试析城市光化学烟雾的形成条件、机理、危害及防治措施
目录
摘要 (1)
1概述 (1)
1.1 光化学烟雾的概念 (3)
1.2光化学烟雾的来源 (3)
1.3光化学烟雾的例子 (4)
1.4 光化学烟雾的主要污染物及其浓度的日变化规律 (5)
2 光化学烟雾的形成机理
2.1 光化学烟雾的反应机制 (8)
2.2 光化学烟雾的形成过程 (10)
2.3 光化学烟雾的形成条件 (10)
3 光化学烟雾的危害 (11)
4 光化学烟雾的控制 (13)
5 结论 (15)
6 参考文献 (15)
摘要
光化学烟雾是大气污染之一，对人、植物等产生了极大的危害,阻碍了人类现代文明的发展。本文将介绍光化学烟雾对人、植物、材料的危害，并列举了一些国际重大的光化学烟雾造成的危害，而形成机理则从引发反应、基传递反应和平共处五项原则终止反应三个过程来解释说明，简单描述光化学烟雾形成的必要条件、来源及污染物的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的防治措施，如控制污染源、采用散发阻化剂、减少2
NO与
NO的污染、控制大气中的X
烃类浓度比提高人民群众环境保护意识。
关键词：光化学污染光化学烟雾机理
ABSTRACT
Photochemical smog air pollution is one of the to people, and plants produce great harm, the human obstacles to the development of modern civilization. The paper will describe photochemical smog to people, plants, hazardous materials, He cited a number of major international photochemical smog caused harm, and the trigger mechanism from the reaction - transfer reaction termination of the five principles of peaceful coexistence
reaction to the process of the three explanations, simple description of photochemical smog formation of the necessary conditions for the source and concentration of pollutants over time trend. Finally, this article on photochemical smog of the feasibility of control measures, such as pollution control, use of distributed resistance agent, reduce pollution, control of air and hydrocarbon concentrations higher than in the people the sense of environmental protection.
KEY WORDS: photochemical pollution photochemical smog mechanism
1 概述
随着人类社会的不断进步，特别是近代科学技术的迅速发展，给人类带来巨大利益的同时、也产生了大气污染物。当大气中的污染物浓度超过了自然界自身的净化能力时，就造成了大气污染，尤其是在人口、工矿企业高度集中的城市，大气污染更为严重。城市大气污染一般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N ox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年在美国洛杉矾首次发生了光化学烟雾污染，后来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、美国和日本等国家的主要环境问题。[]1
我国城市大气污染虽受以煤炭为主
的能源结构的制约，目前仍呈现出明显的煤烟型污染特征，但早在70年代末就在兰州西固石油化工区首次发现了NO x,CH化合物和氧化剂之间发生一系列光化学
反应而生成的二次污染物显示出的蓝色烟雾[]2
。
随着经济的高速发展，我国一些大型城市的汽车数量猛增，汽车尾气排放量也随之大增。近年来，北京、上海、广州、深圳等城市频繁观测到光化学烟雾污染的现象，还有更多的城市即将面临其威胁。目前，因对光化学烟雾产生机理的研究尚不成熟，所以其防治研究也处于探索阶段。本文介绍和探讨了大气光化学烟雾的形成机理，并提出了光化学烟雾的控制方法。希望通过本文的介绍，人们对光化学烟雾有更加深入的了解，并投身于环境保护事业。
1.1 光化学烟雾的概念
氮氧化物(X
NO)主要是指NO和2
NO。NO和2
NO都是对人体有害的气体。氮氧化物和碳氢化合物(HC)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物----光化学烟雾,在这种复杂的光化学反应过程中,主要生成光化学氧化剂(主要是3O)及其他多种复杂的化合物,统称光化学烟雾。
1.2光化学烟雾的来源
1.2.1在各类工厂和企业中对溶剂和其他化学试剂进行加工、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。据估计，进入大气的各种烃类总量的三分之一是反应性的，其中有约50％反应性烃来源于汽油燃烧。
1.3光化学烟雾的例子
1943年,美国洛杉矶市发生了世界上最早的光化学烟雾事件。1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。仅19550－1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75％以上的市民患上了红眼病。经过反复的调查研究,直到1958年才发现,这一事件是由于洛杉矶市拥有的250万辆汽车排气污染造成的,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,酿成了危害人类的光化学烟雾事件。
1952 年发生在伦敦的烟雾事件造成8 000 人死亡，其凶手就是在雾大无风的天气下经久不散的黑色烟尘。这种烟尘属于硫酸型烟尘污染，是燃料( 主要是烟煤燃烧产生的二氧化硫、一氧化碳等与烟尘不断蓄积，加之三氧化二铁粉尘的作用，生成了相当量的硫酸，吸附在烟尘颗粒上或凝聚在雾气中形成的。烟尘是由固体颗粒和液滴所组成的，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的光化学烟雾事件,使一些学生中毒昏倒。同一天,日本的其他城市也有类似的事件发生。此后,日本一些大城市连续不断出现光化学烟雾。日本环保部门经对东京几个主要污染源排放的主要污染物进行调查后发现,
汽车排放的CO、NO x、HC三种污染物约占总排放量的80%。
[]3
1.4 光化学烟雾的主要污染物及其浓度的日变化规律
继洛杉矶之后，光化学烟雾的污染在世界各地不断出现，如东京、大阪、墨西哥城、伦敦以及澳大利亚、德国等地的大城市，已成为大气污染的严重问题之一。自50年代至今，世界各国对光化学烟雾做了大量的研究工作，并已取得较好的效果。
1.4.1光化学烟雾的日变化曲线[]4
：图1给出了洛杉矶市1965年7月19日白
天时间各种污染物的每小时平均浓度，约在上午7时左右CO和NO浓度上升到一个极大值，这与早上运输高峰时间是一致的，在傍晚可以看到一个较小的峰值。碳氢化合物（HC）浓度虽未画出，但也有类似情况。值得注意的是2
