光化学烟雾的研究与进展
学院：土建学院
班级：环境0702
姓名：郭雪
学号：07233034
指导教师：任福民
摘要：伴随社会经济的持续高速发展，燃料的消耗量逐年增长，大气中一氧化碳、氮氧化物及碳氢化物等污染物的排放量也迅速增长，这些都是形成光化学烟雾的原料。光化学烟雾一旦形成，影响范围广，其危害性已对城市环境、人体健康、生态环境平衡造成巨大威胁。因此贯彻节能减排政策，控制大气污染物排放量势在必行。本文分析了光化学烟雾形成的条件及机理，叙述了其研究进展，并对于引起光化学烟雾的一个重要因素——机动车中产生的光化学反应进行分析，同时介绍了光化学烟雾的测定和系统模拟，阐述了造成的危害和防治措施。
关键词：光化学烟雾；机理；危害；对策
The Summary of Research on Photochemical Smog And Progress Abstract：With the sustained development of the society,and the growth of fuel consumption year by year, carbon monoxide，nitrogen oxides and hydrocarbons such as contamination emissions are also growing rapidly. These are the raw material for the formation of photochemical smog．Once the formation of photochemical smog，affection is a wide range. And its harmfulness has caused enormous threat for city environment，human health，ecological balance．Therefore carry out the energy—saving and emission reduction policies，and control the emissions of air pollutants must be done .The paper analyzed
the formation，conditions and mechanism of photochemical smog .And set forth the harm and the prevention and control measures．
Keywords：photochemical smog；mechanism ；harm ；prevention and control measures.
1光化学烟雾的发展
1.1光化学烟雾的历史
20世纪30至60年代，危害最大的所谓“八大公害事件”中有四起是化学烟雾所致。化学烟雾有两种基本类型，即还原型和氧化型。氧化型烟雾形成过程中光化学反应起了主导作用，所以又称光化学烟雾。引起氧化型烟雾的主要污染源是燃油汽车、锅炉和石油化工企业排气，所以事件多发生在工厂集中区和具有众多数量汽车的大城市。
1943年，美国洛杉矶市发生了世界上最早的光化学烟雾事件，此后在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现这种烟雾。经过反复的调查研究，直到1958年才发现这一事件是由于洛杉矶市拥有的250万辆汽车排气污染造成的，这些汽车每天消耗约1 600 t汽油，向大气排放1000多t碳氢化合物和400多t氮氧化物，这些气体受阳光作用，酿成了危害人类的光化学烟雾事件，至今光化学烟雾仍是欧洲、美国和日本等国家的主要环境问题。
1.2 光化学烟雾在我国
我国城市大气污染虽受以煤炭为主的能源结构的制约, 目前仍
呈现出明显的煤烟型污染特征, 但早在70年代末就在兰州西固石油
化工区首次发现了光化学烟雾并开展了大气物理和大气化学的大规
模综合研究。1986年在北京也发现了光化学烟雾的迹象，随后近10
年来日趋严重。随着经济的高速发展, 我国中、南部特别是沿海城市均已发生或面临光化学烟雾的威胁, 上海、广州、深圳等城市也频繁观测到光化学烟雾污染的现象。
20世纪90年代之后，随着工业的迅猛发展，中国汽车油耗增高，污染控制水平较低，以致造成汽车污染日益严重。部分大城市交通干道氮氧化物（NOX）和一氧化碳（CO）严重超过国家标准，汽车污染已成为主要的空气污染物，一些城市汽车排放浓度严重超标，已具有发生光化学烟雾的潜在危险[1]。
目前，中国在用机动车保有量接近1亿辆，其中，汽车保有量为2421万辆，摩托车为5930万辆，私人汽车保有量为1243万辆。由于我国内地汽车油耗量高，污染控制水平低，机动车向空气中排放的有害物质与日俱增，汽车尾气已成为大气污染的主要污染源。部分大城市交通干道的NO 和CO严重超过国家标准；一些城市臭氧浓度严重超标，已具有发生光化学烟雾污染的潜在危险；我国大城市氮氧化物污染逐渐加重。污染较严重的城市分别为：广州、北京、上海、鞍山、武汉、郑州、沈阳、兰州、大连、杭州。从总体上看，氮氧化物污染突出表现在人口100万以上的大城市或特大城市[2]。
到2008年止，中国还没有发生过像美国、日本等国家那样严重的光化学烟雾事件，这是因为烟雾与气候和阳光有关，只要有充足的阳光，干燥的气候，加上汽车尾气的排放和污染，就会具备形成光化
学烟雾的外部条件。在以北京、太原、上海、南京、成都为中心的重污染地区，污染指数随时都可能处在发生光化学烟雾事件的危险之中。因此，迫切需要中国有关部门采取各种有效的措施，制定严格的环保法规，加大治理汽车尾气污染的力度，避免光化学烟雾事件在我国发生和蔓延。这亦应该成为汽车设计、制造、流通、使用部门引起高度重视的警觉，以保护中国的环境和人类生存条件。
2 光化学烟雾的概念
光化学烟雾是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NO )等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸(PAN)等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象[3]。
3光化学烟雾形成机制
3．1光化学烟雾形成条件
光化学烟雾的形成必须具备一定的条件，如前体污染物、气象条件、地理条件等[4]。
a)污染物条件：光化学烟雾的形成必须要有NO 、碳氢化合物等污染物的存在。
b)气象条件：光化学烟雾发生的气象条件是太阳辐射强度大、风速低、大气扩散条件差且存在逆温现象等。
c)地理条件：光化学烟雾的多发地大多数是处在比较封闭的地理环境中，这样就造成了NO ，碳氢化合物等污染物不能很快的扩散稀释，
容易产生光化学烟雾。
经过研究表明，在60。N(北纬)～60。s(南纬)之间的一些大城市，都可能发生光化学烟雾。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节。随着光化学反应的不断进行，反应生成物不断蓄积，光化学烟雾的浓度不断升高，约3~4 h后达到最大值[5]。
