光化學(xué)煙霧形成的科學(xué)原理

　　光化學(xué)煙霧是對(duì)環(huán)境和健康有害的化學(xué)品，也是近年來(lái)最常見(jiàn)的危害之一。下面是小編為你精心推薦的光化學(xué)煙霧形成原理，希望對(duì)您有所幫助。

　　光化學(xué)煙霧的科學(xué)原理

　　光化學(xué)煙霧是在陽(yáng)光照射下，大氣中的NOX、碳?xì)浠�合物和氧化劑之間發(fā)生一系列沈?qū)W反應(yīng)而生成的藍(lán)色煙霧(有時(shí)帶些紫色或黃褐色)它的生成機(jī)理很復(fù)雜，有以下主要反應(yīng)過(guò)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);

　�、谔�?xì)浠�合物被HO、O等自由基和O3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;

　�、圻^(guò)氧自由引起NO和NO2的轉(zhuǎn)化，并導(dǎo)致O3和PAN等的生成。

　　光化學(xué)煙霧的危害和消除方法

　　人和動(dòng)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(shí)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(duì)人和動(dòng)物的眼睛、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(zhǎng)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(guó)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(duì)人眼睛的刺激作用。在美國(guó)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(shí)期，有2萬(wàn)人患了紅眼病。研究表明光化學(xué)煙霧中的過(guò)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(guò)氧苯酰硝酸酯(PBN)，它對(duì)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。

　　影響植物生長(zhǎng)

　　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(shí)表皮褪色，呈蠟質(zhì)狀，經(jīng)過(guò)一段時(shí)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(zhǎng)，降低植物對(duì)病蟲害的抵抗力。

　　對(duì)光化學(xué)煙霧敏感的.植物包括許多農(nóng)作物(棉花、煙草、甜菜、萵苣、蕃茄和菠菜等)，以及某些飼料作物，觀賞植物(如菊花、薔薇、蘭花和牽�；ǖ�)和多種樹木。

　　影響材料質(zhì)量

　　光化學(xué)煙霧會(huì)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(jiàn)度

　　光化學(xué)煙霧的重要特征之一是使大氣的能見(jiàn)度降低，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0.3～1.0μm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(zhǎng)時(shí)間懸浮于空氣中，長(zhǎng)距離遷移;它們與人視覺(jué)能力的光波波長(zhǎng)相一致，且能散射太陽(yáng)光，從而明顯地降低了大氣的能見(jiàn)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。

　　其他危害

　　光化學(xué)煙霧會(huì)加速橡膠制品的老化和龜裂，腐蝕建筑物和衣物，縮短其使用壽命。

　　怎樣才能消除光化學(xué)煙霧造成的危害呢?根本的辦法就是減少汽車燃燒汽油時(shí)產(chǎn)生的碳?xì)浠�合物和氮氧化物。�?guó)外已發(fā)明了一種高效的催化劑，能把廢氣中的氮氧化物、碳?xì)浠�合物和一氧化碳等迅速轉(zhuǎn)化為氮?dú)�、二氧化碳和水這樣的無(wú)害物質(zhì)再排放，這樣既不會(huì)造成空氣污染，又能消除光化學(xué)煙霧的危害。我們相信，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)達(dá)，光化學(xué)煙霧危害人類的歷史總有一天會(huì)結(jié)束。

　　光化學(xué)煙霧的簡(jiǎn)介

　　光化學(xué)煙霧是指在一定的條件下(如強(qiáng)日光、低風(fēng)速和低濕度等)，氮氧化物和碳?xì)浠�合物發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化形成的高氧化性的混合氣團(tuán)。從化學(xué)的觀點(diǎn)，光化學(xué)煙霧污染化學(xué)實(shí)際上就是碳?xì)浠�合物在氮氧化物和日光作用下緩慢的氧化過(guò)程，并同時(shí)形成一定量的臭氧。光化學(xué)煙霧是一種淡藍(lán)色煙霧，屬于大氣中二次污染物。

　　汽車、工廠等污染源排入大氣的碳?xì)浠�合�?HC)和氮氧化物 (NOx)等一次污染物在陽(yáng)光(紫外光)作用下會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成二次污染物。參與光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有氣體污染物，也有氣溶膠)所形成的煙霧污染現(xiàn)象，統(tǒng)稱為光化學(xué)煙霧。

　　經(jīng)過(guò)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(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3h~4h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(guó)洛杉磯、日本東京、大阪、英國(guó)倫敦、澳大利亞、德國(guó)等大城市及中國(guó)北京、南寧、蘭州均發(fā)生過(guò)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。

　　光化學(xué)煙霧物理原理

　　光化學(xué)煙霧的形成及其濃度，除直接決定于汽車排氣中污染物的數(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。光化學(xué)煙霧是一種循環(huán)過(guò)程，白天生成，傍晚消失。污染區(qū)大氣的實(shí)測(cè)表明，一次污染物CH和一氧化氮的最大值出現(xiàn)在早晨交通繁忙時(shí)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(yáng)光增強(qiáng)和NO2、HC濃度降低而積聚起來(lái)。

　　它們的峰值一般要比NO峰值的出現(xiàn)要晚4~5小時(shí)。二次污染物PAN濃度隨時(shí)間的變化與臭氧和醛類相似。城市和城郊的光化學(xué)氧化劑濃度通常高于鄉(xiāng)村，但2005年后發(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(shí)甚至超過(guò)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(guò)程，而且還包括一次污染物的擴(kuò)散輸送過(guò)程，是兩個(gè)過(guò)程的結(jié)果。因此光化學(xué)氧化劑的污染不只是城市的問(wèn)題，而且是區(qū)域性的污染問(wèn)題。短距離運(yùn)輸可造成臭氧的最大濃度出現(xiàn)在污染源的下風(fēng)向，中尺度運(yùn)輸可使臭氧擴(kuò)散到上百公里的下風(fēng)向，如果同大氣高壓系統(tǒng)相結(jié)合可傳輸幾百公里。

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