NO的晨峰推迟约3小时，3O峰滞后约5小时。2
NO的晚峰不太明显，3O的晚峰则不出现，这天3O 的最大浓度为0.2ppm左右。
图1洛杉矶几种污染物浓度的日变化曲线(1965.7.19)
(引自EPA Document AP 84,1971)
上述情况说明，2
NO和3O峰滞的原因是因它们不是污染源排出的一次污染物，而是在大气中光化学作用的产物。早晨的交通高峰所产生的汽车废气只有在白天的阳光作用下才能有重要影响，傍晚交通流量高峰期虽有一次污染物排放，但由于太阳光减弱且很快消失，所以夜间不发生光化学烟雾。
1.4.2烟雾箱模拟曲线[]4
：为了弄清楚光化学烟雾中各种污染物的浓度随时
间变化的机理，发展了烟雾箱实验。即在一大容器内，通入反应气体，在人工光源照射下，模拟大气光化学反应。照射含非甲烷总烃和氮氧化物的空气，以及照射C3H6-NO-空气混合物，其结果如图2所示。
图2 C
3
H6NO空气混合物在紫外线照射下的浓度变化
(引自Agnew ,1968) 由图说明碳氢化合物（HC）和氮氧化合物共存时，在紫外射线的作用下会出现：
（1）NO 转化为2NO ；（2）碳氢化合物氧化消耗；（3）臭氧及其他氧化剂如PAN ，HCHO 、HN 3O 等二次污染物的生成。
其中关键性的反应类别是：（1）2NO 的光解导致了3O 的生成；（2）有机HC 化合物的氧化生成了活性自由基，尤其是H 2O 、R 2O 等；（3）H 2O 、R 2O 引起了NO 向2NO 转化，进一步提供了生成3O 的2NO 源；同时形成了含N 的二次污染物，如过氧乙酰硝酸酯（PAN ）、HN 3O ，其关键反应为：
（1）3O 的生成反应：
[]4
如果无其他物种，三者之间就会形成稳态。
（2）OH 基反应：
烷 RH ＋OH →R+H2O
R ＋2O →R 2O （过氧烷基）
醛 RCHO ＋OH →R CO （酰基）+H2O
R CO ＋2O →RC （O ）2O （过氧酰基）
这些过氧自由基的存在引起了NO 向2NO 的转化。
（3）NO 向2NO 的转化：
R 2O ＋NO →2NO ＋RO （烷氧基）
→RO 2NO
RO ＋2O →H 2O ＋RCHO （醛）
H 2O + NO →2NO ＋OH
RC （O ）2O + NO →2NO +RC （O ）O （氧酰基）
RC （O ）O →R+C 2O
R+ 2O →R 2O
将这些反应联合起来可以给出：
[]5
可见，在R 及R CO 寿命期内可以使许多分子的NO 转化成2NO 。也就是说，一个自由基自形成之后直到它猝灭以前可以参加许多个基传递反应，这种基传递反应提供了NO 向2NO 的转化。而2NO 既起链引发作用，又起链终止作用，最后生成HN 3O 、PAN 和有机酸脂等稳定物质。
2 光化学烟雾的形成机理
2.1 光化学烟雾的反应机制 氮氧化合物和碳氢化合物在强烈阳光照射下，产生一系列复杂的光化学
反应。光化学烟雾的产生是一个链式反应， Seinfied(1986 ) []6曾经
用如下反应方程式概括反应机制：
光照
2NO = NO +O
反应总效应为：
X NO
O+ 2O = 3O 3 2O =23O
2O +2 NO =22NO 其中NO 、2NO 为催化剂
就这样生成的2NO 继续光解,周而复始,不断形成以3O 醛类，二氧化氮等多种化合物，它们同水蒸气在一起，在适当条件下就形成了光化学烟雾。由于这个反应周期性地循环，所以不易被破坏，这正是光化学污染的牢固性。 光化学烟雾形成机理可简述如下：清晨大量的碳氢化合物和NO 由汽车尾气及其他源排入大气。由于晚间NO 氧化的结果，已有少量2NO 存在。当日出时，2NO 光解离提供原子氧，然后2NO 光解反应及一系列次级反应发生，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NO 转化为2NO ，使 2NO 浓度上升，碳氢化合物及NO 浓度下降；当2NO 达到一定值时，3O 开始积累，而自由基与2NO 的反应又使2NO 的增长受到限制；当NO 向2NO 转化速率等于自由基与2NO 的反应速率时，2NO 浓度达到极大，此时3O 仍在积累之中； 当2NO 下降到一定程度时，就影响3O 的生成量；当3O 的积累与消耗达成平衡时，3O 达到极大，光化学烟雾的形成示意于图3：
[]7
图3 光化学烟雾形成的示意图
2.2 光化学烟雾的形成过程
光化学烟雾的形成过程是很复杂的,通过实验室模拟研究,已初步弄清了它们的基本化学过程。大体上为:
2.2.1被污染空气中的2
NO的光分解。
2.2.2在被污染的空气中同时存在着许多有机物，它们与空气中的2O、3O、
NO起反应,氧化成一系列有机物,生成烟雾。
2
2.2.3氧化过程中的中间产物导致NO向2
NO转化,并导致有毒物质的产生。
2.3 光化学烟雾的形成条件
2.3.1污染源条件："烟雾"的形成是和大气中2
NO、碳氢化合物等污染物的存在分不开的。所以，以石油为原料的工厂排气和汽车排气等污染源的存在是"烟雾"形成的前提。在一些发达国家城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％左右来自燃料燃烧的固定污染源，加以适宜的发生条件，而形成光化学烟雾，成为大气污染问题
2.3.2气象条件：
NO的光解需290～420nm的光因此，夏季比冬季可能性大，
(1)强烈光照（2
[]8
一天中中午前后光线最强时出现"烟雾"的可能性大。）
(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、低温和有关逆温风力不大时。
2.3.3地理条件：由于"烟雾"的形成与2
NO的光分解有直接关系，而2
NO的光分解又必须有290-430nm波长辐射作用才有可能。在近地层中太阳辐射到达地面的强度受天顶角的影响，一般太阳天顶角（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，受到的大气微粒散射也较
大，致使小于430nm波长的光很难到达地面，所以不易发生光化学烟雾。[]8
从季
节而言，夏季在北半球太阳入射角比冬天小，所以夏天发生光化学烟雾的可能性较冬季大。尤其夏季中午前后光线最强时出现"烟雾"的可能性较大。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的聚积，易于产生这种光化学烟雾。因此，在副热高压控制地区的夏季和早秋季节常成为光化学烟雾发生的有利时节。
3 光化学烟雾的危害
光化学烟雾是一种具有强烈刺激性的浅蓝色烟雾。这种烟雾的成分非常复杂，但是对动物、植物和材料有害的是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。有害影响主要表现在以下几个方面：
3.1 对人体健康的影响
对人体健康有很大危害，特别对人的眼睛有着非常强烈的刺激作用，这是因为，在光化学烟雾生成过程中，由于烃类参与反应，会生成过氧乙酰硝酸酯(PAN)和过氧苯酰硝酸酯（PBN）,这些化合物对人的眼睛都有非常强烈的刺激作用。光化学烟雾能使人眼、鼻、气管、肺粘膜受到反复性刺激，出现流眼泪，眼发红（红眼病），气喘咳嗽等。受害严重者可出现呼吸困难，头晕，发烧恶心，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的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。特别是其中的甲醛，是一种具有强刺激的致敏物，刺激上呼吸道后，可促其发生变态反应性疾病，而臭氧等对呼吸道和肺泡有较强的刺激作用，可导致肺水肿。它们又都同时可以对眼睛造成不同程度的损害，使其红肿并流泪不止。）
