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1、光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理、危害及防治措施一、引言環(huán)境問(wèn)題是當(dāng)今世界共同面臨的社會(huì)問(wèn)題,主要包括環(huán)境污染和生態(tài)污染,研究表明, 化學(xué)污染引起的環(huán)境污染尤為嚴(yán)重。 含有氮氧化物和碳氧化物等一次污染物的大氣, 在陽(yáng)光 的照射下, 發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物, 這種由一次污染物和二次污染物的混合物所 形成的煙霧污染現(xiàn)象,稱(chēng)為光化學(xué)煙霧。近年來(lái),汽車(chē)尾氣排放的NOx、CO及隨后形成的光化學(xué)煙霧, 使得許多大城市的空氣質(zhì)量惡化。 隨著全球工業(yè)和汽車(chē)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)等大城市及我國(guó)北京、南京、蘭州均發(fā)生過(guò)光化學(xué)煙霧現(xiàn)象

2、。二、光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理光化學(xué)煙霧的形成條件是大氣中有氮氧化物和碳氧化物存在,大氣溫度較低, 而且有強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射,這樣在大氣中就會(huì)一系列復(fù)雜的反應(yīng),生成出一些二次污染物,如。3、醛、PAN、H2O2等。光化學(xué)煙霧是一個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng),其中關(guān)鍵性的反應(yīng)可以簡(jiǎn)單地分成3組:(1) NO2的光解導(dǎo)致03的生成:鏈引發(fā)反應(yīng)主要是NO2的光解,反應(yīng)如下:NO 2 +hvt NO +OO +O2+M to 3+MNO +O 3t NO2 +O2.(2) (HC)氧化生成了具有活性的自由基,如 HO、HO2、RO2等。在光化學(xué)反應(yīng)中,自由基反應(yīng)占很重要的地位,自由基的引發(fā)反應(yīng)主要是由NO2和醛光解引起的:NO

3、2 +hvt NO +ORCHO +hvtRCO +H碳?xì)浠衔锏拇嬖谑亲杂苫D(zhuǎn)化和增殖的根本原因:RH +O t R +HORH + HO tR +H2OH + O2 tHO2R + O2tRO2RCO+ O 2t RC( O) O2其中:R烷基;RO2 過(guò)氧烷基;RCO ?;?;RC (O) O2過(guò)氧?;?。(3) 通過(guò)以上途徑生成的 HO2、RO2、RC (O) 0習(xí)均可將NO氧化成NO2。NO +HO2 t NO2 +HONO +RO 2 NO2 +RORO +O2 tHO2 +RCHONO + RC(O) O2tNO2 + RC(O) ORC(O) OtR +CO2其中:RO 烷氧基;R

4、CHO 醛。三、光化學(xué)煙霧的危害光化學(xué)煙霧成分復(fù)雜,但是,對(duì)動(dòng)物、植物和材料有害的主要是O3、PAN、醛、酮等二次污染物。人和動(dòng)物受到的主要傷害是眼睛和黏膜受到刺激、頭痛、呼吸障礙、 慢性呼吸道疾病惡化、 兒童肺功能異常等。 1955年, 美國(guó)洛杉機(jī)因?yàn)楣饣瘜W(xué)煙霧一次就死了 400多人。 植物受到臭氧的損害,開(kāi)始時(shí)表皮褪色, 呈蠟質(zhì)狀,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后色素發(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(chóng) 害的抵抗力。O3、PAN等還能造成橡膠制品老化,脆裂,使染料褪色,并損害油漆涂料、 紡織纖維和塑料制品等。四、光化學(xué)煙霧的防治措施工

