光化学烟雾形成的科学原理

　　光化学烟雾是对环境和健康有害的化学品，也是近年来最常见的危害之一。下面是小编为你精心推荐的光化学烟雾形成原理，希望对您有所帮助。

光化学烟雾形成的科学原理

　　光化学烟雾的科学原理

　　光化学烟雾是在阳光照射下，大气中的NOX、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列沈学反应而生成的蓝色烟雾(有时带些紫色或黄褐色)它的生成机理很复杂，有以下主要反应过程：

　　①污染空气中NO2的光解是光化学烟雾形成的起始反应;

　　②碳氢化合物被HO、O等自由基和O3氧化，导致醛、酮、醇、酸等产物以及重要的中间产物——RO2、HO2、RCO等自由基的生成;

　　③过氧自由引起NO和NO2的转化，并导致O3和PAN等的生成。

　　光化学烟雾的危害和消除方法

　　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.Ippm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，长期吸入氧化剂能降低人体细胞的新陈代谢，加速人的衰老。PAN 还是造成皮肤癌的可能试剂。在1943年美国洛杉矶发生的首宗事件曾引起400多人死亡。

　　光化学烟雾明显的危害是对人眼睛的刺激作用。在美国加利福尼亚州，由于光化学烟雾的作用，曾使该州3/4的人发生红眼病。日本东京1970年发生光化学烟雾时期，有2万人患了红眼病。研究表明光化学烟雾中的过氧乙酰硝酸酯(PAN)是一种极强的催泪剂，其催泪作用相当于甲醛的200倍。另一种眼睛强刺激剂是过氧苯酰硝酸酯(PBN)，它对眼的刺激作用比PAN大约强100倍。空气中的飘尘在眼刺激剂作用方面能起到把浓缩眼刺激剂送入眼中的作用。

　　影响植物生长

　　臭氧影响植物细胞的渗透性，可导致高产作物的高产性能消失，甚至使植物丧失遗传能力。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，叶片上出现红褐色斑点。PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。

　　对光化学烟雾敏感的.植物包括许多农作物(棉花、烟草、甜菜、莴苣、蕃茄和菠菜等)，以及某些饲料作物，观赏植物(如菊花、蔷薇、兰花和牵牛花等)和多种树木。

　　影响材料质量

　　光化学烟雾会促成酸雨形成，造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，建筑物和机器受腐蚀，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。

　　降低大气的能见度

　　光化学烟雾的重要特征之一是使大气的能见度降低，视程缩短。这主要是由于污染物质在大气中形成的光化学烟雾气溶胶所引起的。这种气溶胶颗粒大小一般多在0.3～1.0μm范围内。由于这样大小的颗粒实际上不易因重力作用而沉降，能较长时间悬浮于空气中，长距离迁移;它们与人视觉能力的光波波长相一致，且能散射太阳光，从而明显地降低了大气的能见度。因而妨害了汽车与飞机等交通工具的安全运行，导致交通事故增多。

　　其他危害

　　光化学烟雾会加速橡胶制品的老化和龟裂，腐蚀建筑物和衣物，缩短其使用寿命。

　　怎样才能消除光化学烟雾造成的危害呢?根本的办法就是减少汽车燃烧汽油时产生的碳氢化合物和氮氧化物。国外已发明了一种高效的催化剂，能把废气中的氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳等迅速转化为氮气、二氧化碳和水这样的无害物质再排放，这样既不会造成空气污染，又能消除光化学烟雾的危害。我们相信，随着科学技术的发达，光化学烟雾危害人类的历史总有一天会结束。

　　光化学烟雾的简介

　　光化学烟雾是指在一定的条件下(如强日光、低风速和低湿度等)，氮氧化物和碳氢化合物发生化学转化形成的高氧化性的混合气团。从化学的观点，光化学烟雾污染化学实际上就是碳氢化合物在氮氧化物和日光作用下缓慢的氧化过程，并同时形成一定量的臭氧。光化学烟雾是一种淡蓝色烟雾，属于大气中二次污染物。

　　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(紫外光)作用下会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，统称为光化学烟雾。

　　经过研究表明，在60N(北纬)～60S(南纬)之间的一些大城市，都可能发生光化学烟雾。光化学烟雾主要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3h~4h后达到最大值。这种光化学烟雾可随气流飘移数百公里，使远离城市的农村庄稼也受到损害。

　　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。鉴于光化学烟雾的频繁发生及其造成危害巨大，如何控制其形成已成为令人注目的研究课题。

　　光化学烟雾物理原理

　　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。太阳辐射强度是一个主要条件，太阳辐射的强弱，主要取决于太阳的高度，即太阳辐射线与地面所成的投射角以及大气透明度等。因此，光化学烟雾的浓度，除受太阳辐射强度的日变化影响外，还受该地的纬度、海拔高度、季节、天气和大气污染状况等条件的影响。光化学烟雾是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。污染区大气的实测表明，一次污染物CH和一氧化氮的最大值出现在早晨交通繁忙时刻，随着NO浓度的下降，NO2浓度增大，O3和醛类等二次污染物随着阳光增强和NO2、HC浓度降低而积聚起来。

　　它们的峰值一般要比NO峰值的出现要晚4~5小时。二次污染物PAN浓度随时间的变化与臭氧和醛类相似。城市和城郊的光化学氧化剂浓度通常高于乡村，但2005年后发现许多乡村地区光化学氧化剂的浓度增高，有时甚至超过城市。这是因为光化学氧化剂的生成不仅包括光化学氧化过程，而且还包括一次污染物的扩散输送过程，是两个过程的结果。因此光化学氧化剂的污染不只是城市的问题，而且是区域性的污染问题。短距离运输可造成臭氧的最大浓度出现在污染源的下风向，中尺度运输可使臭氧扩散到上百公里的下风向，如果同大气高压系统相结合可传输几百公里。

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