3.2光化学烟雾产生的污染物
3．2.1参与光化学烟雾形成过程的物质
表一参与光化学烟雾形成过程的物质
3.2.2光化学烟雾中主要污染物的典型浓度
表二光化学烟雾中主要污染物的典型浓度
3.2.3在大气中变化规律
光化学烟雾是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。
污染区大气的实测表明，一次污染物CH和一氧化氮的最大值出现在早晨交通繁忙时刻，随着NO浓度的下降，NO2浓度增大，O3和醛类等二次污染物随着阳光增强和NO2、HC浓度降低而积聚起来。它们的峰值一般要比NO峰值的出现要晚4~5小时。傍晚虽然交通繁忙，但是日光较弱，因此不足以引起光化学反应。二次污染物PAN浓度随时间的变化与臭氧和醛类相似。城市和城郊的光化学氧化剂浓度通常高于乡村，但2005年后发现许多乡村地区光化学氧化剂的浓度增高，有时甚至超过城市。这是因为光化学氧化剂的生成不仅包括光化学氧化过程，而且还包括一次污染物的扩散输送过程，是两个过程的结果[6]。
因此光化学氧化剂的污染不只是城市的问题，而且是区域性的污染问题。短距离运输可造成臭氧的最大浓度出现在污染源的下风向，
中尺度运输可使臭氧扩散到上百公里的下风向，如果同大气高压系统相结合可传输几百公里。
3．3光化学烟雾反应机理
3.3.1光化学烟雾反应传统机理
20世纪40年代，在美国加利福尼亚州洛杉矶首先发现了光化学烟雾。1951年A.J.哈根最先指出臭氧是氮氧化物、碳氢化合物和空气的混合物通过光化学反应生成的。以后F. W. 温特发现臭氧与不饱和烃（如汽车废气中的烃类）的化学反应产物跟洛杉矶烟雾有相同的伤害效应。形成臭氧的活性有机物和氮氧化物的主要来源是汽车排放的尾气。
通过对光化学烟雾形成的模拟实验，已经初步明确在碳氢化合物和氮氧化物的相互作用方面主要有以下过程：空气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物以及铅尘、炭黑等物质，在阳光的照射下温度增高，受阳光中紫外线的作用，污染物发生化学反应，从而生成了过氧酰基硝酸酯系统物质，即光化学烟雾[7]。主要反应如下：(1)污染空气中NO2光解出原子0，再生成03是光化学烟雾形成的起始反应：
NO2+hν→N0+ O·
O·+02+M→O3+M
O3 +N0→ O2+ NO2
(2)碳氢化合物氧化成活性自由基是转化和增殖的根本原因：
RH+O·→R· +HO·
RH+HO·→R· +H2O
H·+02→HO2·
R·+02→R02·
RCO·+02→RC(O)OO·
通过如上途径生成的HO2·，R02·，RC(O)OO·均可将NO氧化成N O2。
(3)醛、酮进一步氧化生成过氧酰基硝酸酯系列：
RC(O)OO·+NO2→NO2+R0→RC(O)O2NO2
RC(O)O2NO2→ RC(O)OO·+NO2
过氧酰基硝酸酯系列是光化学烟雾产生危害的主要成分，它通常包括PAN(过氧乙酰硝酸酯)、PPN(过氧丙酰硝酸酯)、PBN(过氧丁酰硝酸酯)、PB2N(过氧苯甲酰硝酸酯)等，其中PAN发现得最早，是其代表物。
图一光化学烟雾的成因及危害示意图
有资料表明，当CO从10×10 kg／m3或更大浓度存在时，能加速NO氧化为NO2的过程，促使光化学烟雾的生成，反应进行方式如下：
HO·+CO→CO2+H·
H·+02+M·→HO2·+M
HO2·+NO→NO2+·OH
即CO与大气中的羟基自由基反应，增加了产生光化学烟
雾的初始污染物的水平，间接地促成光化学烟雾的形成。然而
大气环境中CO 的浓度一般仅为5×10～～3×10 kg／m ，所以
CO对光化学烟雾生成的影响不是很大。
3.3.2光化学烟雾反应新机理
一氧化氮向二氧化氮的转化已经证实的发生是由NO的光分解开始的。污染源排出的氮氧化物绝大部分为NO,它在大气中向NO转化的速度很快，不能用普通的氧化反应来解释。通过研究认识到，是大气中存在的羟基(―OH)与HC、CO、SO等发生链式反应,加速了NO 向NO的转化。NO吸收太阳光的紫外辐射后,发生下列光化学反应：
NO+h(≤3 979)→NO+O(p)
NO+h(＞4 050)→NO
所生成的三重态氧原子O(p)与周围空气中的O反应生成O(臭氧)，生成的O和O(p)等再与大气的HC,特别是其中的烯烃发生化学反应，生成醛，有机酸，过氧乙酰硝酸酯，过氧丙酰硝酸酯，过氧苯甲酰硝酸酯，以及自由基，自由氧原子等中间产物。其中典型反应是CH-NO x 混合物在空气中受紫外光照射发生的化学反应。
臭氧与烯烃的反应O和烯烃的反应一般按下式进行：
然后双自由基发生分解。随着双自由基分子量的增大，振动自由度就会增加，容易逸散过多的能量，其分解的比例就越来越小。通常还会出现更复杂的机制，产生醛、醇、酮和自由基等多种物质。其中还会产生-羰基氢氧化物,这是对植物有剧毒的物质。近年来,在O和烯烃的反应中又发现一种新型的化合物──二氧杂环甲烷。这种化合物的发现，提出了一种新的光化学烟雾模式[8]。
三重态氧原子与烯烃的反应主要是O(p)加合在烯烃的双键上形成双自由基，然后进一步分解：
值得提出的是，某些反应过程中会产生单功基含氧杂环物质。这类产物已被证明对某些动物有明显的致癌作用。
O(p)和苯、甲苯等芳烃反应,除产生一些挥发性产物,如HO、CO、酚和甲酚等以外,还产生一些含有―CHO和―OH等官能基的非挥发性物质，形成十分有害的有机气溶胶粒子。
HO·无论在加速NO向NO2的转化上，还是在与烯烃的反应上都
是相当重要的。OH基在对流层中主要是NO与HO或HO反应形成的亚硝酸发生光分解而产生的。OH与烯烃的反应是OH加合到双键上形成自由基，然后通过氢原子的转移并进一步与空气中的O起作用生成醛类等物质。
单重态氧分子过氧化氢基与烯烃的反应在对流层中，大气分子相互碰撞引起吸收光谱展宽使一些氧分子吸收紫外辐射。另外激发态NO的能量转移，O的光分解以及过氧乙酰硝酸酯等的水解作
用都会产生单重态O(△g)。而HO(包括―H和―CHO等),主要是醛的光分解和烷基氧的氧化作用产生的。
O(△g)和HO都可以与烯烃反应。O(△g)与烯烃的反应速度常数同O与烯烃的反应速度常数相当，而比O(P)与烯烃的反应低得多。
O(△g)的寿命较长,是对人体健康有害的氧化剂HO与烯烃的反应速度较OH基与烯烃的反应低得多，但HO在NO向NO转化反应中起一定的作用。
氮氧化物与烯烃在大气条件下的反应通常在大气中存在着O与烯烃的反应产物双自由基R―H―O―。它与O和NO相继反应产生过氧乙酰硝酸酯类物质。
在大气中会产生NO：
NO进一步与烯烃反应最终会产生一种叫做2,3-丁二醇二硝酸酯的物质。
4机动车主要尾气的光化学反应机理
4.1 氮氧化物(NOx)的光化学反应
机动车尾气中的氮氧化物(NO x)是燃料在高温高压条件下燃烧时由氮气(N2)和氧气(O2)反应生成。高温高压条件下燃料燃烧产生的NO x 主要是NO。对普通汽油机而言，一般NO2／NO x =1%~10%；而对于柴油机，一般NO2／NO x =5%~15。大气中即使仅有少量的NO2也能引起一系列光化学反应，它能吸收波长介于290～430nm的光而发生光离解。
