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光化學(xué)污染

光化學(xué)煙霧主要是由于汽車尾氣和工業(yè)廢氣排放造成的，汽車尾氣中的烯烴類碳氫化合物和二氧化氮（NO2）被排放到大氣中后，在強烈的陽光紫外線照射下，會吸收太陽光所具有的能量。這些物質(zhì)的分子在吸收了太陽光的能量后，會變得不穩(wěn)定起來，原有的化學(xué)鏈遭到破壞，形成新的物質(zhì)。這種化學(xué)反應(yīng)被稱為光化學(xué)反應(yīng)，其產(chǎn)物就是含劇毒的光化學(xué)煙霧。

目錄[]

光化學(xué)污染 - 概況

光化學(xué)污染指光化學(xué)煙霧造成的污染。流動源和固定源排入大氣的氮氫化物和碳氫化合物等一次污染物，經(jīng)過太陽照射，各種污染物之間發(fā)生相互反應(yīng)，生成臭氧、醛類等二次污染物，它們在大氣中是一種有刺激性的、淺藍色混合型煙霧。光化學(xué)煙霧不僅影響人體健康，而且對植物也有一定的損害，同時還降低大氣的能見度。

光化學(xué)污染是出現(xiàn)在以汽油作動力燃料之后的一種新型污染物，約1944年左右出現(xiàn)在美國第三大城市洛杉磯。自20世紀50年代以來，光化學(xué)污染在世界各地不斷出現(xiàn)，已成為一個世界性的問題，引起了人們的關(guān)注。在交通車輛高度發(fā)展的地區(qū)，在排放氮氫化物和碳氫化合物的工廠比較集中的工業(yè)區(qū)，都有必要警戒光化學(xué)污染問題。

光化學(xué)污染 - 組成及來源

洛杉磯光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧的組成 光化學(xué)煙霧是由二氧化氮、一氧化氮、一氧化碳和碳氫化合物等一次污染物及它們在一定條件下反應(yīng)產(chǎn)生的二次污染物——臭氧、過氧乙酰硝酸酯PAN、醛等混合而成的。其主要成分是臭氧、醛類、過氧乙�；跛狨�、烷基硝酸鹽、酮等一系列氧化劑。 氮氧化合物的來源 光化學(xué)煙霧的主要成分作NO和NO2，主要來自燃料的燃燒、汽車的尾氣、生產(chǎn)和使用硝酸的工廠尾氣，燃煤發(fā)電廠等。 一氧化碳來源 一氧化碳主要來汽車尾氣(主要在汽油燃燒不充分時，如停車狀態(tài)開發(fā)動機)，燃煤，農(nóng)墾燒荒，有機物燃燒。 臭氧來源 臭氧(O3，又稱作光化學(xué)氧化劑)主要來源:從汽車和工廠釋放出的氮氧化物在太陽光照射下與氧氣反應(yīng)生成。

光化學(xué)污染 - 污染反應(yīng)

那為什么會產(chǎn)生光化學(xué)煙霧呢？原來光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生與汽車尾氣排放有著直接關(guān)系，一般發(fā)生在濕度低、氣溫在24－32℃度的夏季晴天的中午或午后。汽車尾氣產(chǎn)生的主要污染物一氧化碳、碳氫化合物（用HC表示）、氮氧化物（用NOx表示）和鉛化合物。如遇到在強日照和低溫度逆溫氣象條件，排放到大氣中的碳氫化合物和氮氧化物（稱它們?yōu)橐淮挝廴疚铮┰陉柟廨椛湎掳l(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生臭氧、醛類、過氧乙酸硝酸酯等二次污染物，它們與一次污染物混合，即形成光化學(xué)煙霧。