3.2 对植物的危害
光化学烟雾能使植物受到臭氧的损害，开始时表皮褪色，呈蜡质状，经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，出现落叶、落果现象。PAN使叶子背面呈银灰色或古铜植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。
3.3 对大气的危害
光化学烟雾能使大气能见度降低，特别容易发生交通事故，这可谓光化学污染的二次危害。
3.4 其他危害
光化学烟雾还会促进酸雨形成，影响材料质量，臭氧、PAN等还能造成橡胶制品的老化、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 光化学烟雾的控制
4.1控制污染源
继续坚持从1982年开始的根据《环保法》对各老厂的改造，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的排放。加大力气治理污染最严重的机动车尾气污染。研制先进尾气净化器，尾气超标的机动车必须强制安装尾气净化器。为了更好地配合这项工作，有关部门应加强对机动车的路检和抽检，坚持定期且长期的检查。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，及时淘汰已超过使用年限的废车。对摩托车在市区的行驶加以管制，在未来的十几年内逐步将摩托车从城市里淘汰。强制机动车使用无铅汽油。对污染最严重的公共汽车，将汽油发动机改为液化气发动机。鼓励汽车生产厂家进行技术改造，使用国内外先进技术，减轻汽车的耗油量，抑制尾气污染。制定严格的管理规章和措施，并严格强制执行。禁止在一些主要城市冬季燃煤取暖，提倡发展城市煤气，提高气化率。
4.2控制X
NO、烃和ＣO
降低CO及烃类类含量的措施为改善点火,改善燃烧条件与采用氧化型催化剂使之完全氧化．减少X
NO的措施为控制空气--燃料比在14:1到17:1的范围内,推迟点火，现时废气再循环等。为了同时降低CO及NO含量，其措施为控制一定空气--燃料比范围使ＮＯ浓度下降并采用氧化型催化剂使CO氧化为C2O。
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希望，高效低毒，能强烈抑制光化学烟雾的形成。4.4减少X
NO的污染
采用催化还原法、湿法吸收法和固体吸附法来降低X
NO废气的含量。
4.5控制大气中X
NO与烃类的浓度比
控制大气中的X
NO和烃类浓度比来控制光化学烟雾的生成，使大气中氧化剂与X
NO浓度达到空气标准要求。
4.6提高人民群众对环境保护意识
遏制光化学烟雾弥漫的势头必须群策群力，大范围地开展治理，只靠个别地区的力量是达不到理想效果的。
5结论
综上所述，只要大家都认识到光化学烟雾的危害性，对光化学烟雾的成因加以控制，城市光化学烟雾污染是可以从根本上得到控制的。虽然本文对光化学烟雾的
危害、形成机理及防治措施提出了见解，但是仍然对光化学烟雾的形成机理的三百多个而不能完全与实际的大气联系起来。通过本文，人们将更加深刻的了解自己的生存环境，并知道了如何去改善环境。希望以后的课题研究者们更加多的将实验室研究推行到大气实际。
上世纪四五十年代出现的洛杉矶光化学烟雾污染，造成了数百人的死亡。“光化学烟雾的成分非常复杂，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，其对人体带来的影响则是刺激眼睛、鼻粘膜等，造成各种器官病变，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的严重程度，出现的可见烟雾。京津冀、珠三角、长三角地区出现的大多为光化学污染，光化学烟雾污染较为罕见。“二者的严重程度、危害性还是有一
定区别的，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，光是关键因素之一，阳光越强烈光化学反应越快速越充分，因此，夏季是光化学污染的高发期。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，产生光化学污染的主要一次污染物是氮氧化物和挥发性有机物，机动车尾气是城市里最主要的污染来源，其他的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——光化学污染的重要指标
臭氧是光化学污染的指示性物质，一旦臭氧浓度超标，即表明可能出现了光化学污染，对人体具有一定的危害性。2012年新修订的《环境空气质量标准》，增加了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的保护作用早已广为人知，它能吸收太阳释放出来的绝大部分紫外线，使动植物免遭这种射线的危害。而臭氧浓度超标为何有害呢？
位于不同大气层的臭氧有不同的作用。平流层臭氧层能够吸收绝大部分的有害太阳紫外线，为地球上的生物提供天然的保护屏障。对流层臭氧属于温室气体，会导致全球增温效应。另外，作为强氧化剂，臭氧几乎能与任何生物组织反应。当臭氧被吸入呼吸道时，就会与呼吸道中的细胞、流体和组织很快反应，导致肺功能减弱和组织损伤。对那些患有气喘病、肺气肿和慢性支气管炎的人来说，臭氧的危害更为明显。臭氧同样是植物生长的大敌，它能抑制各种植物的生长，给农业生产带来重大损失。臭氧也会对一部分颗粒物的产生起到促进作用，降低大气能见度。
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显著下降。这两种污染确实有些共性，但又有各自的特点。灰霾在白天夜间都会出现，光化学烟雾只在光照充分的白天出现。灰霾的主要污染物是PM2.5，光化学烟雾的主要污染物和指示物是气体污染物臭氧，但除了主要污染物，灰霾天也存在很多气体污染物，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很多颗粒污染物，如含氮有机颗粒物。”今年以来，在我国许多大城市的观测数据表明，在晴天，天气比较稳定的时候，PM2.5和臭氧浓度都非常高，易形成灰霾和光化学烟雾的混合污染状态。在一定的天气条件下，灰霾和光化学烟雾可能同时叠加出现，也可能相互转化。上世纪七八十年代，兰州西固区出现了国内首次光化学烟雾污染，此后，京津唐、珠三角、长三角地区均发生过光化学烟雾污染。近些年，光化学污染越发严重，发生次数越来越多。对此，专家认为，机动车保有量的快速增加，各种工厂数量的增加等等，都是光化学污染加重的关键因素。“GDP要增长，那么能源消耗就要增加，能源消耗增加就意味着排放增加，虽然排放标准也在提高，技术也在进步，但从目前效果来看，排放还是在持续增加，排放增加的结果就是各种污染的增加。”
在出现大范围光化学污染的紧急状况下，可以通过喷洒化学抑制剂，通过降低污染物的浓度，达到暂时控制光化学污染的目的。但是，减少氮氧化物和挥发性有机物排放才是防治光化学污染的根本所在。
机动车尾气是造成光化学污染的“罪魁祸首”，所以严格遵守排放标准，提高油品质量，使用清洁燃油，改善机动车发动机工作状态、安装机动车尾气净化装置等，是防治光化学污染的重要方法。同时，加强对工厂的废气排放管理，减排限排；设立监测站，经常监测光化学污染的状况等也是必不可少的方法。
此外，绿色植物能吸收二氧化碳、释放氧气，不同的植物对二氧化硫、氯气、氯化氢、臭氧、放射线、氨、铅等有害物质有不同的吸收能力，大面积地植树造林，增加绿色植物，既能调解大气中的碳氧平衡，又能达到净化空气的效果，也是防治光化学污染的有效方法。
参考文献
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[7] Gear算法模拟光化学烟雾形成反应周鲁，伏开社 [j] . 四川联合大学学报,1997,1(2).