式子（2）中M为第三种物质（一般为大气中的N2或O2)它可吸收多余的能量。通常情况下，式(2)生成的O3，会立即与式(1)生成的NO反应，如式(3)所示。
NO+O3→NO2+O2 (3)
这样就完成了NO2-NO-NO2的循环链式反应过程，反应时间小于或等于200s。此时，NO、NO2和O3。三者之间达到稳态平衡，O3平衡浓度取
决于体系中NO和NO2的浓度。显然，若仅存在NO2-NO- NO2的循环链式反应，O3浓度并不增加，亦不足以形成光化学烟雾。国内外多年的研究亦表明，仅有氮氧化物并不能形成光化学烟雾，碳氢化合物(HC)
的存在是自由基转化和增殖的根本原因，是形成光化学烟雾的关键污染物。此外，在大气环境中，NO2还可与羟基自由基(·OH)、过氧
烷基(RO2·)反应，如方程(4)、(5)所示，产物(HNO3，RO2NO2)亦是光化学烟雾的重要成分。
4.2 一氧化碳(CO)的光化学反应
在NO x-空气系统中，CO 不易反应，但有O3存在时，发生如下反应：
过氧自由基(HO2·)再与NO反应生成NO2和羟基自由基(HO·)：
HO2·+ NO- NO2+ OH· (10)
式(10)生成的自由基(OH·)循环与CO反应，如式(8)所示，导致N02不断增殖[9]。1983年，Fishman等研究发现，O3浓度与CO浓度的垂直分布廓线正相关，其浓度廓线的主要波动相似，得出了CO产生O3的机制 [9]；经式(6)～(10)一系列反应生成的NO2，经光解产生活性氧原子(O)，
氧化空气中02，导致空气中O3积累。此外，由式(10)生成的自由基(· OH)能与NO2反应生成HNO3，见式(4)。因此，大气中CO 发生光化学反应的主要产物为NO2，O3和HNO3。
4.3 烷烃的光化学反应
4.31 甲烷(CH4)
甲烷是最简单的一种烷烃，在大气碳氢化合物中浓度最高，且现在仍以每年约0.8%的速度增加[10]，在大气光化学反应中起着较为重要的作用。国内外研究甲烷光化学反应机理较久远，至今已形
成一套成熟的甲烷光化学反应机制[11]。首先是O3进行式(6)、(7)反应，生成羟基自由基(OH·)。羟基(OH·)对甲烷进行去氢作用，生成H2O 和甲基自由基(CH3·)，反应式为：
CH4+ OH·→CH3·+ H2O (11)
CH3·迅速与反应生成过氧甲基(CHO2·)。
特别指出，式(14)产生的甲醛可能部分光解生成H2，CO；部分继续和自由基(HO·)生成甲酸基(HCO·)和H2O：
由上述一系列反应可知，甲烷的存在，易导致大量的甲醛、自由基(HO2·)和CO的生成，是光化学烟雾形成的重要大气污染物之一。此外，齐斌等在研究羟基自由基(OH·)和氯原子(C1)引发的甲烷
光化学反应体系中，用长光路傅里叶红外光谱仪、高压液相色谱仪测定出产物有甲基过氧化氢(CH3O2H，MHP)、过氧甲醚(CH302CH3)、羟甲基过氧化氢(HOCH2OOH，HMHP)等[12]。其具体的光化学反应机制如下。
可见，大气中甲烷发生光化学反应后的主要产物有甲醛和少量的MHP、HMHP、过氧甲醚(HOCH2OOH)等，其中MHP在大气环境中光化学
性质极为活泼。王彩霞等研究表明，MHP不仅能通过光解直接产生自由基(·OH)，而且还会通过间接过程生成甲醛，继而由甲醛来产生自由基(·OH)[13];因此，MHP在实际大气中通过光解途径产生羟基(·OH)的产率大于91% 。许多大气观测和模式分析表明，在污染地区，MHP 是大气中自由基(·OH、HO2·)非常重要的源，对光化学烟雾的形成与持续有极大的作用[14]。
4.3.2 丙烷(C3H8 )
丙烷亦是一种较常见的烷烃，在小轿车、公交车排放的尾气中浓度偏高[14]。大气中丙烷的光化学反应机制类似于甲烷[15]：
当然，丙烷除了中间碳原子的氢易被羟基自由基(·OH)夺去而最后生成丙酮，链端的碳原子氢也易被自由基(·OH)夺去而生成丙醛。
4.4 烯烃的光化学反应
乙烯(C2H4)是最简单的烯烃，它是机动车尾气中碳氢化合物的主要成分之一，极具代表性。羟基自由基(·OH)加成到乙烯上而形成带有羟基的自由基。它可与空气中的O2结合形成相应的过氧自由基，由
于它具有强氧化性，可将NO氧化成NO2。新生成的HOCH2CH2O·部分分解为1个HCHO和1个HOCH2·自由基；部分被O2摘除1个H而生成HOCH2CHO 和HO2·。其光化学反应如下[16]。
其中，式(39)反应过程中生成的HOCH2·自由基能迅速与O2反应，见式(41)。
HOCH2·+ 02→HCHO+ HO2· (41)
可见，大气中乙烯发生光化学反应后的主要产物有HCHO、羟基乙烯醛(HOCH2CHO)等。
4.5 醛类的光化学反应
4.5．1 甲醛(HCHO)
HCHO既是机动车尾气直接排放的一次污染物，也是大气中碳氢化合物(例如CH4 )的氧化产物，即二次污染物。国内外比较常用的光化学反应机理RADM2[17]、RACM[ 18]阐述了甲烷产生甲醛的反应途径：CH4和·OH 自由基先生成过氧甲基(CH302·)，过氧甲基(CH302·),再与NO 反应释放出HCHO。Macdonald等亦在研究文献中阐述了19% 的HCHO来源于甲烷的光氧化，16％为其他VOCs的光氧化。刘俊峰等比较了HO x 与HCHO等光化学氧化产物[19]，结果表明，许多碳氢化合物光解过程
中都产生HCHO，且HCHO对市区或区域性光化学烟雾的影响极大。HCHO 在波长290～ 370 nm 之间的光照射下发生光解反应[20],即：
Summer等在研究对流层甲醛的化学性质实验中[21 ]，发现在NO浓度较高的地区，HO2·很快转变成活性更高的自由基(·OH)，其反应方程式为：
Summer等认为，甲醛对于大气光化学反应中的过氧氢自由基(HO2·)、羟基自由基(·OH)的增殖与氮氧化物(NO x)之间的循环都起着十分重要的作用。另外，HCHO还能与自由基(HO2·)迅速反应[22]。
因此，甲醛发生光化学反应后的产物为CO、NO2和甲酸(HC0OH)等。
5．2 乙醛(C2H4O)和丙醛(C3H6O)
乙醛的含量较丰富，在大气羰基化合物中，仅次于甲醛[23]。乙醛的光化学性质与甲醛类似，易受光分解，亦与大气中自由基(·OH)
反应[24]。具体反应过程如下。