光化學(xué)污染 - 形成條件

光化學(xué)煙霧: 由碳氫化合

1、污染源條件

物質(zhì)要素：氮氧化物（NOx）和碳氫化合物（CxHy）等。

2、氣象條件

①強烈光照（NO2的光解需290-420nm的光，因此，夏季比冬季可能性大，一天中中午前后光線最強時出現(xiàn)“煙霧”的可能性大。）
②低風速、低濕度、逆溫天氣。洛杉磯是每年5月～10月（1943年）�？傊�，天氣晴朗、高溫、低濕和有逆溫風力不大時。

3、地理條件

太陽輻射強度是一個主要條件，太陽輻射的強弱，主要取決于太陽的高度，即太陽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，除受太陽輻射強度的日變化影響外，還受該地的緯度、海拔高度、季節(jié)、天氣等條件的影響。經(jīng)過研究表明,在北緯60度～南緯60度之間的一些大城市，都可能發(fā)生光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在陽光強烈的夏、秋季節(jié)。隨著光化學(xué)反應(yīng)的不斷進行，反應(yīng)生成物不斷蓄積，光化學(xué)煙霧的濃度不斷升高，約3~4h后達到最大值。

光化學(xué)污染 - 反應(yīng)方程式

光化學(xué)煙霧是一個鏈反應(yīng),鏈引發(fā)反應(yīng)主要是NO2的光解。光化學(xué)煙霧形成的反應(yīng)機制可概括為如下12個反應(yīng)來描述：

光化學(xué)煙霧對植物葉片的危害

1、鏈引發(fā)反應(yīng)

NO2+hν→NO+O
O+O2+M→O3+M
NO+O3→NO2+O2

2、鏈傳遞自由基傳遞反應(yīng)

O2
RH+HO→RO2+H2O
O2
RCHO+HO→RC(O)O2+H2O
2O2
RCHO+hν→RO2+HO2+CO
HO2+NO→NO2+HO
O2
RO2+NO→NO2+R,CHO+HO2
RC(O)O2+NO→NO2+RO2+CO2

3、鏈終止。終止反應(yīng)

HO+NO2→HNO3
RC(O)O2+NO2→RC(O)O2NO2
RC(O)O2NO2→RC(O)O2+NO2

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是一種強氧化劑，O3與烴類發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了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烈的物質(zhì)如PAN（硝酸過氧化乙酰）。這種一次污染無與二次污染無的混和煙霧就形成了光化學(xué)煙霧。

光化學(xué)污染 - 危害影響

空氣污染

光化學(xué)煙霧的特征是煙霧呈藍色，具有強氧化性，其高峰出現(xiàn)在有強陽光照射的中午或稍后，傍晚消失，污染區(qū)域往往在污染源的下風向幾十到幾百公里處。其主要成分：O3，PAN，醛類對動植物和建筑物傷害更是大，人和動物受到光化學(xué)煙霧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、胸疼、惡心、疲乏、氣喘咳嗽等癥狀，嚴重者也有死亡的危險。O3，PAN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。

經(jīng)過研究表明，在北緯60度～南緯60度之間的一些大城市，都可能發(fā)生光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在陽光強烈的夏、秋季節(jié)。隨著光化學(xué)反應(yīng)的不斷進行，反應(yīng)生成物不斷蓄積，光化學(xué)煙霧的濃度不斷升高，，約3～4h后達到最大值。這種光化學(xué)煙霧可隨氣流飄移數(shù)百公里，使遠離城市的農(nóng)村莊稼也受到損害。

