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光化學煙霧的危害,光化學煙霧和酸雨的形成及危害

  • 化學
  • 2023-05-26
目錄
  • 光化學煙霧和酸雨的形成及危害
  • 光化煙霧的成分是什么
  • 光化學煙霧的解決措施
  • 光化學煙霧形成機理
  • 光化學煙霧的形成機制及原理

  • 光化學煙霧和酸雨的形成及危害

    控制污染源

    研究光化學煙霧的最終目的是如何控制NO2及HC的濃度,使O3的濃度符合大氣質量標準的要求。除控制工業污染源外,主要是改善汽車發動機的結構與工作狀態和安裝尾氣催化轉化器,拍早散前者可降低燃料消耗、減少有害氣體排放,后者可使尾氣無害化。

    碳氫化合物是光化學煙霧形成過程中必不可少的重要組分,因此控制碳氫化合物,尤其是那些反應活性高的有機物(如烯烴、含有睜戚側鏈的芳烴)的排放,能有效地控制光化學煙霧的形成和發展。另外,光化學煙霧形成的光化學反應中,自由基反應占很重要的地位,而自由基的引發反應主要是由NO2光解而引起的,所以控制氮氧化物的排放也十分重要。日本、美國、歐洲共同體近20來生產的汽車一般都裝有尾氣催化轉化器。從而使汽車尾氣無害化。

    一般采用耐高溫多孔陶瓷為載體,上涂微細分散的鉑和鈀所組成的催化劑,可以實現高效轉化。這時要求汽車使用無鉛汽油,因為含鉛汽油中隨尾氣排出的鉛很易使鉑系催化劑中毒而失效。

    另外,若在汽油中加入10%一20%的甲醇,或加入10%一15%的酒精,形成甲醇汽油或酒精汽油,試驗表明不但可以減少有害氣體的排放,同時還能節能和減輕機械磨損,而旦也不必改變汽油機汽缸的結構,因此易于推廣應用。

    采用無污染運輸

    如使用氫作為發動機燃料,利用氫氧燃料電池供電來驅動運輸(電動車),利用電磁感應的方法推動火車(超導懸浮列車)等。利用清潔能源,開發無污染運輸己引起科學家和各國政府的高度重視。

    利用化學抑制劑

    用化學抑制劑。目的是消除自由基,以抑制鏈式反應的進行,從而控制光化學煙霧的形成。人們發現二乙基羥胺、苯胺、二苯胺等對HO(氫氧自由基)有不同程度的抑制作用,尤其是二乙基羥胺對光化學煙霧有較好的抑制作用。但在使用過程中,要注意抑制劑對人體和動植物的毒害作用,并注意防止抑制劑產生二次污染。對這種方法許多科學家持有不問意見,付諸實施要十分慎重。

    植樹造林

    實驗證明,樹木在一定濃度范圍內,會吸收各種有毒氣襲氏體,使污染的空氣得以凈化。因此應大力提倡植樹造林,綠化環境。

    光化煙霧的成分是什么

    1、控制機動車尾氣排放。光化學煙霧的產生主要是由于機動車尾氣的排放造成的,所以要嚴格遵守排放標準,提高汽車性能,提高油品質量,使用清潔燃油,改善汽車發動機工作狀態以及在排氣安裝催化反應器等。

    2、加強對化工廠的廢氣排放管理。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。

    3、使用化學抑制劑抑制。根據光化學煙霧形成機理,使用化學抑制劑,即諸如二乙基羥胺、苯胺、二苯胺、酚等對各種自由基可產生不同程度的抑制作用,從而終止鏈反應,達到控制煙霧的目的亂肢。

    擴展資料:

    光化學煙霧的危害:

    光化學煙霧的特征是煙霧呈藍色,具有強氧化性,其高峰出現在有強陽光照射的中午或稍后,傍晚消失,污染區域往往在污染源的下風向幾十到幾百公里處。光化學煙霧對人體、動植物和建筑物傷害很大,還能造成橡膠制品老化,染料褪色,并雀純使能見度降低等危害。

    光化學煙霧的主要成分中,臭氧約占85%,過氧乙酰硝酸酯約占10%。這些物質對人體可造成的頃陪咐危害是很大的。

    參考資料來源:

    -光化學煙霧

    光化學煙霧的解決措施

    光化學煙霧(photo-chemical smog[1])是汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物(凳扮HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物在陽光(紫外光)作用下發生光化學反應生成二次污染物,后與一次污染物混合所形成的有害淺藍色煙霧。光化學煙霧可隨氣流漂移數百公里,使遠離城市的農作物也受到損害。光化學煙霧多發生在陽光強烈的夏秋季節,隨著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。約在3-4h后達到最大值。光化學煙霧對大氣的污染造成很多不良影響,對動植物有影響,甚至對建筑材料也有影響,并且大大降低能棗猛灶見度影響出行。

    光化學煙霧形成過程簡述如下:清晨大量的碳氫化合物和NO由汽車尾氣及其他源排入大氣。由于晚間NO氧化的結果,已有少量NO2存在。當日出時,NO2光解離提供原子氧,然后NO2光解反應及一系列次級反應發生,-OH開始氧化碳氫化合知卜物,并生成一批自由基,它們有效地將NO轉化為NO2,使 NO2濃度上升,碳氫化合物及NO濃度下降;當NO2達到一定值時,O3開始積累,而自由基與NO2的反應又使NO2的增長受到限制;當NO向NO2轉化速率等于自由基與NO2的反應速率時,NO2濃度達到極大,此時O3仍在積累之中; 當NO2下降到一定程度時,就影響O3的生成量;當O3的積累與消耗達成平衡時,O3達到極大。