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、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物，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NO x，和挥发性有机物VOC S等前体污染物引起，其特征污染物为O3和过氧乙酰硝酸酯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硝酸酯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(NO x)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、酮等二次污染物，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。
从洛杉矶光化学烟雾事件谈光化学烟雾对环境的危害 摘要：城市化和工业化的快速发展与能源消耗的迅速增加,给城市带来了很多空气污染问题。其中，汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等发生化学反应后生成的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。它使得许多大城市的空气质量恶化，城市居民的身体健康以及城市经济的进一步发展遭到威胁。文中主要从洛杉矶光化学烟雾事件分析了光化学烟雾的形成和所造成的威胁以及防治措施。同时也概述了光化学烟雾与汽车尾气的关系。 关键词：光化学烟雾大气污染汽车尾气危害防治对策原理 前言： 由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够,预防不利，导致了全球性的三大危机:资源短缺、环境污染、生态破坏。人类不断的向环境排放污染物质。其中环境污染，尤其是大气污染与人们的生活息息相关。其中光化学烟雾就是大气污染的主要元凶之一。汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）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做光化学烟雾。随着城市机动车数量和工厂的增多，汽车尾气排放形成的光化学烟雾造成的大气污染愈发严重。因此光化学烟雾的防治越来越受到人们的重视。 一、洛杉矶光化学烟雾事件概述 洛杉矾位于美国西南海岸，西面临海，三面环山，是个阳光明媚，气候温暖，风景宜人的地方。早期金矿、石油和运河的开发，加之得天独厚的地理位置，使它很快成为了一个商业、旅游业都很发达的港口城市。洛杉矾市很快就变得空前繁荣，著名的电影业中心好莱坞和美国第一个“迪斯尼乐园”都建在了这里。城市的繁荣又使洛杉矾人口剧增。白天，纵横交错的城市高速公路上拥挤着数百万辆汽车，整个城市仿佛一个庞大的蚁穴。 然而好景不长，从40年代初开始，人们就发现这座城市一改以往的温柔，变得“疯狂”起来。每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使一般人的眼睛、鼻子、喉咙、气管和肺部的粘膜都受到刺激眼睛发红，从而出现咽喉疼痛、呼吸憋闷、头昏、头痛。 1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。仅19550－1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75％以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件——光化学烟雾污染事件。 这巨大的变化使人们不得不去研究是什么原因使这个美丽的都市变化这么大。 数据表明洛杉矾在40年代就拥有250万辆汽车，每天大约消耗1100吨汽油，排出1000多吨碳氢（CH）化合物，3O0多吨氮氧（NOx）化合物，700多吨一氧化碳（CO）。另外，还有炼油厂、供油站等其他石油燃烧排放，这些化合物被排放到阳光明媚的洛杉矶上空，不啻制造了一个毒烟雾工厂。它还是是美国的第三大城市，拥有飞机制造、军工等工业。各种汽车多达400多万辆，市内高速公路纵横交错，占全市面积的30％，每条公路每天通过的汽
试析城市光化学烟雾的形成条件、机理、危害及防治措施 目录 摘要 (1) 1概述 (1) 1.1 光化学烟雾的概念 (3) 1.2光化学烟雾的来源 (3) 1.3光化学烟雾的例子 (4) 1.4 光化学烟雾的主要污染物及其浓度的日变化规律 (5) 2 光化学烟雾的形成机理 2.1 光化学烟雾的反应机制 (8) 2.2 光化学烟雾的形成过程 (10) 2.3 光化学烟雾的形成条件 (10) 3 光化学烟雾的危害 (11) 4 光化学烟雾的控制 (13) 5 结论 (15) 6 参考文献 (15) 摘要 光化学烟雾是大气污染之一，对人、植物等产生了极大的危害,阻碍了人类现代文明的发展。本文将介绍光化学烟雾对人、植物、材料的危害，并列举了一些国际重大的光化学烟雾造成的危害，而形成机理则从引发反应、基传递反应和平共处五项原则终止反应三个过程来解释说明，简单描述光化学烟雾形成的必要条件、来源及污染物的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的防治措施，如控制污染源、采用散发阻化剂、减少2 NO与 NO的污染、控制大气中的X 烃类浓度比提高人民群众环境保护意识。 关键词：光化学污染光化学烟雾机理 ABSTRACT Photochemical smog air pollution is one of the to people, and plants produce great harm, the human obstacles to the development of modern civilization. The paper will describe photochemical smog to people, plants, hazardous materials, He cited a number of major international photochemical smog caused harm, and the trigger mechanism from the reaction - transfer reaction termination of the five principles of peaceful coexistence
光化学烟雾 一、大气中的碳氢化合物 大气中的碳氢化合物通常是指C1—C8可挥发的所有碳氢化合物，又称烃类。碳氢化合物在大气中CH4约占80—85％。甲烷是一种重要温室气体，碳氢化合物作为形成光化学烟雾的前体物而引起人们的广泛关注。 ⒈甲烷（CH4） 甲烷主要来源于厌氧细菌的发酵过程（牲畜），自然界的淹水土体，如水稻田底有机质的分解、原油和天然气的泄漏都会释放出相当量的CH4。这其中以水稻田的排放量为最大，按1986年有关材料报道，水稻田的年排放量为70～170×106t／a。我国水稻田面积约占全球稻田的1／3，因而是甲烷产生的很大源。 ⒉非甲烷烃 非甲烷的天然源：非甲烷烃种类很多，因来源而异。其中排放量最大的是由自然界植物释放的萜烯类化合物，约占非甲烷烃总量的65％。（资料来源，刘培桐，环境学概论）非甲烷烃的人为源：主要来自汽车尾气、燃料燃烧、有机溶剂的挥发、石油炼制和运输等。 二、碳氢化合物在大气中的迁移转化（以烷烃为例） ⒈烷烃与OH·基和氧原子O·的反应： RH（烷）＋OH·→R·（烷基）+H2O RH（烷）＋O·→R·（烷基）+HO· R·＋O2→RO2·（过氧烷基）（NO+RO2·→RO·+NO2） RO·＋O2→HO2·＋RCHO（醛） 上述烷烃所发生的两种氧化反应中，经氢原子的摘除反应所产生的烷基R·与空气中的氧气O2结合生产RO2·，它可以将NO氧化成NO2，并产生RO·，O2还可以从RO·中再摘除一个H·，最终生成HO2·和一个相对稳定的产物醛或酮。 ⒉甲烷的氧化反应： CH4＋OH·→CH3·＋H2O CH4＋O·→CH3·＋HO· 生成的CH3·与空气中的O2结合： CH3·＋O2→CH3O2· 由于大气中的O·主要来源于O3的光解，通过上述反应CH4不断消耗O·，可导致臭氧层损耗。同时生成的CH3O2·是一种强氧化的自由基，它可将NO氧化成NO2：CH3O2·（过氧烷基）＋NO→CH3O·（烷氧基）＋NO2 CH3O·（烷氧基）＋NO2→CH3ONO2（亚硝酸酯）（不稳定，极易光解） CH3O·（烷氧基）＋O2→HO2·（超氧酸）＋HCHO（甲醛） ⒊乙烷的氧化反应： C2H6+HO·→C2H5·+H2O C2H5·+ O2→C2H5O2· C2H5O2·+ NO→C2H5O·+ NO2 C2H5O·+ O2→CH3CHO+ HO2· 进入大气的烷烃与自由基反应，生成了更多的自由基，大量高氧化性自由基可与O3的氧化反应竞争，使NO向NO2迅速转化，使得O3在大气中积累。 三、光化学烟雾 ⒈关于光化学烟雾 上世纪40年代，在美国洛山矶发生光化学烟雾，首次出现了这种污染。50年代初，美国加州大学生物有机化学教授哈根-施密特确定了空气中的刺激性气体为臭氧，并首次提出了有关烟雾形成的理论。他认为洛山矶烟雾是由南加利福尼亚的强光引发了大气中存在的碳氢化合物和氮氧化物之间的化学反应造成的，并认为城市大气中，碳氢化合物和氮氧化物主要来源于汽车尾气。因此，这种含有氮氧化物和烃类的大气，在阳光中紫外线照射下发生反应所产生的产物及反应物的混合物被称为光化学烟雾。
