试析城市光化学烟雾的形成条件机理危害及防治措施样本

试析都市光化学烟雾形成条件、机理、危害及防治办法目录摘要…………………..11概述………………11.1光化学烟雾概念……………31.2光化学烟雾来源……………31.3光化学烟雾例子……………41.4光化学烟雾重要污染物及其浓度日变化规律…………52光化学烟雾形成机理2.1光化学烟雾反映机制……82.2光化学烟雾形成过程……102.3光化学烟雾形成条件……103光化学烟雾危害…………114光化学烟雾控制……………135结论…………156参照文献……………………15摘要光化学烟雾是大气污染之一，对人、植物等产生了极大危害,阻碍了人类当代文明发展。本文将简介光化学烟雾对人、植物、材料危害，并列举了某些国际重大光化学烟雾导致危害，而形成机理则从引起反映、基传递反映和平共处五项原则终结反映三个过程来解释阐明，简朴描述光化学烟雾形成必要条件、来源及污染物浓度随时间变化趋势。最后，本文对光化学烟雾提出了可行性防治办法，如控制污染源、采用散发阻化剂、减少污染、控制大气中与烃类浓度比提高人民群众环保意识。

核心词：光化学污染光化学烟雾机理ABSTRACTPhotochemicalsmogairpollutionisoneofthetopeople，andplantsproducegreatharm，thehumanobstaclestothedevelopmentofmoderncivilization.Thepaperwilldescribephotochemicalsmogtopeople，plants，hazardousmaterials，Hecitedanumberofmajorinternationalphotochemicalsmogcausedharm，andthetriggermechanismfromthereaction-transferreactionterminationofthefiveprinciplesofpeacefulcoexistencereactiontotheprocessofthethreeexplanations，simpledescriptionofphotochemicalsmogformationofthenecessaryconditionsforthesourceandconcentrationofpollutantsovertimetrend.Finally，thisarticleonphotochemicalsmogofthefeasibilityofcontrolmeasures，suchaspollutioncontrol，useofdistributedresistanceagent，reducepollution，controlofairandhydrocarbonconcentrationshigherthaninthepeoplethesenseofenvironmentalprotection.KEYWORDS：photochemical

pollutionphotochemical

smogmechanism1概述随着人类社会不断进步，特别是近代科学技术迅速发展，给人类带来巨大利益同步、也产生了大气污染物。当大气中污染物浓度超过了自然界自身净化能力时，就导致了大气污染，特别是在人口、工矿公司高度集中都市，大气污染更为严重。都市大气污染普通分为煤烟型和光化学烟雾型，前者因燃煤排放引起;后者因汽车尾气及石油化工排放氮氧化物Nox和挥发性有机物VOCS等前体污染物引起。1943年在美国洛物VOCS等前体污染物引起。1943年在美国洛杉矾初次发生了光化学烟雾污染，日后在日本东京和墨西哥城等也发生了光化学烟雾，至今仍是欧洲、美国和日本等国家重要环境问题。国内都市大气污染虽受以煤炭为主能源构造制约，当前仍呈现出明显煤烟型污染特性，但早在70年代末就在兰州西固石油化工区初次发现了x,CH化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反映而生成二次污染物显示出蓝色烟雾。随着经济高速发展，国内某些大型都市汽车数量猛增，汽车尾气排放量也随之大增。近年来，北京、上海、广州、深圳等都市频繁观测到光化学烟雾污染现象，尚有更多都市即将面临其威胁。当前，因对光化学烟雾产生机理研究尚不成熟，因此其防治研究也处在摸索阶段。本文简介和探讨了大气光化学烟雾形成机理，并提出了光化学烟雾控制办法。但愿通过本文简介，人们对光化学烟雾有更加进一步理解，并投身于环保事业。1.1光化学烟雾概念氮氧化物()重要是指和。和都是对人体有害气体。氮氧化物和碳氢化合物(HC)在大气环境中受强烈太阳紫外线照射后产生一种新二次污染物----光化学烟雾,在这种复杂光化学反映过程中,重要生成光化学氧化剂(重要是)及其她各种复杂化合物,统称光化学烟雾。1.2光化学烟雾来源1.2.1在各类工厂和公司中对溶剂和其她化学试剂进行加工、贮存、销售和应用；1.2.2汽车内燃机中汽油不完全燃烧；1.2.3各种废物燃烧等。据预计，进入大气各种烃类总量三分之一是反映性，其中有约50％反映性烃来源于汽油燃烧。