光化学烟雾形成、危害及防护措施简介 摘要:光化学烟雾是城市大气主要污染之一，本文介绍了光化学烟雾的形成机理并提出了防治光化学烟雾的3种有效措施。 关键词: 光化学烟雾;臭氧; PAN；形成;危害;防治 汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物，在阳光的照射下发生化学反应，生成臭氧、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫光化学污染。20世纪70年代末，我国兰州西固石油化学工业区首次发现光化学烟雾,1986年在北京也发现了光化学烟雾的迹象，随后，交通发达的上海、广州、深圳等大城市也观测到光化学烟雾的现象【1】。光化学烟雾是因汽车和石油化工排放的NO x，和挥发性有机物VOC S等前体污染物引起，其特征污染物为O3和过氧乙酰硝酸酯PAN等强氧化剂。光化学污染现象使大气呈白色雾状(有时带紫色或黄褐色)，大气能见度降低。污染气体强烈刺激人体的某些器官，使人眼发红、流泪，咽喉疼痛，甚至造成呼吸障碍，肺功能异常，有时伴有头痛，严重时会危及人的生命。光化学烟雾的主要生成物过氧乙酰硝酸酯PAN还会导致皮肤癌。其氧化性也会使橡胶老化、开裂，植物叶片受害变黄，以致枯死。 1 光化学烟雾的概念和形成条件 大气中的氮氧化物(NO x)和碳氢化合物(HC)等一次污染物在阳光照射下发生一系列光化学反应，生成O3、PAN、高活性自由基、醛、酮等二次污染物，人们把参与反应过程的这些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。 光化学烟雾的形成必须具备一定的条件【2】，如前体污染物、气象条件、地理条。 (a)污染物条件:光化学烟雾的形成必须要有NO,、碳氢化合物等污染物的存在。 (b)气象条件:光化学烟雾发生的气象条件是太阳辐射强度大、风速低、大气扩散条件差且存在逆温现象等。
从洛杉矶光化学烟雾事件谈光化学烟雾对环境的危害 摘要：城市化和工业化的快速发展与能源消耗的迅速增加,给城市带来了很多空气污染问题。其中，汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等发生化学反应后生成的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。它使得许多大城市的空气质量恶化，城市居民的身体健康以及城市经济的进一步发展遭到威胁。文中主要从洛杉矶光化学烟雾事件分析了光化学烟雾的形成和所造成的威胁以及防治措施。同时也概述了光化学烟雾与汽车尾气的关系。 关键词：光化学烟雾大气污染汽车尾气危害防治对策原理 前言： 由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够,预防不利，导致了全球性的三大危机:资源短缺、环境污染、生态破坏。人类不断的向环境排放污染物质。其中环境污染，尤其是大气污染与人们的生活息息相关。其中光化学烟雾就是大气污染的主要元凶之一。汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。随着城市机动车数量和工厂的增多，汽车尾气排放形成的光化学烟雾造成的大气污染愈发严重。因此光化学烟雾的防治越来越受到人们的重视。 一、洛杉矶光化学烟雾事件概述 洛杉矾位于美国西南海岸，西面临海，三面环山，是个阳光明媚，气候温暖，风景宜人的地方。早期金矿、石油和运河的开发，加之得天独厚的地理位置，使它很快成为了一个商业、旅游业都很发达的港口城市。洛杉矾市很快就变得空前繁荣，著名的电影业中心好莱坞和美国第一个“迪斯尼乐园”都建在了这里。城市的繁荣又使洛杉矾人口剧增。白天，纵横交错的城市高速公路上拥挤着数百万辆汽车，整个城市仿佛一个庞大的蚁穴。 然而好景不长，从40年代初开始，人们就发现这座城市一改以往的温柔，变得“疯狂”起来。每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使一般人的眼睛、鼻子、喉咙、气管和肺部的粘膜都受到刺激眼睛发红，从而出现咽喉疼痛、呼吸憋闷、头昏、头痛。 1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。仅19550－1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75％以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件——光化学烟雾污染事件。 这巨大的变化使人们不得不去研究是什么原因使这个美丽的都市变化这么大。 数据表明洛杉矾在40年代就拥有250万辆汽车，每天大约消耗1100吨汽油，排出1000多吨碳氢（CH）化合物，3O0多吨氮氧（NOx）化合物，700多吨一氧化碳（CO）。另外，还有炼油厂、供油站等其他石油燃烧排放，这些化合物被排放到阳光明媚的洛杉矶上空，不啻制造了一个毒烟雾工厂。它还是是美国的第三大城市，拥有飞机制造、军工等工业。各种汽车多达400多万辆，市内高速公路纵横交错，占全市面积的30％，每条公路每天通过的汽
马斯河谷事件 主要污染物：烟尘及二氧化硫 中毒情况：几千人中毒，60人死亡 发生时间及地点：1930年发生在比利时马斯河谷 致害原因：二氧化硫进入肺部 洛杉矶光化学烟雾事件 主要污染物：光化学烟雾 中毒情况：大多数居民患病，65岁以上老人死亡400人 发生时间及地点：1943年5—10月发生在美国洛杉矶市 致害原因：石油工业排出的废气和汽车尾气在强大阳光作用下产生的光化学烟雾多诺拉烟雾事件 主要污染物：烟雾及二氧化硫 中毒情况：四天内43%的居民患病，20余人死亡 发生时间及地点：1948年10月发生在美国多诺拉镇 致害原因：二氧化硫、三氧化硫等硫化物附着在烟尘上，被人吸入肺部 伦敦烟雾事件 主要污染物：烟尘及二氧化硫 中毒情况：四天内死亡4000人 发生时间及地点：1952年12月发生在英国伦敦 致害原因：硫化物和烟尘生成气溶胶被人吸入肺部 水俣事件 主要污染物：甲基汞 中毒情况：截至1972年有近200人患病，50余人死亡，20多个婴二生出来神经受损 发生时间及地点：1953年—1961年发生在日本九州南部熊本县水俣镇 致害原因：工厂含甲基汞的废水排入水俣湾使海鱼体内含甲基汞，当地居民食鱼而中毒 四日事件 主要污染物：二氧化硫、煤尘等 中毒情况：500多人患哮喘病，有30余人死亡 发生时间及地点：1955年发生在日本四日市 致害原因：烟尘及二氧化硫被人吸入肺部 米糠油事件 主要污染物：多氯联苯 中毒情况：受害者达万人以上，死亡近20人 发生时间及地点：1968年发生在日本九州爱知县等23个县府 致害原因：食用含多氯联苯的米糠油 富山事件（骨痛病） 主要污染物：镉 中毒情况：截至1968年有300人患病，有100多人死亡 发生时间及地点：1931年—1975年发生在日本富士县神通川流域 致害原因：食用含镉的米和水
2013年高中化学“基本概念基础理论”知识归纳 1.与水反应可生成酸的氧化物都是酸性氧化物错误,是"只生成酸的氧化物"才能定义为酸性氧化物 2.分子中键能越大，分子化学性质越稳定。正确 3.金属活动性顺序表中排在氢前面的金属都能从酸溶液中置换出氢 错误,Sn,Pb等反应不明显,遇到弱酸几乎不反应;而在强氧化性酸中可能得不到H2,比如硝酸 4.既能与酸反应又能与碱反应的物质是两性氧化物或两性氢氧化物 错误,如SiO2能同时与HF/NaOH反应,但它是酸性氧化物 5.原子核外最外层e-≤2的一定是金属原子；目前金属原子核外最外层电子数可为1/2/3/4/5/6/7 错误,原子核外最外层e-≤2的可以是He、H等非金属元素原子；目前金属原子核外最外层电子数可为1/2/3/4/5/6,最外层7e-的117好金属元素目前没有明确结论 6.非金属元素原子氧化性弱，其阴离子的还原性则较强 正确 7.质子总数相同、核外电子总数也相同的两种粒子可以是： （1）原子和原子；（2）原子和分子；（3）分子和分子； （4）原子和离子；（5）分子和离子；（6）阴离子和阳离子；
