光化學(xué)污染課件

1、光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧指大氣中的氮氧化物和碳?xì)浠衔锏纫淮挝廴疚锛捌涫茏贤饩€照射后產(chǎn)生的以臭氧為主的二次污染物所組成的混合污染物。光化學(xué)煙霧是一種帶有刺激性的棕紅色煙霧，長期吸入會引起咳嗽和氣喘，濃度達(dá)50ppm時，人將有死亡危險。光化學(xué)煙霧主要污染源是機(jī)動車排放的尾氣。世界上首例光化學(xué)污染于1943年發(fā)生于美國洛杉磯市。 光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧指大氣中的氮氧化物和碳?xì)浠衔锏纫淮挝?洛杉磯光化學(xué)煙霧事件 1943年夏季，洛杉磯市250萬輛汽車燃燒的1100 t 汽油所產(chǎn)生的碳?xì)浠衔锏葰怏w，在太陽紫外線照射下引起化學(xué)反應(yīng)，形成了淺藍(lán)色煙霧，使該市大多市民患了 眼紅、頭疼。1955 年和1970年

2、洛杉磯 又兩度發(fā)生該類事 件，分別有400多 人死亡和全市四分 之三的人患病。 八大公害事件八大公害事件之二 洛杉磯光化學(xué)煙霧事件八 1948年10月下旬，美國的賓夕法尼亞州多諾拉城大霧彌漫，受反氣旋和逆溫控制，工廠排出的有害氣體擴(kuò)散不出去，全城14000人中有6000人眼痛、喉嚨痛、頭痛胸悶、嘔吐、腹瀉。17人死亡。 八大公害事件之三多諾拉煙霧事件 1948年10月下旬，美國的賓夕法尼 自1952年以來，倫敦 發(fā)生過12次大的煙霧事件。 1952年12月那一次，倫敦 大霧，燃煤排放的粉塵和 二氧化硫無法散去。迫使 所有飛機(jī)停飛，汽車白天開燈行駛，行人走路困難。煙霧事件使呼吸道疾病患者猛增，5

3、天內(nèi)有4000多人死亡，兩個月內(nèi)又有8000多人死去。 八大公害事件八大公害事件之四倫敦?zé)熿F事件 自1952年以來，倫敦八大公害事件八大 1961年，日本四日市由于石油冶煉和工業(yè)燃油產(chǎn)生的廢氣，嚴(yán)重污染大氣，引起居民呼吸道疾病聚增，尤其是哮喘病的發(fā)病率大大提高，形成了一種突出的環(huán)境問題。 八大公害事件之七四日哮喘病事件 1961年，日本四日市由于石油冶煉和工業(yè)燃油產(chǎn)生光化學(xué)污染課件光化學(xué)污染課件光化學(xué)污染課件光化學(xué)污染課件基本簡介汽車、工廠等污染源排入大氣的碳?xì)浠衔铮℉C） 和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在陽光的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯（PAN）等

4、二次污染物，參與光化學(xué)反應(yīng)過程的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)象叫做光化學(xué)煙霧。 基本簡介汽車、工廠等污染源排入大氣的碳?xì)浠衔铮℉C） 和經(jīng)過研究表明，在60N（北緯）60S（南緯）之間的一些大城市，都可能發(fā)生光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在陽光強(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3h4h后達(dá)到最大值。這種光化學(xué)煙霧可隨氣流飄移數(shù)百公里，使遠(yuǎn)離城市的農(nóng)村莊稼也受到損害。20世紀(jì)40年代之后，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、德國等大城市及中

5、國北京、南寧、蘭州均發(fā)生過光化學(xué)煙霧現(xiàn)象。鑒于光化學(xué)煙霧的頻繁發(fā)生及其造成危害巨大，如何控制其形成已成為令人注目的研究課題。經(jīng)過研究表明，在60N（北緯）60S（南緯）之間的一些大城形成機(jī)理形成臭氧的活性有機(jī)物和氮氧化物的主要來源是汽車排放的尾氣。通過對光化學(xué)煙霧形成的模擬實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)初步明確在碳?xì)浠衔锖偷趸锏南嗷プ饔梅矫嬷饕幸韵逻^程：1、污染空氣中NO2的光解是光化學(xué)煙霧形成的起始反應(yīng)。（化學(xué)式：NO2=NO+O（條件為光照）O+O2=O32NO+O2=2NO2分析：2NO2（排放的）=2NO（3）式中有用）+2O（2）式中有用）（條件為光照）2O（1）式中的O+2O2（空氣中的）=2

