成危害，會(huì)影響城市中的大氣能見(jiàn)度并對(duì)建筑物和設(shè)備在成腐蝕。目前，我國(guó)對(duì)于光化學(xué)煙霧的研究水平落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，尚缺乏對(duì)光化學(xué)煙霧的形成過(guò)程進(jìn)行過(guò)動(dòng)力學(xué)模擬與分析，城市環(huán)境中對(duì)光化學(xué)煙霧的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)系統(tǒng)尚不完善。對(duì)于光化學(xué)煙霧污染，強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新，提高全民、企業(yè)的環(huán)保意識(shí)，加強(qiáng)節(jié)能減排是可

37、行的防治措施。7.參考文獻(xiàn) 1.Tang Xiaoyan，Li Jinlong，Dong Zhenxing, et al.Photochemical Pollution in Lanzhou， China-A Case Study.Journal of Environmental Sciences(China), 1989, 1: 3138.2.Tang Xiaoyan. Photochemical Smog Pollution in Lanzhou City.Proceedings of China-Korea Workshop on Atmospheric Environment95，Be

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