（7）阳离子和阳离子 错误,这几组不行: （4）原子和离子；（5）分子和离子；（6）阴离子和阳离子；（7）阳离子和阳离子 8.盐和碱反应一定生成新盐和新碱；酸和碱反应一定只生成盐和水 错误,比如10HNO3+3Fe(OH)2=3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O 9.pH=2和pH=4的两种酸混合，其混合后溶液的pH值一定在2与4之间 错误,比如2H2S+H2SO3=3S↓+3H2O 10.强电解质在离子方程式中要写成离子的形式 错误,难溶于水的强电解质和H2SO4要写成分子 11.电离出阳离子只有H+的化合物一定能使紫色石蕊变红 错误,比如水 12.甲酸电离方程式为：HCOOH===H+ + COOH- 错误,首先电离可逆,其次甲酸根离子应为H COO- 13.离子晶体都是离子化合物，分子晶体都是共价化合物 错误,分子晶体许多是单质 14.一般说来，金属氧化物，金属氢氧化物的胶体微粒带正电荷 正确 15.元素周期表中，每一周期所具有的元素种数满足2n^2（n是自然 数) 正确,注意n不是周期序数
高中化学基础知识整理 Ⅰ、基本概念与基础理论： 一、阿伏加德罗定律 1．内容：在同温同压下，同体积的气体含有相同的分子数。即“三同”定“一同”。2．推论 （1）同温同压下，V1/V2=n1/n2 同温同压下，M1/M2=ρ1/ρ2 注意：①阿伏加德罗定律也适用于不反应的混合气体。②使用气态方程PV=nRT有助于理解上述推论。 3、阿伏加德罗常这类题的解法： ①状况条件：考查气体时经常给非标准状况如常温常压下，1.01×105Pa、25℃时等。 ②物质状态：考查气体摩尔体积时，常用在标准状况下非气态的物质来迷惑考生，如H2O、SO3、已烷、辛烷、CHCl3等。 ③物质结构和晶体结构：考查一定物质的量的物质中含有多少微粒（分子、原子、电子、质子、中子等）时常涉及希有气体He、Ne等为单原子组成和胶体粒子，Cl2、N2、O2、H2为双原子分子等。晶体结构：P4、金刚石、石墨、二氧化硅等结构。 二、离子共存 1．由于发生复分解反应，离子不能大量共存。 （1）有气体产生。如CO32-、SO32-、S2-、HCO3-、HSO3-、HS-等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存。 （2）有沉淀生成。如Ba2+、Ca2+、Mg2+、Ag+等不能与SO42-、CO32-等大量共存；Mg2+、Fe2+、Ag+、Al3+、Zn2+、Cu2+、Fe3+等不能与OH-大量共存；Fe2+与S2-、Ca2+与PO43-、Ag+与I-不能大量共存。 （3）有弱电解质生成。如OH-、CH3COO-、PO43-、HPO42-、H2PO4-、F-、ClO-、AlO2-、SiO32-、CN-、C17H35COO-、等与H+不能大量共存；一些酸式弱酸根如HCO3-、HPO42-、HS-、H2PO4-、HSO3-不能与OH-大量共存；NH4+与OH-不能大量共存。 （4）一些容易发生水解的离子，在溶液中的存在是有条件的。如AlO2-、S2-、CO32-、C6H5O-等必须在碱性条件下才能在溶液中存在；如Fe3+、Al3+等必须在酸性条件下才能在溶液中存在。这两类离子不能同时存在在同一溶液中，即离子间能发生“双水解”反应。如3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓等。 2．由于发生氧化还原反应，离子不能大量共存。 （1）具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存。如S2-、HS-、SO32-、I-和Fe3+不能大量共存。
还原美国历史上著名的洛杉矶光化学烟雾污染事件 当我们中国人在于雾霾战斗的时候，我们也发现，其实我们不过是正在走过欧美国家人民曾经走过的路，遭受着他们曾经遭受过的罪，而和我们远隔重洋的美国人，早就和雾霾搏斗50多年了。 在整个视频里，柴静试图直截了当地回答一个问题：治理雾霾，到底该怎么办?柴静把矛头指向两个方面：尾气和煤炭，她也拿两个地方做标本：洛杉矶和英国——前者曾发生光化学污染，而后者的“伦敦雾”闻名世界。 关于洛杉矶，它“摊大饼”的城市规划堪称失败，1970 年以来私家车数量增长了 3 倍——但洛杉矶的尾气排放却削减了 75%。这里要求每辆柴油车安装 DPF 颗粒过滤器，否则罚款 1000 美金，DPF 过滤器能过滤排放物中 99% 的颗粒物。由此得出的结论是：严格执法能管住 90% 的人。那么我们今天来看看美国人与雾霾斗争，都做了什么。 柴静在片子中提到了美国历史上著名的洛杉矶光化学烟雾污染事件 当时甚至有些人把污染的洛杉矶空气装进罐子出售，当然这是个恶作剧，但这些罐子一直在警示者美国人民空气污染的危害。 图片：柴静纪录片《穹顶之下》截图 现在在洛杉矶博物馆中收藏的洛杉矶雾霾的罐头 曾经，烟尘，是繁华富庶的象征。曾经，雾霾，是大城市的标记 美国，这个工业强国自然也经历过这个。 一位美国作家这样描述了1861年西弗吉尼亚的钢铁城威灵(Wheeling)的生活：“这个城市最特别的是烟。它们阴沉沉地从钢铁厂高大的烟囱中涌出来，在泥泞的街道上黑黑的、油腻地沉淀下来……给房屋的正面、枯萎的白杨树和路人的脸上披上了一层油烟的外套。烟尘，无处不在!……从后窗望去，我能看到……人类生命缓慢前行，……他们从出生到死亡都呼吸着那些有害于精神与肉体的、充满着雾、油，以及黑烟的空气。” 在美国，人们最开始用来解决环境问题的法律是侵权法，这种传统而古老的普通法中有一个概念，叫公共侵害(public nuisance)，受害者通过此向对烟尘制造者提出索赔要求。但是这只是单个的解决方式，19世纪初，集中的通过政府行政力量进行的法律管制开始起步。这种管制首先是从地方政府开始的。 1815年左右，匹兹堡市制定了美国历史上第一部空气污染控制法令。1881，年，纽约市制定了《烟尘法令》(Smoke Ordinance)，禁止在城市内排放浓烟，并对燃烧高硫煤者处以10-100美元的罚款。1902年，圣路易斯市制定了烟尘法令，底特律市于1907年制定了烟尘