In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.光化学烟雾的形成机理、危害及防治措施正式版
光化学烟雾的形成机理、危害及防治 措施正式版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 一、引言 环境问题是当今世界共同面临的社会问题，主要包括环境污染和生态污染，研究表明，化学污染引起的环境污染尤为严重。含有氮氧化物和碳氧化物等一次污染物的大气，在阳光的照射下，发生光化学反应而产生二次污染物，这种由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，称为光化学烟雾。近年来，汽车尾气排放的NOx、CO及随后形成的光化学烟雾，使得许多大城市的空气质量恶化。随着全球工业和汽车业的迅猛发展，光化
学烟雾污染在世界各地不断出现，如美国洛杉矶、日本东京、大阪、英国伦敦、澳大利亚、德国等大城市及我国北京、南京、兰州均发生过光化学烟雾现象。 二、光化学烟雾的形成机理 光化学烟雾的形成条件是大气中有氮氧化物和碳氧化物存在，大气温度较低，而且有强烈的阳光照射，这样在大气中就会一系列复杂的反应，生成出一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。 光化学烟雾是一个链式反应，其中关键性的反应可以简单地分成3组： （1）NO2的光解导致O3的生成： 链引发反应主要是NO2的光解，反应如下：
光化学烟雾的形成机理、危害及防治的研究一、引言 当今社会，人类大量的使用机器进行生产，在提高效率的同时，也带来了巨大的环境问题。环境问题主要包括环境污染和生态污染。研究表明，化学污染引起的环境污染尤为严重。光化学烟雾就是其中对城市危害较大的化学污染之一。汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NO x）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）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，称为光化学烟雾。 20世纪40年代之后，随着全球工业和汽车业的迅猛发展，光化学烟雾污染在世界各地不断出现，如美国洛杉矶、日本东京、大阪、英国伦敦、澳大利亚、德国等大城市及中国北京、上海、南宁、兰州均发生过光化学烟雾现象。由于光化学烟雾已成为世界上主要的城市污染，本文想藉此对其经行研究。 二、形成机理 光化学烟雾的形成条件是大气中有氮氧化物和碳氧化物存在，大气温度较低，而且有强烈的阳光照射，这样在大气中就会一系列复杂的反应，生成出一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。 光化学烟雾是一个链式反应，其中关键性的反应可以简单地分成3组：（1）NO2的光解导致O3的生成： 链引发反应主要是NO2的光解，反应如下： NO2 +HV→NO +O O +O2 +M→O3 +M NO +O3→NO2 +O2 （2）碳氢化物(HC)氧化生成了具有活性的自由基，如HO、HO2、RO2等。在光化学反应中，自由基反应占很重要的地位，自由基的引发反应主要是由NO2和醛光解引起的： NO2 + HV→NO +O RCHO + HV→RCO +H 碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因： RH +O→R +HO RH + HO→R +H2O H + O2 →HO2 R + O2→RO2 RCO+ O2→[RC（O）O2]
洛杉矾位于美国西南海岸，西面临海，三面环山，是个阳光明媚，气候温暖，风景宜人的地方。早期金矿、石油和运河的开发，加之得天独厚的地理位置，使它很快成为了一个商业、旅游业都很发达的港口城市。洛杉矾市很快就变得空前繁荣，著名的电影业中心好莱坞和美国第一个“迪斯尼乐园”都建在了这里。城市的繁荣又使洛杉矾人口剧增。白天，纵横交错的城市高速公路上拥挤着数百万辆汽车，整个城市仿佛一个庞大的蚁穴。 然而好景不长，从40年代初开始，人们就发现这座城市一改以往的温柔，变得“疯狂”起来。每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。仅19550－1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75％以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件——光化学烟雾污染事件。 光化学烟雾是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低、气温在24－32℃度的夏季晴天的中午或午后。汽车尾气中的烯烃类碳氢化合物和二氧化氮（NO2）被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后，会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的物质。这种化学反应被称为光化学反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾。 洛杉矾在40年代就拥有250万辆汽车，每天大约消耗1100吨汽油，排出1000多吨碳氢（CH）化合物，3O0多吨氮氧（NOx）化合物，700多吨一氧化碳（CO）。另外，还有炼油厂、供油站等其他石油燃烧排放，这些化合物被排放到阳光明媚的洛杉矶上空，不啻制造了一个毒烟雾工厂。 光化学烟雾可以说是工业发达、汽车拥挤的大城市的一个隐患。5O年代以来，世界上很多城市都木断发生过光化学烟雾事件。光化学烟雾的形成机理十分复杂，其主要污染物来自汽车尾气。因此，目前人们主要在改善城市交通结构、改进汽车燃料、安装汽车排气系统催化装置等方面做着积极的努力，以防患于未然。
光化学烟雾的危害及其防治 摘要：伴随我国经济的持续高速发展，燃料的消耗量逐年增长，大气中一氧化碳、氮氧化物及碳氢化物等污染物的排放量也迅速增长，这些都是形成光化学烟雾的原料。光化学烟雾一旦形成，影响范围广，其危害性已对城市环境、人体健康、生态环境平衡造成巨大危胁。因此贯彻节能减排政策，控制大气污染物排放量势在必行。本文讲述了光化学烟雾的产生，并简单阐述了其造成的危害和防治措施。 关键词：光化学烟雾；危害；防治措施 一、光化学烟雾的产生 大气中的氮氧化物与碳氢化合物经过紫外线照射发生反应就形成了光化学烟雾。大气中的氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中的的转化。其中，以汽车尾气为主要来源。 二、光化学烟雾的危害 光化学烟雾的成分非常复杂，具有强氧化性，刺激人们眼睛和呼吸道黏膜，伤害植物叶子，加速橡胶老化，并使大气能见度降低。对人类、动植物和材料有害的主要是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。臭氧、PAN等还能造成橡胶制品的老化、脆裂，使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。有害影响主要表现在以下几个方面： 1.损害人和动物的健康 人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。 臭氧是一种强氧化剂，在0.1ppm浓度时就具有特殊的臭味。并可达到呼吸系统的深层，刺激下气道黏膜，引起化学变化，其作用相当于放射线，使染色体异常，使红血球老化。PAN、甲醛、丙烯醛等产物对人和动物的眼睛、咽喉、鼻子等有刺激作用，其刺激域约为0.1ppm。此外光化学烟雾能促使哮喘病患者哮喘发作，能引起慢性呼吸系统疾病恶化、呼吸障碍、损害肺部功能等症状，长期