6、O3（刺激性氣體）2NO（1）式中的NO+O2=2NO2（生成NO2，開始繼續(xù)反應(yīng)）綜合一下：3O2=2O3（光照，NO2）2、碳?xì)浠衔锉籋O、O等自由基和臭氧氧化，導(dǎo)致醛、酮、醇、酸等產(chǎn)物以及重要的中間產(chǎn)物RO2、HO2、RCO等自由基的生成。3、過氧自由基引起NO向NO2的轉(zhuǎn)化，并導(dǎo)致O3和PAN等的生成。光化學(xué)反應(yīng)中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN等統(tǒng)稱為光化學(xué)氧化劑，以臭氧為代表，所以光化學(xué)煙霧污染的標(biāo)志是臭氧濃度的升高。形成機(jī)理形成臭氧的活性有機(jī)物和氮氧化物的主要來源是汽車排放基本特征光化學(xué)煙霧的表現(xiàn)特征是煙霧彌漫，煙霧呈藍(lán)色，大氣能見度降低。光化學(xué)煙霧一般發(fā)生在大氣相對濕度較低、大

7、氣溫度較低，氣溫為2432的夏季晴天，污染高峰出現(xiàn)在中午或稍后。光化學(xué)煙 霧是一種循環(huán)過程，白天生成，傍晚消失。污染區(qū)大氣的實(shí)測表明，一次污染物HC及一氧化氮(NO)的最大值出現(xiàn)在早晨交通繁忙時刻，隨著NO濃度的下降，NO2濃度增大。O3和醛類等二次污染物隨著陽光增強(qiáng)和O3、HC濃度降低而積聚起來。它們的峰值一般要比NO峰值的出現(xiàn)延遲約 45個小時。二次污染物PAN濃度隨時間的變化同O3和醛類相似。 城市和城郊的光化學(xué)氧化劑濃度通常高于鄉(xiāng)村，但近幾年發(fā)現(xiàn)許多鄉(xiāng)村地區(qū)光化學(xué)氧化劑的濃度增高，有時甚至超過城市。這是因?yàn)楣饣瘜W(xué)氧化劑的生成不僅包括光化學(xué)氧化過程，而且還包括一次污染物的擴(kuò)散輸送過程，是

8、兩個過程的結(jié)果。因此光化學(xué)氧化劑的污染不只是城市的問題，而且是區(qū)域性的污染問題。短距離傳輸可造成O3的最大濃度出現(xiàn)在污染源的下風(fēng)向，中尺度傳輸可使O3煙羽擴(kuò)展至約百公里的下風(fēng)向，如果同大氣高壓系統(tǒng)相結(jié)合可傳輸幾百公里?；咎卣鞴饣瘜W(xué)煙霧的表現(xiàn)特征是煙霧彌漫，煙霧呈藍(lán)色，大氣能相關(guān)危害損害人和動物的健康人和動物受到主要傷害是眼睛和粘膜受刺激、頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化、兒童肺功能異常等。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，在0.Ippm濃度時就具有特殊的臭味。并可達(dá)到呼吸系統(tǒng)的深層，刺激下氣道黏膜，引起化學(xué)變化，其作用相當(dāng)于放射線，使染色體異常，使紅血球老化。PAN、甲醛、丙烯醛等產(chǎn)物對人和動物的眼睛、

9、咽喉、鼻子等有刺激作用，其刺激域約為0.1ppm。此外光化學(xué)煙霧能促使哮喘病患者哮喘發(fā)作，能引起慢性呼吸系統(tǒng)疾病惡化、呼吸障礙、損害肺部功能等癥狀，長期吸入氧化劑能降低人體細(xì)胞的新陳代謝，加速人的衰老。PAN 還是造成皮膚癌的可能試劑。在1943年美國洛杉磯發(fā)生的首宗事件曾引起400多人死亡。 光化學(xué)煙霧明顯的危害是對人眼睛的刺激作用。在美國加利福尼亞州，由于光化學(xué)煙霧的作用，曾使該州3/4的人發(fā)生紅眼病。日本東京1970年發(fā)生光化學(xué)煙霧時期，有2萬人患了紅眼病。研究表明光化學(xué)煙霧中的過氧乙酰硝酸酯（PAN）是一種極強(qiáng)的催淚劑，其催淚作用相當(dāng)于甲醛的200倍。另一種眼睛強(qiáng)刺激劑是過氧苯酰硝酸酯

10、（PBN），它對眼的刺激作用比PAN大約強(qiáng)100倍?？諝庵械娘h塵在眼刺激劑作用方面能起到把濃縮眼刺激劑送入眼中的作用。相關(guān)危害損害人和動物的健康影響植物生長臭氧影響植物細(xì)胞的滲透性，可導(dǎo)致高產(chǎn)作物的高產(chǎn)性能消失，甚至使植物喪失遺傳能力。植物受到臭氧的損害，開始時表皮褪色，呈蠟質(zhì)狀，經(jīng)過一段時間后色素發(fā)生變化，葉片上出現(xiàn)紅褐色斑點(diǎn)。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。影響材料質(zhì)量光化學(xué)煙霧會促成酸雨形成，造成橡膠制品老化、脆裂，使染料褪色，建筑物和機(jī)器受腐蝕，并損害油漆涂料、紡織纖維和塑料制品等。降低大氣的能見度光化學(xué)煙霧的重要特征之一是使大氣的能見度降低