试析城市光化学烟雾的形成条件、机理、危害及防治措施 目录 摘要 (1) 1概述 (1) 1.1 光化学烟雾的概念 (3) 1.2光化学烟雾的来源 (3) 1.3光化学烟雾的例子 (4) 1.4 光化学烟雾的主要污染物及其浓度的日变化规律 (5) 2 光化学烟雾的形成机理 2.1 光化学烟雾的反应机制 (8) 2.2 光化学烟雾的形成过程 (10) 2.3 光化学烟雾的形成条件 (10) 3 光化学烟雾的危害 (11) 4 光化学烟雾的控制 (13) 5 结论 (15) 6 参考文献 (15) 摘要 光化学烟雾是大气污染之一，对人、植物等产生了极大的危害,阻碍了人类现代文明的发展。本文将介绍光化学烟雾对人、植物、材料的危害，并列举了一些国际重大的光化学烟雾造成的危害，而形成机理则从引发反应、基传递反应和平共处五项原则终止反应三个过程来解释说明，简单描述光化学烟雾形成的必要条件、来源及污染物的浓度随时间变化趋势。最后，本文对光化学烟雾提出了可行性的防治措施，如控制污染源、采用散发阻化剂、减少2 NO与 NO的污染、控制大气中的X 烃类浓度比提高人民群众环境保护意识。 关键词：光化学污染光化学烟雾机理 ABSTRACT Photochemical smog air pollution is one of the to people, and plants produce great harm, the human obstacles to the development of modern civilization. The paper will describe photochemical smog to people, plants, hazardous materials, He cited a number of major international photochemical smog caused harm, and the trigger mechanism from the reaction - transfer reaction termination of the five principles of peaceful coexistence
光化学烟雾 一、大气中的碳氢化合物 大气中的碳氢化合物通常是指C1—C8可挥发的所有碳氢化合物，又称烃类。碳氢化合物在大气中CH4约占80—85％。甲烷是一种重要温室气体，碳氢化合物作为形成光化学烟雾的前体物而引起人们的广泛关注。 ⒈甲烷（CH4） 甲烷主要来源于厌氧细菌的发酵过程（牲畜），自然界的淹水土体，如水稻田底有机质的分解、原油和天然气的泄漏都会释放出相当量的CH4。这其中以水稻田的排放量为最大，按1986年有关材料报道，水稻田的年排放量为70～170×106t／a。我国水稻田面积约占全球稻田的1／3，因而是甲烷产生的很大源。 ⒉非甲烷烃 非甲烷的天然源：非甲烷烃种类很多，因来源而异。其中排放量最大的是由自然界植物释放的萜烯类化合物，约占非甲烷烃总量的65％。（资料来源，刘培桐，环境学概论）非甲烷烃的人为源：主要来自汽车尾气、燃料燃烧、有机溶剂的挥发、石油炼制和运输等。 二、碳氢化合物在大气中的迁移转化（以烷烃为例） ⒈烷烃与OH·基和氧原子O·的反应： RH（烷）＋OH·→R·（烷基）+H2O RH（烷）＋O·→R·（烷基）+HO· R·＋O2→RO2·（过氧烷基）（NO+RO2·→RO·+NO2） RO·＋O2→HO2·＋RCHO（醛） 上述烷烃所发生的两种氧化反应中，经氢原子的摘除反应所产生的烷基R·与空气中的氧气O2结合生产RO2·，它可以将NO氧化成NO2，并产生RO·，O2还可以从RO·中再摘除一个H·，最终生成HO2·和一个相对稳定的产物醛或酮。 ⒉甲烷的氧化反应： CH4＋OH·→CH3·＋H2O CH4＋O·→CH3·＋HO· 生成的CH3·与空气中的O2结合： CH3·＋O2→CH3O2· 由于大气中的O·主要来源于O3的光解，通过上述反应CH4不断消耗O·，可导致臭氧层损耗。同时生成的CH3O2·是一种强氧化的自由基，它可将NO氧化成NO2：CH3O2·（过氧烷基）＋NO→CH3O·（烷氧基）＋NO2 CH3O·（烷氧基）＋NO2→CH3ONO2（亚硝酸酯）（不稳定，极易光解） CH3O·（烷氧基）＋O2→HO2·（超氧酸）＋HCHO（甲醛） ⒊乙烷的氧化反应： C2H6+HO·→C2H5·+H2O C2H5·+ O2→C2H5O2· C2H5O2·+ NO→C2H5O·+ NO2 C2H5O·+ O2→CH3CHO+ HO2· 进入大气的烷烃与自由基反应，生成了更多的自由基，大量高氧化性自由基可与O3的氧化反应竞争，使NO向NO2迅速转化，使得O3在大气中积累。 三、光化学烟雾 ⒈关于光化学烟雾 上世纪40年代，在美国洛山矶发生光化学烟雾，首次出现了这种污染。50年代初，美国加州大学生物有机化学教授哈根-施密特确定了空气中的刺激性气体为臭氧，并首次提出了有关烟雾形成的理论。他认为洛山矶烟雾是由南加利福尼亚的强光引发了大气中存在的碳氢化合物和氮氧化物之间的化学反应造成的，并认为城市大气中，碳氢化合物和氮氧化物主要来源于汽车尾气。因此，这种含有氮氧化物和烃类的大气，在阳光中紫外线照射下发生反应所产生的产物及反应物的混合物被称为光化学烟雾。
附：世界八大公害事件 八大公害事件：是指在世界范围内，由于环境污染而造成的八次较大的轰动世界的公害事件。 时间范围是20世纪30 —60年代 1、事件名称：马斯河谷烟雾事件 发生时间：1930年12月1日——5日 发生地点：比利时马斯河工业区 由于该工业区处于狭窄的河谷中，即马斯峡谷的列日镇和于伊镇之间，两侧山高约90米。许多重型工厂分布在那里，包括炼焦、炼钢、电力、玻璃、炼锌、硫酸、化肥等工厂，还有石灰窑炉。12月1～5日时值隆冬，大雾笼罩了整个比利时大地。由于该工业区位于狭长的河谷地带，发生气温逆转，大雾像一层厚厚的棉被覆盖在整个工业区的上空，工厂排出的有害气体在近地层积累，无法扩散，二氧化硫的浓度也高得惊人。3日这一天雾最大，加上工业区内人烟稠密，整个河谷地区的居民有几千人生起病来。病人的症状表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一星期内，有60多人死亡，其中以原先患有心脏病和肺病的人死亡率最高。与此同时，许多家畜也患了类似病症，死亡的也不少。据推测，事件发生期间，大气中的二氧伦硫浓度竟高达25～100毫克/立方米，空气中还含有有害的氟化物。专家们在事后进行分析认为，此次污染事件，几种有害气体与煤烟、粉尘同时对人体产生了毒害。 比利时马斯河谷烟雾事件是世界有名的公害事件之一，1930年12月1～5日发生在比利时马斯河谷工作区。在比利时境内沿马斯河24公里长的一段河谷地带，即马斯峡谷的列日镇和于伊镇之间，两侧山高约90米。许多重型工厂分布在河谷上，包括炼焦、炼钢、电力、玻璃、炼锌、硫酸、化肥等工厂，还有石灰窑炉。 1930年12月1日开始，整个比利时由于气候反常变化被大雾覆盖。在马斯河谷还出现逆温层，雾层尤其浓厚。在这种气候反常变化的第3天，这一河谷地段的居民有几千人呼吸道发病，有63人死亡，为同期正常死亡人数的10.5倍。发病者包括不同年龄的男女，症状是：流泪、喉痛、声嘶、咳嗽、呼吸短促、胸口窒闷、恶心、呕吐。咳嗽与呼吸短促是主要发病症状。死者大多是年老和有慢性心脏病与肺病的患者。尸体解剖结果证实：刺激性化学物质损害呼吸道内壁是致死的原因。其他组织与器官没有毒物效应。 事件发生以后，虽然有关部门立即进行了调查，但一时不能确证致害物质。有人认为是氟化物，有人认为是硫的氧化物，其说不一。