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        光化学烟雾

        互联网

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        大气中的 HC NO x 等为一次污染物,在太阳光中紫外线照射下能发生化学反应,衍生种种二次污染物。由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。 NO x 是这种烟雾的主要成分,又因其 1946 年首次出现在美国洛杉矶,因此又叫洛杉矶型烟雾,以区别于煤烟烟雾 ( 伦敦型烟雾 )

        NO 2 光分解成 NO 和氧原子时,光化学烟雾的循环就开始了。原子氧会和氧分子反应生成臭氧 (O 3 ) O 3 是一种强氧化剂, O 3 与烃类发生一系列复杂的化学反应,其产物中有烟雾和刺激眼睛的物质,如醛类、酮类等物质。在此过程中, NO 2 还会形成另一类刺激性强烈的物质如 PAN( 硝酸过氧化乙酰 ) 。另外,烃类中一些挥发性小的氧化物会凝结成气溶胶液滴而降低能见度。下列化学方程式表示光化学烟雾的主要成分和产物。

        总之, NO HC 的氧化, NO 2 的分解, O 3 PAN 等的生成,是光化学烟雾形成过程的基本化学特征,其反应机理极为复杂。它对大气造成的严重污染不能轻视。 O 3 PAN ,醛类对动植物和建筑物伤害很大,对人和动物的伤害主要是刺激眼睛和粘膜,及气管、肺等器官,引起眼红流泪、头痛、气喘咳嗽等症状,严重者也有死亡的危险。 O 3 PAN 等还能造成橡胶制品老化、脆裂,使染料褪色,并损坏油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等等。

        在发生光化学烟雾时,大气中各种污染物的浓度比晴朗天气要增大五、六倍 ( 见下表 ) ,能见度晴天为 11.2km ,而在烟雾天只有 1.6km

        显然,要对石油、氮肥、硝酸等化工厂的排废严加管理,严禁飞机在航行途中排放燃料等,以减少氮氧化物和烃的排放。现在已研制开发成功的催化转化器,就是一种与排气管相连的反应器,它使排放的废气和外界空气通过催化剂处理后,氮氧化物转化成无毒的 N 2 ,烃可转化成 CO 2 H 2 O

        光化学烟雾于1940 年第一次发生在美国洛杉矶市。其主要现象是大气层出现白色烟雾,有时带紫色或黄褐色,能见度降低,并具有特殊的刺激味。它使人眼睛红肿流泪,刺激粘膜与呼吸道,并可诱发其它病。烟雾具有强氧化性,能使橡胶开裂,植物叶片变黄,金属腐蚀。烟雾一般出现在强日照和低湿度逆温气象条件下,此时大气中的烃类(用 HC 表示)和氮氧化物( NO x )在太阳辐射作用下发生光化学反应产生二次污染物,它与一次污染物混合,即形成光化学烟雾。其化学过程大体存在如下两个过程:

        1 )污染空气中 NO 2 的光分解提供自由基或者产生活泼原子氧,诱发许多化学反应,如

        NO 2 hv NO O

        O O 2 O 3

        HONO hv HO · NO

        产生的 O 3 可把 NO 氧化成 NO 2

        NO O 3 NO 2 O 2

        2 )大气中的碳氢化合物( HC )被 HO ·自由基、原子氧和臭氧所氧化,产生醛、酮、醇及酸等有机物以及中间产物 RO 2 ·, HO 2 ·, RCO ·等自由基。现以丙烯为例:

        所生成的某些自由基可使 NO 快速转变为 NO 2 或使 O 2 变成过氧基,如

        RCO 2 · NO NO 2 RCO ·

        其中酮、醛产物易凝聚为烟雾,影响到大气的可见度;另一类刺激眼睛的物质,如过氧化硝酸乙酰( PAN ),它是由 NO 2 与过氧基反应形成的:

        CH 3 CO 3 · NO 2 CH 3 CO 3 NO 2

         

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