    光化學煙霧形成機理

    光化學煙霧

    氮氧化物(NOx)主要是指NO和NO2。NO和NO2都是對人體有害的氣體。氮氧化物和碳氫化合物(HC)在大氣環境中受強烈的太陽紫外線照射后發生光化學反應而產生二次污染物,這種又一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧現象,稱為光化學煙霧。

    光化學煙霧是由汽車、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,在陽光的作用下發生化學反應,生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物,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所形成的煙霧污染現象叫做光化學煙霧。

    光化學煙霧的成分非常復雜,但是對動物、植物和材料有害的是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。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。

    植物受到臭氧的損害,開始時表皮褪色,呈蠟質狀,經過一段時間后色素發生變化,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。

    臭氧、PAN等還能造成橡膠制品的老化、脆裂,使染料褪色,并損害油漆涂料、紡織纖維和塑料制品等。

    毒物產生過程

    20世紀40年代,在美國加利福尼亞州洛杉磯首先發現了光化學煙霧。1951年A.J.哈根最先指出臭氧(O3)是氮氧化物、碳氫化合物和空氣的混合物通過光化學反應生成的。以后F. W. 溫特發現臭氧與不飽和烴(如汽車廢氣中的烴類)的化學反應產物跟洛杉磯煙霧有相同的傷害效應。形成臭氧的活性有機物和氮氧化物的主要來源是汽車排放的尾氣。

    通過對光化學煙霧形成的模擬實驗,已經初步明確在碳氫化合物和氮氧化物的相互作用方面主要有以下過程:

    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等自由基和臭氧氧化,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、過氧自由基引起NO向NO2的轉化,并導致O3和PAN等的生成。

    光化學反應中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN等統稱為光化學氧化劑,以臭氧為代表,所以光化學煙霧污染的標志是臭氧濃度的升高。

    光化學煙霧與大氣物理

    光化學煙霧的形成及其濃度,除直接決定于汽車排氣中污染物的數量和濃度以外,還受太陽輻射強度、氣象以及地理等條殲歲件的影響。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,隨著NO濃度的下降,NO2濃度增大,O3和醛類等二次污染物隨著陽光增強和NO2、HC濃度降低而積聚起來。它們的峰值一般要比氏輪睜NO峰值的出現要晚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于鄉村,但近年來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桐肆,而且是區域性的污染問題。短距離運輸可造成O3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,如果同大氣高壓相結合可傳輸幾百公里。

    經過研究表明,在60( N(北緯)~60( S(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。隨著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3 h~4 h后達到最大值。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。

    1943年,美國洛杉磯市發生了世界上最早的光化學煙霧事件,此后,在北美、日 本、澳大利亞和歐洲部分地區也先后出現這種煙霧。經過反復的調查研究,直到1958年才發現,這一事件是由于洛杉磯市擁有的250萬輛汽車排氣污染造成的,這些汽車每天消耗約1600 t汽油,向大氣排放1000多噸碳氫化合物和400多噸氮氧化物,這些氣體受陽光作用,釀成了危類的光化學煙霧事件。

    1970年,美國加利福尼亞州發生光化學煙霧事件,農作物損失達2500多萬美元。

    1971年,日本東京發生了較嚴重的光化學煙霧事件,使一些學生中毒昏倒。同一天,日本的其他城市也有類似的事件發生。此后,日本一些大城市連續不斷出現光化學煙霧。日本環保部門經對東京幾個主要污染源排放的主要污染物進行調查后發現,汽車排放的CO、NOx、HC三種污染物約占總排放量的80%。

    目前,由于我國內地汽車油耗量高,污染控制水平低,已造成汽車污染日益嚴重。部分大城市交通干道的NOx和CO嚴重超過國家標準,汽車污染已成為主要的空氣污染物;一些城市臭氧濃度嚴重超標,已具有發生光化學煙霧污染的潛在危險。據國家環境保護局《一九九六年環境質量通報》: 我國大城市氮氧化物污染逐漸加重。1996年度污染較嚴重的城市分別為:廣州、北京、上海、鞍山、武漢、鄭州、沈陽、蘭州、大連、杭州。從總體上看,氮氧化物污染突出表現在人口100萬以上的大城市或特大城市。

    光化學煙霧的形成機制及原理

    光化學煙霧對人眼和上呼吸道粘膜有強烈的刺激作用,引起眼睛紅腫和喉炎,或誘發各種呼吸道炎癥。

    通過汽車尾氣排放出來的有害氣體嫌灶是形成光化學煙霧的主要物質。所謂光化學煙霧,就是氮氧化物和碳氫化合物在強烈的太陽光照射下,形成的一種有害物質。光化學煙霧主要傷及人的眼睛和呼吸道,嚴重時也可危的神經。光化學煙霧對少年朋友的危害尤為明顯,這是因為少年的身體發育正處在快速生長階段,新陳代謝明顯高于成年人,這時對如光化學煙霧之類的有害物質比較敏感,所以少年朋友對光化亮悄學煙霧的防范更應注意。

    光化學煙霧可以造成植物枝葉枯黃直接導致農作物大面積減產甚芹鍵扮至死亡,給經濟造成巨大損失。一旦光化學煙霧形成,在它消失之前,必然或多或少地給人體和植物以及動物造成傷害。

    光化學煙霧主要傷及人的眼睛和呼吸道,嚴重時也可危的神經。光化學煙霧對少年朋友的危害尤為明顯,這是因為少年的身體發育正處在快速生長階段,新陳代謝明顯高于成年人,這時對如光化學煙霧之類的有害物質比較敏感,所以少年朋友對光化學煙霧的防范更應注意。

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