光化学烟雾的形成机理、危害及防治措施一、引言 环境问题是当今世界共同面临的社会问题，主要包括环境污染和生态污染，研究表明，化学污染引起的环境污染尤为严重。含有氮氧化物和碳氧化物等一次污染物的大气，在阳光的照射下，发生光化学反应而产生二次污染物，这种由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，称为光化学烟雾。近年来，汽车尾气排放的NOx、CO及随后形成的光化学烟雾，使得许多大城市的空气质量恶化。随着全球工业和汽车业的迅猛发展，光化学烟雾污染在世界各地不断出现，如美国洛杉矶、日本东京、大阪、英国伦敦、澳大利亚、德国等大城市及我国北京、南京、兰州均发生过光化学烟雾现象。 二、光化学烟雾的形成机理 光化学烟雾的形成条件是大气中有氮氧化物和碳氧化物存在，大气温度较低，而且有强烈的阳光照射，这样在大气中就会一系列复杂的反应，生成出一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。 光化学烟雾是一个链式反应，其中关键性的反应可以简单地分成3组： （1）NO2的光解导致O3的生成： 链引发反应主要是NO2的光解，反应如下： NO2 +hv→NO +O O +O2 +M→O3 +M NO +O3→ NO2 +O2. (2)(HC)氧化生成了具有活性的自由基，如HO、HO2、RO2等。 在光化学反应中，自由基反应占很重要的地位，自由基的引发反应主要是由NO2和醛光解引起的： NO2 +hv→NO +O RCHO +hv→RCO +H 碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因： RH +O →R +HO RH + HO →R +H2O H + O2 →HO2 R + O2→RO2 RCO+ O2→[RC（O）O2] 其中：R—烷基；
光化学反应原理 光化学反应在环境中主要是受阳光的照射，污染物吸收光子而使该物质分子处于某个电子激发态，而引起与其它物质发生的化学反应。如光化学烟雾形成的起始反应是二氧化氮（NO2）在阳光照射下，吸收紫外线（波长2900~4300A）而分解为一氧化氮（NO）和原子态氧（O，三重态）的光化学反应，由此开始了链反应，导致了臭氧及与其它有机烃化合物的一系列反应而最终生成了光化学烟雾的有毒产物，如光氧乙酰硝酸酯（PAN）等。 光化学反应的发生必须具备的条件 当光照射在物体上时,会发生三种情况:反射、透过和吸收。在光化学中,只有被分子吸收的光才能引起光化学反应。因此,光化学反应的发生必须具备两个条件:一是光源,只有光源发出能为反应物分子所吸收的光,光化学反应才有可能进行。二是反应物分子必须对光敏感(与其分子的结构有关) 。即反应物分子能直接吸收光源发出的某种波长的光,被激发到较高的能级(激发态) ,从而进行光化学反应。例如:卤化银能吸收可见光谱里的短波辐射(绿光、紫光、紫外光) 而发生分解: 2AgBr=2Ag +Br2 这个反应是照像技术的基础。但卤化银却不受长波辐射(红光) 的影响。所以,暗室里可用红灯照明。由此也可看出,光化学反应的一个重要特点是它的选择性,反应物分子只有吸收了特定波长的光才能发生反应。需要注意的是,有些物质本身并不能直接吸收某种波长的光而进行光化学反应,即对光不敏感。但可以引入能吸收这种波长光的另外一种物质,使它变为激发态,然后再把光能传递给反应物,使反应物活化从而发生反应。这样的反应称为感光反应。能起这样作用的物质叫感光剂。例如:CO2 和H2O 都不能吸收日光,但植物中的叶绿素却能吸收这样波长的光,并使CO2 和H2O 合成碳水化合物: CO2 + H2O=16 n(C6H12O6) n + O2 叶绿素就是植物光合作用的感光剂。 光化学反应 物质在可见光或紫外线照射下吸收光能时发生的光化学反应。它可引起化合、分解、电离、氧化、还原等过程。主要有光合作用和光解作用两类。 光化学反应（二） 光化学反应可引起化合、分解、电离、氧化还原等过程。主要可分为两类：一类是光合作用，如绿色植物使二氧化碳和水在日光照射下，借植物叶绿素的帮助，吸收光能，合成碳水化合物。另一类是光分解作用，如高层大气中分子氧吸收紫外线分解为原子氧；染料在空气中的褪色，胶片的感光作用等。 光化学反应（一） 只有在光的作用下才能进行的化学反应,即反应物分子吸收光能以后引起的化学变化,称为 光化学反应,亦称光反应(photoreaction)。例如,二苯甲酮和异丙醇都很稳定,它们接触时不发生反应,但在光作用下,两者可以进行化学反应。
光化学烟雾Last revision on 21 December 2020
光化学烟雾 一、大气中的碳氢化合物 大气中的碳氢化合物通常是指C1—C8可挥发的所有碳氢化合物，又称烃类。碳氢化合物在大气中CH4约占80—85％。甲烷是一种重要温室气体，碳氢化合物作为形成光化学烟雾的前体物而引起人们的广泛关注。 ⒈甲烷（CH4） 甲烷主要来源于厌氧细菌的发酵过程（牲畜），自然界的淹水土体，如水稻田底有机质的分解、原油和天然气的泄漏都会释放出相当量的CH4。这其中以水稻田的排放量为最大，按1986年有关材料报道，水稻田的年排放量为70～170×106t／a。我国水稻田面积约占全球稻田的1／3，因而是甲烷产生的很大源。 ⒉非甲烷烃 非甲烷的天然源：非甲烷烃种类很多，因来源而异。其中排放量最大的是由自然界植物释放的萜烯类化合物，约占非甲烷烃总量的65％。（资料来源，刘培桐，环境学概论） 非甲烷烃的人为源：主要来自汽车尾气、燃料燃烧、有机溶剂的挥发、石油炼制和运输等。 二、碳氢化合物在大气中的迁移转化（以烷烃为例） ⒈烷烃与OH·基和氧原子O·的反应： RH（烷）＋OH·→R·（烷基）+H2O RH（烷）＋O·→R·（烷基）+HO· R·＋O2→RO2·（过氧烷基）（NO+RO2·→RO·+NO2） RO·＋O2→HO2·＋RCHO（醛） 上述烷烃所发生的两种氧化反应中，经氢原子的摘除反应所产生的烷基R·与空气中的氧气O2结合生产RO2·，它可以将NO氧化成NO2，并产生RO·，O2还可以从RO·中再摘除一个H·，最终生成HO2·和一个相对稳定的产物醛或酮。 ⒉甲烷的氧化反应： CH4＋OH·→CH3·＋H2O CH4＋O·→CH3·＋HO· 生成的CH3·与空气中的O2结合： CH3·＋O2→CH3O2· 由于大气中的O·主要来源于O3的光解，通过上述反应CH4不断消耗O·，可导致臭氧层损耗。同时生成的CH3O2·是一种强氧化的自由基，它可将NO氧化成NO2：CH3O2·（过氧烷基）＋NO→CH3O·（烷氧基）＋NO2 CH3O·（烷氧基）＋NO2→CH3ONO2（亚硝酸酯）（不稳定，极易光解） CH3O·（烷氧基）＋O2→HO2·（超氧酸）＋HCHO（甲醛） ⒊乙烷的氧化反应： C2H6+HO·→C2H5·+H2O C2H5·+ O2→C2H5O2· C2H5O2·+ NO→C2H5O·+ NO2 C2H5O·+ O2→CH3CHO+ HO2· 进入大气的烷烃与自由基反应，生成了更多的自由基，大量高氧化性自由基可与O3的氧化反应竞争，使NO向NO2迅速转化，使得O3在大气中积累。 三、光化学烟雾
