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光化學(xué)煙霧

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-08-16

大氣中的HCNOx等為一次污染物,在太陽光中紫外線照射下能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),衍生種種二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物(氣體和顆粒物)所形成的煙霧污染現(xiàn)象,稱為光化學(xué)煙霧。NOx是這種煙霧的主要成分,又因其1946年首次出現(xiàn)在美國洛杉磯,因此又叫洛杉磯型煙霧,以區(qū)別于煤煙煙霧(倫敦型煙霧)。

NO2光分解成NO和氧原子時,光化學(xué)煙霧的循環(huán)就開始了。原子氧會和氧分子反應(yīng)生成臭氧(O3),O3是一種強(qiáng)氧化劑,O3與烴類發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),其產(chǎn)物中有煙霧和刺激眼睛的物質(zhì),如醛類、酮類等物質(zhì)。在此過程中,NO2還會形成另一類刺激性強(qiáng)烈的物質(zhì)如PAN(硝酸過氧化乙酰)。另外,烴類中一些揮發(fā)性小的氧化物會凝結(jié)成氣溶膠液滴而降低能見度。下列化學(xué)方程式表示光化學(xué)煙霧的主要成分和產(chǎn)物。

總之, NO, HC的氧化,NO2的分解,O3PAN等的生成,是光化學(xué)煙霧形成過程的基本化學(xué)特征,其反應(yīng)機(jī)理極為復(fù)雜。它對大氣造成的嚴(yán)重污染不能輕視。O3PAN,醛類對動植物和建筑物傷害很大,對人和動物的傷害主要是刺激眼睛和粘膜,及氣管、肺等器官,引起眼紅流淚、頭痛、氣喘咳嗽等癥狀,嚴(yán)重者也有死亡的危險。O3PAN等還能造成橡膠制品老化、脆裂,使染料褪色,并損壞油漆涂料、紡織纖維和塑料制品等等。

在發(fā)生光化學(xué)煙霧時,大氣中各種污染物的濃度比晴朗天氣要增大五、六倍(見下表),能見度晴天為11.2km,而在煙霧天只有1.6km。

顯然,要對石油、氮肥、硝酸等化工廠的排廢嚴(yán)加管理,嚴(yán)禁飛機(jī)在航行途中排放燃料等,以減少氮氧化物和烴的排放,F(xiàn)在已研制開發(fā)成功的催化轉(zhuǎn)化器,就是一種與排氣管相連的反應(yīng)器,它使排放的廢氣和外界空氣通過催化劑處理后,氮氧化物轉(zhuǎn)化成無毒的N2,烴可轉(zhuǎn)化成CO2H2O。

光化學(xué)煙霧于

1)污染空氣中NO2的光分解提供自由基或者產(chǎn)生活潑原子氧,誘發(fā)許多化學(xué)反應(yīng),如

NO2 hvNO O

O O2O3

HONO hvHO· NO

產(chǎn)生的O3可把NO氧化成NO2

NO O3NO2 O2

2)大氣中的碳?xì)浠衔铮?/font>HC)被HO·自由基、原子氧和臭氧所氧化,產(chǎn)生醛、酮、醇及酸等有機(jī)物以及中間產(chǎn)物RO2·,HO2·,RCO·等自由基。現(xiàn)以丙烯為例:

所生成的某些自由基可使NO快速轉(zhuǎn)變?yōu)?/font>NO2或使O2變成過氧基,如

RCO2· NONO2 RCO·

其中酮、醛產(chǎn)物易凝聚為煙霧,影響到大氣的可見度;另一類刺激眼睛的物質(zhì),如過氧化硝酸乙酰(PAN),它是由NO2與過氧基反應(yīng)形成的:

CH3CO3· NO2CH3CO3NO2

 

1940年第一次發(fā)生在美國洛杉磯市。其主要現(xiàn)象是大氣層出現(xiàn)白色煙霧,有時帶紫色或黃褐色,能見度降低,并具有特殊的刺激味。它使人眼睛紅腫流淚,刺激粘膜與呼吸道,并可誘發(fā)其它病。煙霧具有強(qiáng)氧化性,能使橡膠開裂,植物葉片變黃,金屬腐蝕。煙霧一般出現(xiàn)在強(qiáng)日照和低濕度逆溫氣象條件下,此時大氣中的烴類(用HC表示)和氮氧化物(NOx)在太陽輻射作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二次污染物,它與一次污染物混合,即形成光化學(xué)煙霧。其化學(xué)過程大體存在如下兩個過程:
 

 

 
 
 
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