5、業(yè)上,較好的措施是對(duì)煤進(jìn)行加工,改進(jìn)燃燒技術(shù),同時(shí)改進(jìn)生產(chǎn)工藝,對(duì)污染物進(jìn)行后處理及合理排放。使用前對(duì)煤進(jìn)行脫硫加工,并盡可能除去灰分;使用過(guò)程中,通過(guò)對(duì)鍋爐進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn),同時(shí)加人固硫劑,可減少煙塵利二氧化硫的發(fā)生量;最后,對(duì)廢氣進(jìn)行綜合利用后, 對(duì)不能利用的進(jìn)行無(wú)害處理后再進(jìn)行排放。 對(duì)于生活燃煤, 除了對(duì)煤跡行加工 外,比較好的措施是改進(jìn)用能和供能方式,采用集中供熱、城市燃?xì)饣?。集中供熱和城市?氣化, 是城市節(jié)能和綜合整治的重要內(nèi)容, 能有效地改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量, 減少室內(nèi)空氣 污染。此外,重點(diǎn)研究改革燃料和改進(jìn)汽車(chē)設(shè)備結(jié)構(gòu), 試制無(wú)公害汽車(chē)和發(fā)展高效交通系統(tǒng)。 具體舉措為 :(1 )

6、改革燃料。采用液化天然氣、氫氣、液化煤氣與柴油的混合燃料和無(wú)鉛汽油來(lái)代替 有鉛汽油作為汽車(chē)燃料, 是減少汽車(chē)尾氣污染的有效措施。 采用天然氣作燃料, 在燃燒時(shí)不 僅排出的污染物極少,沒(méi)有氣味,沒(méi)有鉛化物,而且噪聲很小,從而減少發(fā)生光化學(xué)煙霧污染的可能性。(2 )改進(jìn)汽車(chē)設(shè)備結(jié)構(gòu)。汽車(chē)尾氣污染的防治,除提高汽油燃燒質(zhì)量外,關(guān)鍵在于改進(jìn) 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒設(shè)計(jì)。 美國(guó)福特公司制成一種 “層化加油 ”發(fā)動(dòng)機(jī), 它改變了燃燒室的設(shè)計(jì)和燃 料注人系統(tǒng)的設(shè)計(jì), 從而減少?gòu)U氣的排出。 日本本田摩托車(chē)研制出三臺(tái)層狀燃燒的汽缸, 它 能使汽油與空氣的比例降到 1:20,使排氣中氮氧化物減少 2/3,一氧化碳、碳?xì)浠?/p>

7、物幾乎 減少一半以上。這兩種發(fā)動(dòng)機(jī), , 種是減少 基質(zhì)的濃度,一種是減少引發(fā)物質(zhì)的濃度,其結(jié)果都是使光化學(xué)煙霧產(chǎn)生的可能性降低。(3 )研究無(wú)公害汽車(chē)和發(fā)展高效交通系統(tǒng)。 從發(fā) 展 遠(yuǎn) 景來(lái)看, 國(guó)外正在大力發(fā)展無(wú)公 害汽車(chē)如電子汽車(chē)、 電動(dòng)汽車(chē)和蒸汽汽車(chē)等。 通過(guò)發(fā)展高效率城市交通系統(tǒng)以代替市內(nèi)汽車(chē)。 這些都是減少汽車(chē)尾氣排放和防止光化學(xué)煙霧污染城市大氣的重要措施通過(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié) 構(gòu)和運(yùn)行條件能有效減少污染物的發(fā)生但現(xiàn)階段這些措施仍不可能使尾氣達(dá)到直接排放的 要求, 還必須進(jìn)行廢氣凈化處理。 一氧化碳和碳?xì)浠锏膬艋?可用熱反應(yīng)法或催化氧化法 來(lái)達(dá)到目的。至于氮氧化物,采用三元催化的方法可達(dá)到凈化目的。另外,大面積地植樹(shù)造林綠色植物是二氧化碳的消耗者,氧氣的天然加工廠,在調(diào)節(jié) 大氣中的二氧化碳的平衡上起著無(wú)可替代的作用,不同的植物對(duì)二氧化硫、氟化氫、氯氣、 氨氣、氯化氫、光化學(xué)煙霧、放射線(xiàn)等有不同的吸收能力,從而達(dá)到凈化空氣的效果。五、結(jié)語(yǔ)世界衛(wèi)生組織 (WHO) 和美國(guó)、日本等許多國(guó)家已經(jīng)把臭氧和光化學(xué)氧化劑的水平作為 判斷大氣環(huán)境質(zhì)量的指標(biāo)之

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