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/3997511.html, 挥发性有机物形成光化学烟雾的分子机理 作者：崔刚龙张凤方维海 来源：《科学中国人》2016年第11期 摘要 大气污染是人类无法逃避、日趋严重的环境问题，威胁着亿万民众的健康和生活环境。从分子水平上理解大气二次污染物形成机理是预防、控制和治理大气污染的重要基础。在这方面，基于电子结构计算和动力学模拟的理论研究有其独特的优势。由于机理过程涉及光诱导的超快反应，如何开展多尺度计算模拟，目前还面临诸多挑战。在拟开展的工作中，我们将发展和应用高精度的量子化学计算方法、非绝热的速率和动力学理论；建立适合大气复杂环境的量子力学和分子力学组合的计算模型；研究系列挥发性有机物形成光化学烟雾的分子机理，发现并解决光化学烟雾形成过程中的一些重要的关键基础科学问题，为预防、控制和治理大气光化学污染提供理论依据和有意义的指导。 空气污染已经成为全世界居民生活中一个无法逃避的问题，威胁着亿万民众的健康和生活环境。改革开放30多年来，中国经济的持续高速增长和日益加快的城市化进程，也让空气污染问题变得越来越严重。 空气污染是大气中污染物浓度达到一定有害程度，破坏生态系统和人类正常生活条件，对人和物造成危害的现象。空气污染物的种类繁多，按照产生方式的不同主要分为一次和二次污染物。一次污染物指直接从污染源排放的污染物质，比如煤炭燃烧和工业生产产生的粉尘、灰尘、二氧化硫等，以及机动车排放的氮氧化物、碳氢化合物等。二次污染物指排放到对流层中的一次污染物在大气中发生化学反应或者光化学反应形成的新的、毒性更强的污染物，光化学烟雾就是其中的一种。 光化学烟雾是指对流层中的碳氢化合物、氮氧化物、挥发性有机污染物等，在阳光的作用下发生光化学反应，生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯、醛、酮、自由基、有机和无机酸等二次污染物产生的混合污染。光化学烟雾的最早认识来源于著名的“洛杉矶烟雾事件”。上世纪40年代，洛杉矶出现大量淡蓝色烟雾，持续多天，诱发了一系列疾病，比如眼睛红肿、流泪等，并造成大量人员死亡。此后，在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现类似光化学烟雾。我国于1972年在兰州西固石油化工区首次发现光化学烟雾。近30年来，随着我国城市交通需求和汽车保留量急剧增多，机动车尾气污染迅速加重，在一些城市出现光化学污染的现象日趋增多，严重威胁了当地居民的健康和生活。另一个方面，光化学烟雾最后生成大量臭氧，会增加大气的氧化性，导致大气中的碳氢化合物、氮氧化物、挥发性有机污染物被氧化并逐渐凝结成颗粒物，从而加大了大气中悬浮微粒颗粒物的浓度，这是造成大气雾霾的源头之一。因为光化学烟雾的危害比一次污染物更加严重，所以如何预防、控制和治理光化学烟雾已经成为一个全球性的严峻的环境问题，特别是对于发展中国家的中国来说。毫无疑问，在提出高效、
光化学烟雾 摘要 光化学烟雾也称光化烟雾。碳氢化合物及氮氧化合物污染的大气，人类活动对自然环境的影响日益加剧，引起一系列大气污染问题。光化学烟雾就属于之一，对人体健康和植物生长等有严重危害。 概述 【光化学烟雾】(https://www.doczj.com/doc/3997511.html,)也称光化烟雾。碳氢化合物及氮氧化合物污染的大气，在太阳紫外线照射下以及其他适宜的气象条件下，发生一系列光化学反应而形成的烟雾。光化学烟雾具有光化学氧化型大气污染的各种典型特征，即大气中氧化剂浓度增高，使人产生眼、鼻、喉的刺激症状，引起红眼病，造成农作物和其他植物的损害以及降低大气的能见度。今后随着工业发展，汽车数目的增多，以及其他燃烧过程中使用石油的不断增长，光化学氧化型大气污染将成为城市空气污染的一个严重问题。 城市中的光化学烟幕由于光化学烟雾的出现，一股将大气污染区分为两种类型，即“还原型”大气污染及“氧化型”大气污染。“还原型”大气污染又称为“伦敦型”大气污染或“煤炭型”大气污染。“氧化型”大气污染又称为“洛杉矶型”大气污染或“石油型”大气污染。这是以美国洛杉矶光化学烟雾污染为典型代表的一种大气污染。 光化学烟雾于1944年首次在美国洛杉矾市发生，其后在伦敦等大城市观测到。它是在大气层结稳定(不利于污染物扩散稀释)、气温较高( 24-32℃)和阳光充分的特定天气条件下才能形成，多出现在夏季。光化学烟雾对人类健康危害极大。 形成的条件 光化学烟雾形成的最根本的先决条件是空气中高浓度碳氢化合物和氮氧化合物的存在。 光化学烟幕的形成根据这些前体物排放源的不同，大致可分为城市型光化学烟雾、工业区型光化学烟雾和区域型光化学烟雾。城市型光化学烟雾多见于人口密集的较大城市及其下风向，主要由大城市内居民以及工业源排放引起。 工业区型光化学烟雾多见于大型工业排放源(例如火电厂、炼油厂、化工厂等)下风向地区，光化学前体物主要来自上风向工业排放源。区域性光化学烟雾多见于人口密集和工业发达的城市群和城乡复合体构成的较大区域。光化学烟雾的形成除了必备的化学条件之外，还需要一定的有利于烟雾形成的气象条件。 国内外研究概况 工业革命以后，人类活动对自然环境的影响日益加剧，引起一系列大气污染问题。光化学烟雾就属于大气环境污染之一，对人体健康和植物生长等有严重危害。由光化学烟雾造成的污染事件被列入历史上“八大公害事件”之一，已引起大气科学界和医疗界等的广泛关注。 早在20世纪40年代，美国洛杉矶就出现过光化学烟雾。随后1954年、1955年、1970年，洛杉矶市又发生过一系列光化学烟雾中毒事件。1955年事件期间，气温高达37~38℃，持续一周多时间，致使哮喘和气管炎流行，65岁以上人群死亡率升高，平均每天死亡人数约70～317人。1970年洛杉矶居民眼刺激受
仅供参考[整理] 安全管理文书 光化学烟雾的形成机理、危害及防治措施 日期：__________________ 单位：__________________ 第1 页共7 页
光化学烟雾的形成机理、危害及防治措施 一、引言 环境问题是当今世界共同面临的社会问题，主要包括环境污染和生态污染，研究表明，化学污染引起的环境污染尤为严重。含有氮氧化物和碳氧化物等一次污染物的大气，在阳光的照射下，发生光化学反应而产生二次污染物，这种由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，称为光化学烟雾。近年来，汽车尾气排放的NOx、CO及随后形成的光化学烟雾，使得许多大城市的空气质量恶化。随着全球工业和汽车业的迅猛发展，光化学烟雾污染在世界各地不断出现，如美国洛杉矶、日本东京、大阪、英国伦敦、澳大利亚、德国等大城市及我国北京、南京、兰州均发生过光化学烟雾现象。 二、光化学烟雾的形成机理 光化学烟雾的形成条件是大气中有氮氧化物和碳氧化物存在，大气温度较低，而且有强烈的阳光照射，这样在大气中就会一系列复杂的反应，生成出一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。 光化学烟雾是一个链式反应，其中关键性的反应可以简单地分成3组： （1）NO2的光解导致O3的生成： 链引发反应主要是NO2的光解，反应如下： NO2+hv→NO+O O+O2+M→O3+M NO+O3→NO2+O2. (2)(HC)氧化生成了具有活性的自由基，如HO、HO2、RO2等。 在光化学反应中，自由基反应占很重要的地位，自由基的引发反应 第 2 页共 7 页
主要是由NO2和醛光解引起的： NO2 +hv→NO+O RCHO+hv→RCO+H 碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因： RH+O→R+HO RH+HO→R+H2O H+O2→HO2 R+O2→RO2 RCO+O2→[RC（O）O2] 其中：R—烷基； RO2—过氧烷基； RCO—酰基； [RC（O）O2]—过氧酰基。（3）通过以上途径生成的HO2、RO2、[RC （O）O2]均可将NO氧化成NO2。 NO+HO2→NO2+HO NO+RO2→NO2+RO RO+O2→HO2+RCHO NO+RC（O）O2→NO2+RC（O）O RC（O）O→R+CO2 其中：RO—烷氧基； RCHO—醛。 三、光化学烟雾的危害 光化学烟雾成分复杂，但是，对动物、植物和材料有害的主要是O3、PAN、醛、酮等二次污染物。人和动物受到的主要伤害是眼睛和黏 第 3 页共 7 页
城市光化学烟雾的成因、危害及防治措施 xxxxxxxxx大学 xxxxxxxx学院 xxxxxxx班 姓名 学号 二〇一五年一月
目录 0引言 (1) 1光化学烟雾的概念 (2) 2光化学烟雾的形成的化学特征及形成机制 (3) 2.1光化学烟雾形成的化学特征 (3) 2.2光化学烟雾的形成机制 (4) 2.2.1光化学烟雾的形成条件 (4) 2.2.1光化学烟雾的形成机理 (6) 3光化学烟雾的国内外研究现状 (7) 3.1光化学烟雾的国外研究现状 (7) 3.2光化学烟雾的国内研究现状 (8) 4光化学烟雾带来的危害 (9) 4.1光化学烟雾对人体的危害 (9) 4.2光化学烟雾对对植物、农作物的影响 (9) 4.3光化学烟雾的其他影响 (10) 5.光化学烟雾的防治措施 (10) 5.1控制机动车尾气的排放 (10) 5.2改革燃料 (10) 5.3研究无公害汽车和发展高效交通系统 (11) 5.4提高全民环保意识 (11) 5.5加强节能减排，大力发展循环经济 (11) 6.结语 (11) 7.参考文献 (12)