以后，又对当地排入大气的各种气体和烟雾进行了研究分析，排除了氟化物致毒的可能性，认为硫的氧化物——二氧化硫气体和三氧化硫烟雾的混合物是主要致害的物质。据推测，事件发生时工厂排出有害气体在近地表层积累。据费克特博士在1931年对这一事件所写的报告，推测大气中二氧化硫的浓度约为25～100毫克/立方米（9～37微克）。空气中存在的氧化氮和金属氧化物微粒等污染物会加速二氧化硫向三氧化硫转化，加剧对人体的刺激作用。而且一般认为是具有生理惰性的烟雾，通过把刺激性气体带进肺部深处，也起了一定的致病作用。 在马斯河谷烟雾事件中，地形和气候扮演了重要角色。从地形上看，该地区是一狭窄的盆地；气候反常出现的持续逆温和大雾，使得工业排放的污染物在河谷地区的大气中积累到有毒级的浓度。该地区过去有过类似的气候反常变化，但为时都很短，后果不严重。如1911年的发病情况下这次相似，但没有造成死亡。 值得注意的是，马斯河谷事件发生后的第二年即有人指出：“如果这一现象在伦敦发生，伦敦公务局可能要对3200人的突然死亡负责”。这话不幸言中。22年后，伦敦果然发生了4000人死亡的严重烟雾事件。这也说明造成以后各次烟雾事件的某些因素是具有共同性
巩固练习 完成下列化学方程式 1、铝与氢氧化钠溶液反应 2、氧化铝与硫酸的反应 3、氧化铝与烧碱的反应 4、氢氧化铝与盐酸的反应 5、氢氧化铝与苛性钠的反应 6、实验室制备氢氧化铝 7、氧化铁与硫酸的反应 8、氢氧化亚铁与硫酸的反应9、氯化铁中加入铁粉 10、氯化铁中加入铜粉 11、氯化亚铁中滴加氯水 12、铜与浓硝酸的反应 13、铜与稀硝酸的反应 1、二氧化硅与氢氟酸反应 2、二氧化硅与生石灰（CaO）反应 3、实验室制备氯气 二氧化硫与生石灰的反应 4、工业合成氨 5、碳酸氢铵受热分解 6、实验室制备氨气 7、铜与浓硫酸的反应 8、C与浓硫酸的反应 （一）化学基本概念 1、化合物：组成中含有不同种元素的纯净物叫化合物。如：CO 2、NaCl、H2O都是化合物 2、单质：有同种元素组成的纯净物叫单质。如：Fe、H2、N2都是单质 3、分子是由原子构成的 4、化合价：化合价是用来表示元素的原子之间相互化合时的数目。它有正价和负价之分。
规律 (1)金属元素与非金属元素化合时，金属元素显正价，非金属元素显负价 (2)氢元素通常显+1价，氧元素通常显—2价。 (3)在化合物中元素化合价的代数和为0 (4)在单质里，元素的化合价为0 5、化学式：用元素符号表示物质组成的式子，叫做化学式。如O2、H2O、CO2、KClO3等 化学式的含义(以H2O 为例)： ①表示一种物质：水这种物质 ②表示这种物质的元素组成：水有氢氧两种元素 ③表示这种物质的一个分子：一个水分子 ④表示这种物质的一个分子的构成：一个水分子有2个氢原子和1个氧原子构成 【练习】：1、试写出下列物质的化学式 氯化钠硝酸氧化铝氯化铝氢氧化铝氨气 过氧化氢过氧化钠氯化亚铁硫酸钠碳酸氢钠硅酸钠2、下列化学用语与含义不相符的是( ) A．AlCl 3——氯化铝 B．Ca2＋——钙离子 C．2 O——2个氧元素 D．2H 2 O——2个水分子 3、氯化钴(CoCl2)试纸常用来检验水是否存在，其中钴(Co)元素的化合价是( ) A．＋2 B．＋1 C．－2 D．－1 4、下列含氮化合物中，氮元素的化合价为＋3价的是（） A．NO B．NH 3 C．HNO 3 D．HNO 2 【解析】：由于氢元素通常显＋1价，氧元素通常显－2价，根据化合物中正负化合价的代数和为0，可判断NO中氮元素化合价是＋2，NH3中氮元素化合价是－3，HNO3中氮元素化合价是＋5，HNO2中氮元素化合价是＋3。 5、写出下列常考的离子 氢氧根离子（）硫酸根离子（）亚硫酸根离子（） 硝酸根离子（）硅酸根离子（）氯离子（）碳酸根离子（） 碳酸氢根离子（）铵根离子（）三价铁离子（）亚铁离子（） 高锰酸根离子（） 常见的酸与酸跟 （二）、物质的分类之酸碱盐 一、酸 1、酸是一类化合物的统称。酸在化学中狭义的定义是：在水溶液中电离出的阳离子全部都是氢离子的化合物，25℃时，其稀溶液的pH值小于7。这类物质大部分易溶于水中，少部分如硅酸（）难溶于水。 常见的酸主要有 碳酸H2CO3 磷酸H3PO4 盐酸HCl 硝酸HNO3 氢硫酸H2S 氢溴酸HBr 氢氟酸HF 亚硫酸H2SO3 氢碘酸HI 硅酸H2SiO3 硫酸H2SO4
洛杉矾位于美国西南海岸，西面临海，三面环山，是个阳光明媚，气候温暖，风景宜人的地方。早期金矿、石油和运河的开发，加之得天独厚的地理位置，使它很快成为了一个商业、旅游业都很发达的港口城市。洛杉矾市很快就变得空前繁荣，著名的电影业中心好莱坞和美国第一个“迪斯尼乐园”都建在了这里。城市的繁荣又使洛杉矾人口剧增。白天，纵横交错的城市高速公路上拥挤着数百万辆汽车，整个城市仿佛一个庞大的蚁穴。 然而好景不长，从40年代初开始，人们就发现这座城市一改以往的温柔，变得“疯狂”起来。每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。仅19550－1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75％以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件——光化学烟雾污染事件。 光化学烟雾是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低、气温在24－32℃度的夏季晴天的中午或午后。汽车尾气中的烯烃类碳氢化合物和二氧化氮（NO2）被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后，会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的物质。这种化学反应被称为光化学反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾。 洛杉矾在40年代就拥有250万辆汽车，每天大约消耗1100吨汽油，排出1000多吨碳氢（CH）化合物，3O0多吨氮氧（NOx）化合物，700多吨一氧化碳（CO）。另外，还有炼油厂、供油站等其他石油燃烧排放，这些化合物被排放到阳光明媚的洛杉矶上空，不啻制造了一个毒烟雾工厂。 光化学烟雾可以说是工业发达、汽车拥挤的大城市的一个隐患。5O年代以来，世界上很多城市都木断发生过光化学烟雾事件。光化学烟雾的形成机理十分复杂，其主要污染物来自汽车尾气。因此，目前人们主要在改善城市交通结构、改进汽车燃料、安装汽车排气系统催化装置等方面做着积极的努力，以防患于未然。