11、，視程縮短。這主要是由于污染物質(zhì)在大氣中形成的光化學(xué)煙霧氣溶膠所引起的。這種氣溶膠顆粒大小一般多在0.31.0m范圍內(nèi)。由于這樣大小的顆粒實(shí)際上不易因重力作用而沉降，能較長時間懸浮于空氣中，長距離遷移；它們與人視覺能力的光波波長相一致，且能散射太陽光，從而明顯地降低了大氣的能見度。因而妨害了汽車與飛機(jī)等交通工具的安全運(yùn)行，導(dǎo)致交通事故增多。影響植物生長預(yù)防措施控制污染源，減少氮氧化物和碳?xì)浠衔镂廴驹吹呐欧蓬A(yù)防光化學(xué)煙霧主要是控制污染源，減少氮氧化物和碳?xì)浠衔锏呐欧?。NOx（包括NO、NO2等）的主要來源是燃燒，近70%來自于煤炭和燃油的直接燃燒，可見固定燃燒源和機(jī)動交通工具及動力機(jī)械是NO

12、排放的重要來源。減少固定燃燒源的排放（1 ）改善能源結(jié)構(gòu)。推廣使用二次能源，如電等，加強(qiáng)對太陽能、風(fēng)能、地?zé)岬惹鍧嵞茉吹睦谩＃?）區(qū)域集中供熱發(fā)展區(qū)域集中供暖供熱，設(shè)立規(guī)模較大且安裝廢氣還原處理裝置的熱電廠和供熱站。（3）推廣燃煤電廠煙氣脫N技術(shù)即廢氣處理裝置。如選擇性催化還原法（SCR）、非選擇性催化還原法（SNCR）和吸收法。選擇性催化還原法是以金屬鉑的氧化物作為催化劑，以氨、硫化氫和一氧化碳等作為還原劑，選擇最佳脫硝反應(yīng)溫度，將煙氣中的氮氧化物還原為N2。非選擇性催化還原法與選擇性催化還原法不同的是非選擇性控制一定的反應(yīng)溫度，在將煙氣中的氮氧化物還原為N2的同時，一定量的還原劑還與煙氣

13、中的過剩氧發(fā)生反應(yīng)。吸收法是利用特定的吸收劑吸收煙氣中的NOx 。根據(jù)所使用的吸收劑，可分為堿吸收法，溶融鹽吸收法和稀硝酸吸收法。預(yù)防措施控制污染源，減少氮氧化物和碳?xì)浠衔镂廴驹吹呐欧牛?）推廣新型低溫燃燒技術(shù)，避開NOx易生成區(qū)域。減少交通機(jī)械和動力裝置尾氣的排放NOx和碳?xì)浠衔锏牧硪粋€重要來源是內(nèi)燃機(jī)等發(fā)動機(jī)的尾氣，而絕大多數(shù)交通機(jī)械都是由內(nèi)燃機(jī)或者燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動的，包括機(jī)動車輛、船舶、飛機(jī)、工程機(jī)械等。當(dāng)燃料在發(fā)動機(jī)燃燒室里進(jìn)行燃燒時，由于混合氣由化石燃料（汽油、柴油、天然氣等）和空氣組成，而空氣中除了O2外還有更多的N2，因此燃燒高溫就使O2和N2反應(yīng)生成NOx。內(nèi)燃機(jī)因?yàn)槿紵郎囟雀?，因此NOx生成量很大。另外由于燃燒不完全甚至失火等原因，也會排放碳?xì)浠衔?。機(jī)動車輛因?yàn)榭偭看蟛⑶壹杏诔鞘惺褂?，因此對城市空氣的污染貢獻(xiàn)率很高。因此控制機(jī)動車尾氣排放對于預(yù)防光化學(xué)煙霧有很大的積極作用。汽油機(jī)汽車因?yàn)槲矚馓幚砑夹g(shù)已經(jīng)比較普及，所以NOx和HC的排放貢獻(xiàn)率已經(jīng)下降了很多，但以柴油機(jī)為動力的汽車、船舶和動力機(jī)械等，本身NOx生成量就很高，而且沒有低成本的尾氣處理技術(shù)能夠普及，全國且其NOx排放本身就很高，所以已經(jīng)成為NOx的主要貢獻(xiàn)者。利用化學(xué)抑制劑使用化學(xué)抑制劑目的是消除自由基，以抑制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行，從而控制光化學(xué)煙霧的形成。人們發(fā)現(xiàn)二