城市光化学烟雾的成因、危害及防治措施 姓名 （单位） 摘要：伴随我国经济的持续高速发展，燃料的消耗量逐年增长，大气中一氧化碳、氮氧化物及碳氢化物等污染物的排放量也迅速增长，这些都是形成光化学烟雾的原料。光化学烟雾一旦形成，影响范围广，其危害性已对城市环境、人体健康、生态环境平衡造成巨大危胁。因此贯彻节能减排政策，控制大气污染物排放量势在必行。文章分析了光化学烟雾形成的条件及机理，阐述了造成的危害和防治措施。 关键词：光化学污染；成因；危害；防治措施 The mechanism of Photochemical Smog formation and its Harms and mitigation 姓名 单位) Abstract: With the sustained development of our country, and the growth of fiiel consumption year by year, carbon monoxide, nitrogen 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 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 measures Keywords: photochemical smog；formation；harm；prevention and control measures 0引言 近代科学技术的飞速发展，给人类带来巨大利益的同时，也产生了大气污染物。当大气中的污染物浓度超过了自然界自身的净化能力时，就造成了大气污染。城市大气污染一般分为煤烟型和光化学烟雾型，前者因燃煤排放引起，其主要污染物为颗粒物和二氧化硫SO2.后者因汽车和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，其特征污染物为臭氧O3和过氧乙酰硝酸酯PAN等强氧化剂，已在全球范围内引起极大的关注。
光化学烟雾的形成以及消除危害以及对策光化学烟雾是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NO x）等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生光化学反应生成二次污染物，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（其中有气体污染物，也有气溶胶）所形成的烟雾污染现象，是碳氢化合物在紫外线作用下生成的有害浅蓝色烟雾。光化学烟雾可随气流漂移数百公里，使远离城市的农作物也受到损害。光化学烟雾多发生在阳光强烈的夏秋季节，随着光化学反应的不断进行，反应生成物不断蓄积，光化学烟雾的浓度不断升高。约在3-4h后达到最大值。光化学烟雾对大气的污染造成很多不良影响，对动植物有影响，甚至对建筑材料也有影响，并且大大降低能见度影响出行。 光化学烟雾形成过程简述如下：清晨大量的碳氢化合物和NO由汽车尾气及其他源排入大气。由于晚间NO氧化的结果，已有少量NO2存在。当日出时，NO2光解离提供原子氧，然后NO2光解反应及一系列次级反应发生，-OH开始氧化碳氢化合物，并生成一批自由基，它们有效地将NO转化为NO2，使NO2浓度上升，碳氢化合物及NO浓度下降；当NO2达到一定值时，O3开始积累，而自由基与NO2的反应又使NO2的增长受到限制；当NO向NO2转化速率等于自由基与NO2的反应速率时，NO2浓度达到极大，此时O3仍在积累之中；当NO2下降到一定程度时，就影响O3的生成量；当O3的积累与消耗达成平衡时，O3达到极大。 通过光化学烟雾模拟实验，已经初步明确在碳氢化合物和氮氧化物相互作用方面主要有以下基本反应： （1）NO2的光解是光化学烟雾形成的主要起始反应，并生成O3： NO2+ hν → NO + O （1） O + O2+ M → O3 + M （2） O3+ NO → NO2 + O2（3） 所产生的O3要消耗在NO的氧化上而无剩余，所以要产生光化学烟雾必需有碳氢化合物存在。[7] （2）碳氢化合物（HC）被-OH、O和O3氧化，产生醛、酮、醇、酸等产物以及中间产物RO2-、HO2-、RC-O（酰基）等重要的自由基： RH + O → RO2- （4） RH + O3→ RO2-+ O （5） RH + -OH → RO2-+ H2O （6） RCHO与-OH反应如下： RCHO + -OH → RC-O（酰基）+ H2O RC-O + O2→ RC（O）O2-（过氧酰基）[7]
城市污染---光化学烟雾 微生物0902班余欢欢 2009243050217 关键：光化学烟雾机理危害对策 摘要:伴随我国经济的持续商速发展,燃料的消耗最逐年增长,大气中一氧化碳、氮氧化物及碳氢化物等污染物的排放量也迅速增长,这些都是形成光化学烟雾的原料.光化学烟雾一旦形成,影响范围广,其危害性已对城市环境、人体健康、生态环境平衡造成巨大危胁.因此贯彻节能减排政策,控制大气污染物排放量势在必行.文章分析了光化学烟雾形成的条件及机理,阐述了造成的危害和防治措施. 光化学烟雾是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低、气温在24－32℃度的夏季晴天的中午或午后。汽车尾气中的烯烃类碳氢化合物和二氧化氮（NO2）被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后，会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，生成臭氧醛酮酸过氧乙酰硝酸酯等二次污染物新的物质。这种化学反应被称为光化学反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾。光化学烟雾的形成及其浓度，除直接决定于汽车排气中污染物的数量和浓度以外，还受太阳辐射强度气象以及地理等条件的影响。20世纪40年代之后，随着全球工业和汽车业的迅猛发展，光化学烟雾污染在世界各地不断出现，如美国洛杉矶日本东京大阪英国伦敦澳大利亚德国等大城市及中国北京南宁兰州均发生过光化学烟雾现象 1943年，美国洛杉矶市发生了世界上最早的光化学烟雾事件。此后，在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现这种烟雾。经过反复的调查研究,直到1958年才发现，这一事件是由于洛杉矶市拥有的250万辆汽车排气污染造成的，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，酿成了危害人类的光化学烟雾事件。 1970年，美国加利福尼亚州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的光化学烟雾事件，使一些学生中毒昏倒。与此同时，日本的其他城市也有类似的事件发生。此后，日本一些大城市连续不断出现光化学烟雾。日本环保部门经对东京几个主要污染源排放的主要污染物进行调查后发现，汽车排放的CO、NOx、HC三种污染物约占总排放量的80%。 1997年夏季，拥有80万辆汽车的智利首都圣地亚哥也发生光化学烟雾事件。由于光化学烟雾的作用，迫使政府对该市实行紧急状态：学校停课、工厂停工、影院歇业，孩子、孕妇和老人被劝告不要外出，使智利首都圣地亚哥处于“半瘫痪状态”。在北美、英国、澳大利亚和欧洲地区也先后出现这种烟雾。 20世纪90年代之后，随着工业的迅猛发展，中国汽车油耗增高，污染控制水平较低，以致造成汽车污染日益严重。部分大城市交通干道氮氧化物（NOX）和一氧化碳（CO）严重超过国家标准，汽车污染已成为主要的空气污染物，一些城市汽车排放浓度严重超标，已具有发生光化学烟雾的潜在危险。 上海的汽车尾气污染已跃居大气污染的首位。1996年上海机动车的一氧化碳（CO）排放量为38万T，碳氢化合物(HC)排放量为10万T，氮氧化物(NOX)排放量为8.15万T，铅排放量为123T。其中，中心城市大气中86%的一氧化碳、96%的碳氢化合物和56%的氮氧化合物来自汽车尾气。2007年末，有关专家认为，按照上海的发展趋势，如果不采取有效措施加以控制，在特定的气象条件下，光化学烟雾的事件随时都有可能发生。