1.3光化学烟雾例子1943年,美国洛杉矶市发生了世界上最早光化学烟雾事件。1943年后来，烟雾更加肆虐，以致远离都市100千米以外海拔米高山上大片松林也因而枯死，柑橘减产。仅19550－1951年，美国因大气污染导致损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡65岁以上老人达400多人；1970年，约有75％以上市民患上了红眼病。通过重复调查研究,直到1958年才发现,这一事件是由于洛杉矶市拥有250万辆汽车排气污染导致,这些汽车每天消耗约1600T汽油,向大气排放1000多吨碳氢化合物和400多吨氮氧化物,这些气体受阳光作用,酿成了危害人类光化学烟雾事件。

1952

年发生在伦敦烟雾事件导致

8

000

人死亡，其凶手就是在雾大无风天气下经久不散黑色烟尘。这种烟尘属于硫酸型烟尘污染，是燃料

(

重要是烟煤燃烧产生二氧化硫、一氧化碳等与烟尘不断蓄积，加之三氧化二铁粉尘作用，生成了相称量硫酸，吸附在烟尘颗粒上或凝聚在雾气中形成。烟尘是由固体颗粒和液滴所构成，粒径为

0.01～1μm。1970年,美国加利福尼亚洲发生光化学烟雾事件,农作物损失达2500多万美元。1971年,日本东京发生了较严重光化学烟雾事件,使某些学生中毒昏倒。同一天,日本其她都市也有类似事件发生。此后,日本某些大都市持续不断浮现光化学烟雾。日本环保部门经对东京几种重要污染源排放重要污染物进行调查后发现,汽车排放、x、HC三种污染物约占总排放量80%。1.4光化学烟雾重要污染物及其浓度日变化规律继洛杉矶之后，光化学烟雾污染在世界各地不断浮现，如东京、大阪、墨西哥城、伦敦以及澳大利亚、德国等地大都市，已成为大气污染严重问题之一。自50年代至今，世界各国对光化学烟雾做了大量研究工作，并已获得较好效果。1.4.1光化学烟雾日变化曲线：图1给出了洛杉矶市1965年7月19日白天时间各种污染物每小时平均浓度，约在上午7时左右和浓度上升到一种极大值，这与早上运送高峰时间是一致，在傍晚可以看到一种较小峰值。碳氢化合物（HC）浓度虽未画出，但也有类似状况。值得注意是晨峰推迟约3小时，峰滞后约5小时。晚峰不太明显，晚峰则不浮现，这天最大浓度为0.2ppm左右。图1洛杉矶几种污染物浓度日变化曲线(1965.7.19)

(引自EPADocumentAP84,1971)上述状况阐明，和峰滞因素是因它们不是污染源排出一次污染物，而是在大气中光化学作用产物。上午交通高峰所产生汽车废气只有在白天阳光作用下才干有重要影响，傍晚交通流量高峰期虽有一次污染物排放，但由于太阳光削弱且不久消失，因此夜间不发生光化学烟雾。1.4.2烟雾箱模仿曲线：为了弄清晰光化学烟雾中各种污染物浓度随时间变化机理，发展了烟雾箱实验。即在一大容器内，通入反映气体，在人工光源照射下，模仿大气光化学反映。照射含非甲烷总烃和氮氧化物空气，以及照射C3H6--空气混合物，其成果如图2所示。图2C3H6NO空气混合物在紫外线照射下浓度变化

