光化學煙霧形成的科學原理

光化學煙霧是對環境和健康有害的化學品，也是近年來最常見的危害之一。下面是本站小編為你精心推薦的光化學煙霧形成原理，希望對您有所幫助。

　　光化學煙霧的科學原理

光化學煙霧是在陽光照射下，大氣中的NOX、碳氫化合物和氧化劑之間發生一系列沈學反應而生成的藍色煙霧(有時帶些紫色或黃褐色)它的生成機理很複雜，有以下主要反應過程：

①污染空氣中NO2的光解是光化學煙霧形成的起始反應;

②碳氫化合物被HO、O等自由基和O3氧化，導致醛、酮、醇、酸等產物以及重要的中間產物——RO2、HO2、RCO等自由基的生成;

③過氧自由引起NO和NO2的轉化，並導致O3和PAN等的生成。

　　光化學煙霧的危害和消除方法

人和動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。

臭氧是一種強氧化劑，在濃度時就具有特殊的臭味。並可達到呼吸系統的深層，刺激下氣道黏膜，引起化學變化，其作用相當於放射線，使染色體異常，使紅血球老化。PAN、甲醛、丙烯醛等產物對人和動物的眼睛、咽喉、鼻子等有刺激作用，其刺激域約為0.1ppm。此外光化學煙霧能促使哮喘病患者哮喘發作，能引起慢性呼吸系統疾病惡化、呼吸障礙、損害肺部功能等症狀，長期吸入氧化劑能降低人體細胞的新陳代謝，加速人的衰老。PAN 還是造成皮膚癌的可能試劑。在1943年美國洛杉磯發生的首宗事件曾引起400多人死亡。

光化學煙霧明顯的危害是對人眼睛的刺激作用。在美國加利福尼亞州，由於光化學煙霧的作用，曾使該州3/4的人發生紅眼病。日本東京1970年發生光化學煙霧時期，有2萬人患了紅眼病。研究表明光化學煙霧中的過氧乙酰硝酸酯(PAN)是一種極強的催淚劑，其催淚作用相當於甲醛的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。空氣中的飄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

臭氧影響植物細胞的滲透性，可導致高產作物的高產性能消失，甚至使植物喪失遺傳能力。植物受到臭氧的損害，開始時表皮褪色，呈蠟質狀，經過一段時間後色素髮生變化，葉片上出現紅褐色斑點。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。

對光化學煙霧敏感的植物包括許多農作物(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、蘭花和牽牛花等)和多種樹木。

影響材料質量

光化學煙霧會促成酸雨形成，造成橡膠製品老化、脆裂，使染料褪色，建築物和機器受腐蝕，並損害油漆塗料、紡織纖維和塑料製品等。

降低大氣的能見度

光化學煙霧的重要特徵之一是使大氣的能見度降低，視程縮短。這主要是由於污染物質在大氣中形成的光化學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範圍內。由於這樣大小的顆粒實際上不易因重力作用而沉降，能較長時間懸浮於空氣中，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，導致交通事故增多。

其他危害

光化學煙霧會加速橡膠製品的老化和龜裂，腐蝕建築物和衣物，縮短其使用壽命。

怎樣才能消除光化學煙霧造成的危害呢?根本的辦法就是減少汽車燃燒汽油時產生的碳氫化合物和氮氧化物。國外已發明了一種高效的催化劑，能把廢氣中的氮氧化物、碳氫化合物和一氧化碳等迅速轉化為氮氣、二氧化碳和水這樣的無害物質再排放，這樣既不會造成空氣污染，又能消除光化學煙霧的危害。我們相信，隨着科學技術的發達，光化學煙霧危害人類的歷史總有一天會結束。

　　光化學煙霧的簡介

光化學煙霧是指在一定的條件下(如強日光、低風速和低濕度等)，氮氧化物和碳氫化合物發生化學轉化形成的高氧化性的混合氣團。從化學的觀點，光化學煙霧污染化學實際上就是碳氫化合物在氮氧化物和日光作用下緩慢的氧化過程，並同時形成一定量的臭氧。光化學煙霧是一種淡藍色煙霧，屬於大氣中二次污染物。

汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物(HC)和氮氧化物 (NOx)等一次污染物在陽光(紫外光)作用下會發生光化學反應生成二次污染物。參與光化學反應過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象，統稱為光化學煙霧。

經過研究表明，在60N(北緯)～60S(南緯)之間的一些大城市，都可能發生光化學煙霧。光化學煙霧主要發生在陽光強烈的夏、秋季節。隨着光化學反應的不斷進行，反應生成物不斷蓄積，光化學煙霧的濃度不斷升高約3h~4h後達到最大值。這種光化學煙霧可隨氣流飄移數百公里，使遠離城市的農村莊稼也受到損害。

20世紀40年代之後，隨着全球工業和汽車業的迅猛發展，光化學煙霧污染在世界各地不斷出現，如美國洛杉磯、日本東京、大阪、英國倫敦、澳大利亞、德國等大城市及中國北京、南寧、蘭州均發生過光化學煙霧現象。鑑於光化學煙霧的頻繁發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。

　　光化學煙霧物理原理

光化學煙霧的形成及其濃度，除直接決定於汽車排氣中污染物的數量和濃度以外，還受太陽輻射強度、氣象以及地理等條件的影響。太陽輻射強度是一個主要條件，太陽輻射的強弱，主要取決於太陽的高度，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、天氣和大氣污染狀況等條件的影響。光化學煙霧是一種循環過程，白天生成，傍晚消失。污染區大氣的實測表明，一次污染物CH和一氧化氮的最大值出現在早晨交通繁忙時刻，隨着NO濃度的下降，NO2濃度增大，O3和醛類等二次污染物隨着陽光增強和NO2、HC濃度降低而積聚起來。

它們的峯值一般要比NO峯值的出現要晚4~5小時。二次污染物PAN濃度隨時間的變化與臭氧和醛類相似。城市和城郊的光化學氧化劑濃度通常高於鄉村，但2005年後發現許多鄉村地區光化學氧化劑的濃度增高，有時甚至超過城市。這是因為光化學氧化劑的生成不僅包括光化學氧化過程，而且還包括一次污染物的擴散輸送過程，是兩個過程的結果。因此光化學氧化劑的污染不只是城市的問題，而且是區域性的污染問題。短距離運輸可造成臭氧的最大濃度出現在污染源的下風向，中尺度運輸可使臭氧擴散到上百公里的下風向，如果同大氣高壓系統相結合可傳輸幾百公里。

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