光化學(xué)污染 - 對人體健康的影響

光化學(xué)煙霧對人體健康的影響

空氣污染

光化學(xué)煙霧的主要成分臭氧（約占85％）、過氧乙酰硝酸酯（約占10％）、過氧苯酰硝酸酯、醛類等。這些物質(zhì)對人體可造成的危害是很大。光化學(xué)煙霧對人危害最明顯的是對人眼睛的刺激作用。在美國加利福尼亞州，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)煙霧時期，有2萬人患了紅眼病。光化學(xué)煙霧對鼻、咽喉、氣管和肺等呼吸器官也有明顯的刺激作用，并伴有頭痛，使呼吸道疾病惡化。對老人、兒童及病弱者尤為嚴重。在1952年洛杉磯的光化學(xué)煙霧事件中，于兩天內(nèi)使65歲以上的老人死亡400余人。 臭氧對人體的危害 臭氧對人體的危害主要表現(xiàn)在刺激和破壞深部呼吸道粘膜和組織，對眼睛也有刺激，其作用與二氧化氮類似。在低濃度長時間作用時，引起慢性呼吸道疾病及其它疾病。大氣中臭氧濃度為0.1～0.5ppm時引起鼻和喉頭粘膜的刺激和對眼睛的刺激。在0.2～0.8ppm濃度下接觸兩小時后會出現(xiàn)氣管刺激癥狀，1ppm以上引起頭疼、肺深部氣道變窄，出現(xiàn)肺氣腫，長時間接觸會出現(xiàn)一系列中樞神經(jīng)損害或引起肺水腫。此外，還能阻礙血液輸氧的功能，造成組織缺氧現(xiàn)象；并有使視力遲鈍、甲狀腺功能受損、骨骼早期鈣化等作用。根據(jù)近年研究，它還有引起染色體畸變的作用。 過氧乙酰硝酸酯對人體的危害

河流污染

研究表明光化學(xué)煙霧中的過氧乙酰硝酸酯（PAN）是一種極強的催淚劑，其催淚作用相當于甲醛的200倍。另一種眼睛強刺激劑是過氧苯酰硝酸酯（PBN），它對眼的刺激作用比PAN大約強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。近來據(jù)報道，PAN和PBN還有致癌危險。美國環(huán)保機構(gòu)統(tǒng)計，美國每年癌癥患者中有58％是由汽車廢氣引起空氣污染所致。

過氧乙酰硝酸酯對人體的危害，特別是過氧苯酰酸酯、醛類、硝酸和硫酸等，都有強烈刺激眼睛的作用，使人眼睛紅腫、流淚，呼吸系統(tǒng)癥狀表現(xiàn)為喉疼、喘息、咳嗽、呼吸困難還能引起頭痛、胸悶、疲勞感、皮膚潮紅、心功能障礙和肺功能衰竭等一系列癥狀。

光化學(xué)污染 - 對植物的危害

環(huán)境污染

植物受害是判斷光化學(xué)煙霧污染程度的最敏感的指標之一。植物受到臭氧的損害，開始時表皮褪色，呈蠟質(zhì)狀，經(jīng)過一段時間后色素發(fā)生變化，葉片上出現(xiàn)紅褐色斑點。PAN使葉子背面呈銀灰色或古銅色，影響植物的生長，降低植物對病蟲害的抵抗力。植物受害現(xiàn)象是人體健康受到影響的先兆。光化學(xué)煙霧對植物的損害是十分嚴重的。在美國，光化學(xué)煙霧影響農(nóng)作物減產(chǎn)已遍及27個州。據(jù)有關(guān)當局統(tǒng)計，僅加利福尼亞州1959年由光化學(xué)煙霧引起的農(nóng)作物減產(chǎn)損失達800萬美元。據(jù)洛杉磯市調(diào)查，由于光化學(xué)煙霧的毒害作用，使大片樹林枯死，葡萄減產(chǎn)60％以上，柑桔也嚴重減產(chǎn)。

對光化學(xué)煙霧敏感的植物包括許多農(nóng)作物（棉花、煙草、甜菜、萵苣、番茄和菠菜等），以及某些飼料作物，觀賞植物（如菊花、薔薇、蘭花和牽牛花等）和多種樹木。

光化學(xué)污染 - 對大氣的能見度的影響

光化學(xué)污染

光化學(xué)煙霧的重要特征之一是使大氣的能見度降低，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際上不易因重力作用而沉降，能較長時間懸浮于空氣中，長距離遷移；它們與人視覺能力的光波波長相一致，且能散射太陽光，從而明顯地降低了大氣的能見度。因而妨害了汽車與飛機等交通工具的安全運行，導(dǎo)致交通事故增多。