(引自Agnew,1968)由图阐明碳氢化合物（HC）和氮氧化合物共存时，在紫外射线作用下会浮现：（1）转化为；（2）碳氢化合物氧化消耗；（3）臭氧及其她氧化剂如PAN，HCHO、HN等二次污染物生成。其中核心性反映类别是：（1）光解导致了生成；（2）有机HC化合物氧化生成了活性自由基，特别是H、R等；（3）H、R引起了向转化，进一步提供了生成源；同步形成了含N二次污染物，如过氧乙酰硝酸酯（PAN）、HN，其核心反映为：（1）生成反映：如果无其她物种，三者之间就会形成稳态。（2）OH基反映：烷RH＋OH→R+H2OR＋→R（过氧烷基）醛RCHO＋OH→R（酰基）+H2OR＋→RC（O）（过氧酰基）这些过氧自由基存在引起了向转化。（3）向转化：R＋→＋RO（烷氧基）→RORO＋→H＋RCHO（醛）H+→＋OHRC（O）+→+RC（O）O（氧酰基）RC（O）O→R+CR+→R将这些反映联合起来可以给出：可见，在R及R寿命期内可以使许多分子转化成。也就是说，一种自由基自形成之后直到它猝灭此前可以参加许各种基传递反映，这种基传递反映提供了向转化。而既起链引起作用，又起链终结作用，最后生成HN、PAN和有机酸脂等稳定物质。2光化学烟雾形成机理2.1光化学烟雾反映机制氮氧化合物和碳氢化合物在强烈阳光照射下，产生一系列复杂光化学反映。光化学烟雾产生是一种链式反映，Seinfied(1986)曾经用如下反映方程式概括反映机制：光照

=+O

反映总效应为：O+=

3=2

+2=2

其中、为催化剂就这样生成继续光解,周而复始,不断形成以醛类，二氧化氮等各种化合物，它们同水蒸气在一起，在恰当条件下就形成了光化学烟雾。由于这个反映周期性地循环，因此不易被破坏，这正是光化学污染牢固性。光化学烟雾形成机理可简述如下：清晨大量碳氢化合物和由汽车尾气及其她源排入大气。由于晚间氧化成果，已有少量存在。当天出时，光解离提供原子氧，然后光解反映及一系列次级反映发生，OH基开始氧化碳氢化合物，并生成一批自由基，它们有效地将转化为，使浓度上升，碳氢化合物及浓度下降；当达到一定值时，开始积累，而自由基与反映又使增长受到限制；当向转化速率等于自由基与反映速率时，浓度达到极大，此时仍在积累之中；当下降到一定限度时，就影响生成量；当积累与消耗达到平衡时，达到极大，光化学烟雾形成示意于图3：

图3

光化学烟雾形成示意图

2.2光化学烟雾形成过程光化学烟雾形成过程是很复杂,通过实验室模仿研究,已初步弄清了它们基本化学过程。大体上为：2.2.1被污染空气中光分解。2.2.2在被污染空气中同步存在着许多有机物，它们与空气中、、起反映,氧化成一系列有机物,生成烟雾。2.2.3氧化过程中中间产物导致向转化,并导致有毒物质产生。2.3光化学烟雾形成条件2.3.1污染源条件："烟雾"形成是和大气中、碳氢化合物等污染物存在分不开。因此，以石油为原料工厂排气和汽车排气等污染源存在是"烟雾"形成前提。在某些发达国家都市大气污染中氮氧化物约有47％来自汽车排气等污染源，约50％左右来自燃料燃烧固定污染源，加以适当发生条件，而形成光化学烟雾，成为大气污染问题2.3.2气象条件：(1)强烈光照（光解需290～420nm光因而，夏季比冬季也许性大，一天中中午先后光线最强时浮现"烟雾"也许性大。）(2)低风速、低湿度、逆温天气。洛彬机是每年5月～10月（1943年）总之，天气晴朗、高温、低温和关于逆温风力不大时。2.3.3地理条件：由于"烟雾"形成与光分解有直接关系，而光分解又必要有290-430nm波长辐射作用才有也许。在近地层中太阳辐射到达地面强度受天顶角影响，普通太阳天顶角（θ）越小，太阳辐射就越强。对于θ＞60℃时，由于入射角较大，光线通过大气层时路程加长，受到大气微粒散射也较大，致使不大于430nm波长光很难到达地面，因此不易发生光化学烟雾。从季节而言，夏季在北半球太阳入射角比冬天小，因此夏天发生光化学烟雾也许性较冬季大。特别夏季中午先后光线最强时浮现"烟雾"也许性较大。当天气晴朗、高温低湿和有逆温风力不大时，有利大气污染物在地面附近聚积，易于产生这种光化学烟雾。因而，在副热高压控制地区夏季和早秋季节常成为光化学烟雾发生有利时节。3光化学烟雾危害光化学烟雾是一种具备强烈刺激性浅蓝色烟雾。这种烟雾成分非常复杂，但是对动物、植物和材料有害是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。有害影响重要体当前如下几种方面：3.1对人体健康影响对人体健康有很大危害，特别对人眼睛有着非常强烈刺激作用，这是由于，在光化学烟雾生成过程中，由于烃类参加反映，会生成过氧乙酰硝酸酯(PAN)和过氧苯酰硝酸酯（PBN）,这些化合物对人眼睛均有非常强烈刺激作用。光化学烟雾能使人眼、鼻、气管、肺粘膜受到重复性刺激，浮现流眼泪，眼发红（红眼病），气喘咳嗽等。受害严重者可浮现呼吸困难，头晕，发热恶心，颜面潮红，手足抽搐，甚至血压下降，昏迷不醒。长期慢性伤害，可引起肺功能异常，支气管发炎，肺癌等。（光化学烟雾对人体最突出危害是刺激眼睛和上呼吸道粘膜，导致眼睛红肿和咽喉发炎。特别是其中甲醛，是一种具备强刺激致敏物，刺激上呼吸道后，可促其发生变态反映性疾病，而臭氧等对呼吸道和肺泡有较强刺激作用，可导致肺水肿。它们又都同步可以对眼睛导致不同限度损害，使其红肿并流泪不止。）3.2对植物危害光化学烟雾能使植物受到臭氧损害，开始时表皮褪色，呈蜡质状，通过一段时间后色素发生变化，植物叶片褪色或产生病斑和叶面坏死等症状，浮现落叶、落果现象。PAN使叶子背面呈银灰色或古铜植物生长，减少植物对病虫害抵抗力。3.3对大气危害光化学烟雾能使大气能见度减少，特别容易发生交通事故，这可谓光化学污染二次危害。3.4其她危害光化学烟雾还会增进酸雨形成，影响材料质量，臭氧、PAN等还能导致橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，橡胶变硬,并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。4光化学烟雾控制4.1控制污染源继续坚持从1982年开始依照《环保法》对各老厂改造，对新建厂按照法规加以管理,使它们都配备环保净化设施，控制二氧化硫等有害气体排放。加大力气治理污染最严重机动车尾气污染。研制先进尾气净化器，尾气超标机动车必要强制安装尾气净化器。为了更好地配合这项工作，关于部门应加强对机动车路检和抽检，坚持定期且长期检查。进行交通整治，调控市区车流量。大力发展公交汽车、地铁、轻轨等，严格限定机动车使用年限，及时裁减已超过使用年限废车。对摩托车在市区行驶加以管制，在将来十几年内逐渐将摩托车从都市里裁减。强制机动车使用无铅汽油。对污染最严重公共汽车，将汽油发动机改为液化气发动机。勉励汽车生产厂家进行技术改造，使用国内外先进技术，减轻汽车耗油量，抑制尾气污染。制定严格管理规章和办法，并严格强制执行。禁止在某些重要都市冬季燃煤取暖，倡导发展都市煤气，提高气化率。4.2控制、烃和ＣO减少及烃类类含量办法为改进点火,改进燃烧条件与采用氧化型催化剂使之完全氧化．减少办法为控制空气--燃料比在14:1到17:1范畴内,推迟点火，现时废气再循环等。为了同步减少及含量，其办法为控制一定空气--燃料比范畴使ＮＯ浓度下降并采用氧化型催化剂使氧化为C。4.3采用散发阻化剂：苯胺、苯甲醛、二苯胺、三苯基、甲烷、二乙基羟胺等，都对自由基有消除作用，其中以二乙基羟胺最有但愿，高效低毒，能强烈抑制光化学烟雾形成。4.4减少污染采用催化还原法、湿法吸取法和固体吸附法来减少废气含量。4.5控制大气中与烃类浓度比控制大气中和烃类浓度比来控制光化学烟雾生成，使大气中氧化剂与浓度达到空气原则规定。4.6提高人民群众对环保意识遏制光化学烟雾弥漫势头必要群策群力，大范畴地开展治理，只靠个别地区力量是达不到抱负效果。结论综上所述，只要人们都结识到光化学烟雾危害性，对光化学烟雾成因加以控制，都市光化学烟雾污染是可以从主线上得到控制。虽然本文对光化学烟雾危害、形成机理及防治办法提出了看法，但是依然对光化学烟雾形成机理三百各种而不能完全与实际大气联系起来。通过本文，人们将更加深刻理解自己生存环境，并懂得了如何去改进环境。但愿后来课题研究者们更加多将实验室研究履行到大气实际。上世纪四五十年代浮现洛杉矶光化学烟雾污染，导致了数百人死亡。“光化学烟雾成分非常复杂，有对流层臭氧、挥发性有机化合物、过氧乙酰基硝酸酯、醛类、酮类等污染物，其对人体带来影响则是刺激眼睛、鼻粘膜等，导致各种器官病变，甚至导致死亡。”刘红年解释，光化学污染并非光化学烟雾污染，光化学烟雾是光化学污染达到一定严重限度，浮现可见烟雾。京津冀、珠三角、长三角地区浮现大多为光化学污染，光化学烟雾污染较为罕见。“两者严重限度、危害性还是有一