光化學(xué)污染 - 對建筑物及橡膠制品的危害

光化學(xué)煙霧會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。光化學(xué)煙霧還會促成酸雨形成，并使染料、繪畫褪色，橡膠制品老化，建筑物和機器受腐蝕等。

光化學(xué)污染 - 污染事例

1943年，美國洛杉磯市發(fā)生了世界上最早的光化學(xué)煙霧事件。此后，對洛杉磯煙霧經(jīng)過反復(fù)的調(diào)查研究，直到1958年才發(fā)現(xiàn)是由于洛杉磯市擁有250萬輛汽車排放的尾氣污染而造成。這些汽車每天消耗約1600噸汽油，向大氣排放1000多噸碳氫化合物(HC)、400多噸氮氧化物(NOx)。這些氣體受陽光作用，釀成了危害人類健康的光化學(xué)煙霧事件。1970年美國加利福尼亞洲發(fā)生大規(guī)模的光化學(xué)煙霧事件，農(nóng)作物的損失達到2500多萬美元。

1971年，日本東京發(fā)生較嚴重的光化學(xué)煙霧事件，使一些學(xué)生中毒昏迷。與此同時，日本的其它城市也發(fā)生了類似的事件。此后，日本的一些大城市連續(xù)不斷出現(xiàn)光化學(xué)煙霧事件。日本環(huán)保部門對東京幾個主要污染排放的主要污染物進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，汽車排放的CO、NOx、HC這三種污染物占總排放量的80%，使人們進一步認識到，汽車排放的尾氣是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的罪魁禍首。

1997年夏季，擁有80萬輛汽車的智利首都圣地亞哥也發(fā)生光化學(xué)煙霧事件。由于光化學(xué)煙霧的作用，迫使政府對該市實行緊急狀態(tài)：學(xué)校停課、工廠停工、影院歇業(yè)，孩子、孕婦和老人被勸告不要外出，使智利首都圣地亞哥處于“半癱瘓狀態(tài)”。在北美、英國、澳大利亞和歐洲地區(qū)也先后出現(xiàn)這種煙霧。由此可見，光化學(xué)煙霧已經(jīng)對人類生存和城市環(huán)境構(gòu)成了嚴重威脅。

光化學(xué)污染 - 預(yù)防

控制機動車尾氣排放

通過以上的論述我們知道預(yù)防光化學(xué)煙霧的發(fā)生主要是由于機動車尾氣的排放造成的，所以我們要嚴格遵守排放標準，提高汽車性能，提高油品質(zhì)量，使用清潔燃油，改善汽車發(fā)動機工作狀態(tài)和在排氣系統(tǒng)安裝催化反應(yīng)器等。

使用化學(xué)抑制劑抑制 同時，也可以根據(jù)光化學(xué)煙霧形成機理，使用化學(xué)抑制劑，即諸如二乙基羥胺、苯胺、二苯胺、酚等對各種自由基可產(chǎn)生不同程度的抑制作用，從而終止鏈反應(yīng)，達到控制煙霧的目的。但在使用前要慎重考慮抑制劑的二次污染問題，并避免其對人體和動植物的毒害作用。 加強對化工廠的廢氣排放管理 其次要對石油、氮肥、硝酸等化工廠的排廢嚴加管理，嚴禁飛機在航行途中排放燃料等，以減少氮氧化物和烴的排放。科研人員已研制開發(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，氮的氧化物轉(zhuǎn)化成無毒的N2，烴可轉(zhuǎn)化成CO2和H2O。 設(shè)立檢測點 為了及時了解光化學(xué)煙霧的情況，許多國家都很重視監(jiān)測工作。例如，洛杉磯市設(shè)有10個監(jiān)測站，經(jīng)常監(jiān)測光化學(xué)煙霧的污染狀況。同時該市還制定了光化學(xué)煙霧的三級警報標準，以便及時采取有效的防止措施。

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