定区别，光化学烟雾污染更为严重、危害性更大。”刘红年说。

“所谓光化学污染，光是核心因素之一，阳光越强烈光化学反映越迅速越充分，因而，夏季是光化学污染高发期。但是不排除北半球有些地区冬春季臭氧高值是由于受大气环流影响，导致平流层臭氧向对流层输送。”中华人民共和国科学院大气物理研究所副研究员孙扬解释说，产生光化学污染重要一次污染物是氮氧化物和挥发性有机物，机动车尾气是都市里最重要污染来源，其她氮氧化物来自于工业燃烧排放，挥发性有机物来自工业废气和化学有机溶剂、汽油挥发，餐饮排放等。

臭氧——光化学污染重要指标

臭氧是光化学污染批示性物质，一旦臭氧浓度超标，即表白也许浮现了光化学污染，对人体具备一定危害性。新修订《环境空气质量原则》，增长了PM2.5和臭氧8小时浓度限值监测指标。可见，在环境空气质量评估中，臭氧占有重要地位。大气中臭氧层对地球生物保护作用早已广为人知，它能吸取太阳释放出来绝大某些紫外线，使动植物免遭这种射线危害。而臭氧浓度超标为什么有害呢？

位于不同大气层臭氧有不同作用。平流层臭氧层可以吸取绝大某些有害太阳紫外线，为地球上生物提供天然保护屏障。对流层臭氧属于温室气体，会导致全球增温效应。此外，作为强氧化剂，臭氧几乎能与任何生物组织反映。当臭氧被吸入呼吸道时，就会与呼吸道中细胞、流体和组织不久反映，导致肺功能削弱和组织损伤。对那些患有气喘病、肺气肿和慢性支气管炎人来说，臭氧危害更为明显。臭氧同样是植物生长大敌，它能抑制各种植物生长，给农业生产带来重大损失。臭氧也会对一某些颗粒物产生起到增进作用，减少大气能见度。

如何防治“光化学污染”

光化学污染与雾霾天气都能使大气能见度明显下降。这两种污染的确有些共性，但又有各自特点。灰霾在白天夜间都会浮现，光化学烟雾只在光照充分白天浮现。灰霾重要污染物是PM2.5，光化学烟雾重要污染物和批示物是气体污染物臭氧，但除了重要污染物，灰霾天也存在诸多气体污染物，如硫氧化物、氮氧化物、有机物等，而光化学烟雾发生时也存在诸多颗粒污染物，如含氮有机颗粒物。”

今年以来，在国内许多大都市观测数据表白，在晴天，天气比较稳定期候，PM2.5和臭氧浓度都非常高，易形成灰霾和光化学烟雾混合污染状态。在一定天气条件下，灰霾和光化学烟雾也许同步叠加