光化学烟雾 关华高二化学第一单元《氮族元素》中提到NO和NO2是大气的污染物。而空气中的NO2是造成光化学烟雾的主要因素。 提起光化学烟雾，许多人也许还很陌生。其实，光化学烟雾是由碳氢化合物和氮氧化物在阳光紫外线的作用下，发生光化学和热化学反应后，产生的以臭氧为主的氧化剂及颗粒物混合物。在震惊世界的环境污染八大公害事件中，这类烟雾事件便占了5起，受害的人很多，影响的范围也很广。其中最有代表性的是美国洛杉矶光化学烟雾事件。 噩梦降临在1955年9月的几天里。严重的汽车尾气污染再加上气温偏高，洛杉矶光化学烟雾的浓度非常高，导致了几千人受害，两天之内就有400多名65岁以上老人死亡，相当于平时的3倍多。在洛杉矶发生烟雾事件期间，生长在郊区的蔬菜全部由绿变褐，无人敢吃；水果和农作物减产，大批树木落叶发黄，几万公顷的森林有1／4以上干枯而死。 光化学烟雾比酸雨更厉害。光化学烟雾不仅影响人的呼吸道功能，特别是损伤儿童的肺功能；引发胸疼、恶心、疲乏等症状。研究证明，臭氧是毒害植物的罪魁祸首。由于臭氧影响细胞的渗透性，可导致高产作物的高产性能消失，甚至使植物丧失遗传能力。美国植物因光化学烟雾污染，每一年减产达12％—13％，造成近1973亿美元的损失。另外，光化学烟雾还会促成酸雨形成，并使染料、绘画褪色，橡胶制品老化，建筑物和机器受腐蚀等。 通过对光化学烟雾形成的模拟实验，已经初步明确在碳氢化合物和氮氧化物的相互作用方面主要有以下过程： 1、污染空气中NO2的光解是光化学烟雾形成的起始反应。当来自太阳光的光子激发NO2分解成NO和氧原子时,光化学烟雾的循环便开始了。 NO2(g)+能量→NO(g)+O(g) O2(g)+O(g) → O3(g) 2、碳氢化合物被HO、O等自由基和臭氧氧化，导致醛、酮、醇、酸等产物以及重要的中间产物RO2、HO2、RCO等自由基的生成。 3、过氧自由基引起NO向NO2的转化，并导致O3和PAN等的生成。
世界环境污染八大公害事件 马斯河谷事件 主要污染物：烟尘及二氧化硫 中毒情况：几千人中毒，60人死亡 发生时间及地点：1930年发生在比利时马斯河谷 致害原因：二氧化硫进入肺部 洛杉矶光化学烟雾事件 主要污染物：光化学烟雾 中毒情况：大多数居民患病，65岁以上老人死亡400人 发生时间及地点：1943年5—10月发生在美国洛杉矶市 致害原因：石油工业排出的废气和汽车尾气在强大阳光作用下产生的光化学烟雾多诺拉烟雾事件 主要污染物：烟雾及二氧化硫 中毒情况：四天内43%的居民患病，20余人死亡 发生时间及地点：1948年10月发生在美国多诺拉镇 致害原因：二氧化硫、三氧化硫等硫化物附着在烟尘上，被人吸入肺部 伦敦烟雾事件 主要污染物：烟尘及二氧化硫 中毒情况：四天内死亡4000人 发生时间及地点：1952年12月发生在英国伦敦 致害原因：硫化物和烟尘生成气溶胶被人吸入肺部 水俣事件 主要污染物：甲基汞 中毒情况：截至1972年有近200人患病，50余人死亡，20多个婴二生出来神经受损 发生时间及地点：1953年—1961年发生在日本九州南部熊本县水俣镇 致害原因：工厂含甲基汞的废水排入水俣湾使海鱼体内含甲基汞，当地居民食鱼而中毒 四日事件 主要污染物：二氧化硫、煤尘等 中毒情况：500多人患哮喘病，有30余人死亡 发生时间及地点：1955年发生在日本四日市 致害原因：烟尘及二氧化硫被人吸入肺部 米糠油事件 主要污染物：多氯联苯 中毒情况：受害者达万人以上，死亡近20人 发生时间及地点：1968年发生在日本九州爱知县等23个县府 致害原因：食用含多氯联苯的米糠油 富山事件（骨痛病） 主要污染物：镉 中毒情况：截至1968年有300人患病，有100多人死亡
高中化学基本概念复习 纯净物与混合物：只含一种物质的物质为纯净物，反之为混合物。 单质与化合物：只含一种元素的纯净物为单质，反之为化合物。 氧化物：只含两种元素，并且其中一种元素是氧元素的化合物。 酸性氧化物与碱性氧化物：酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物，大多为非金属氧化物，如CO2、SO2等；碱性氧化物是指能与酸反应生成盐和水的氧化物，大多为金属氧化物，如CuO、MgO等。Na2O2是过氧化物，不是碱性氧化物，Al2O3是两性氧化物。 酸酐：酸酐是指酸脱水之后形成的物质。无机酸的酸酐多为非金属氧化物（少数为金属氧化物），有机酸的酸酐不是氧化物。 电解质与非电解质：电解质是指在水溶液中或者在熔融状态下导电的化合物，在这两种状态下都不导电的化合物为非电解质；单质既不是电解质，也不是非电解质。 强电解质与弱电解质：溶解时能完全电离的电解质，包括强酸、强碱和盐；不能全部电离的电解质就是弱电解质，包括弱酸、弱碱和水。强电解质和弱电解质的判断标准是其溶解时的电离程度，和溶解度无关。 胶体：胶体是指分散质尺寸介于1~100纳米的分散系（混合物）。 胶体与溶液的本质区别是分散质尺寸的大小不同； 区分胶体与溶液的方法之一是丁达尔现象（效应）； 胶体能透过虑纸，但不能通过半透膜；微观粒子都有布朗运动现象； 常见的胶体有：鸡蛋清、淀粉溶液、豆腐（属于凝胶）、生活中的空气等。 共价化合物与离子化合物：只含共价键的化合物为共价化合物（主要是非金属与非金属形成 的物质，AlCl3也是共价化合物），包括非金属的氢化物和氧化物、 酸，大多数有机物； 只要含有离子键的化合物就是离子化合物。主要为非金属与金属 形成的物质，包括含有金属的碱、盐和金属氧化物 极性分子与非极性分子：极性分子是指分子中正负电荷中心不能够重合的分子（如H2O、NH3、HCl等），正负电荷中心能够重合的就是非极性分子（如CO2、CH4等）。 极性共价键与非极性共价键：同种元素形成的共价键就属于非极性共价键，不同元素形成的共价键就属于极性共价键。 晶体的分类：根据构成物质的微观粒子，将晶体分为分子晶体（由分子构成）、原子晶体（由非金属原子构成）、离子晶体（离子构成）、金属晶体（金属原子构成）；一般来说，原子晶体的熔沸点最高，离子晶体和原子晶体次之，分子晶体的熔沸点最低。 工业上的三酸两碱：H2SO4、HCl、HNO3、NaOH、Na2CO3。 工业上的两个标志：硫酸的年产量是衡量一个国家整个化工行业发达与否的标志，乙烯的年产量是衡量一个国家石油化工行业发达与否的标志。 大气污染物：SO2、NO x、PM2.5、O3等。甲醛不是大气污染物，是室内污染物。 同素异形体：同种元素的不同单质互称为同素异形体，如：O2与O3、石墨与金刚石。 同位素：同种元素的不同核素（原子）互称为同位素，即质子数相同，种子数不同的原子互称为同位素，如：12C与14C，16O与18O。 同系物：结构相似，分子组成相差n个CH2的有机物互称为同系物。满足同系物的条件有二：分子组成要相差n个CH2 ；结构要相似（官能团相同）。如：乙烯和丙烯互为同系物，但C2H4与C3H6不是同系物的关系（C3H6有可能是环丙烷）。
高中化学知识点总结：物质的组成、性质和分类 （一）掌握基本概念 1．分子 分子是能够独立存在并保持物质化学性质的一种微粒。 （1）分子同原子、离子一样是构成物质的基本微粒． （2）按组成分子的原子个数可分为： 单原子分子如：He、Ne、Ar、Kr… 双原子分子如：O2、H2、HCl、NO… 多原子分子如：H2O、P4、C6H12O6… 2．原子 原子是化学变化中的最小微粒。确切地说，在化学反应中原子核不变，只有核外电子发生变化。 （1）原子是组成某些物质（如金刚石、晶体硅、二氧化硅等原子晶体）和分子的基本微粒。 （2）原子是由原子核（中子、质子）和核外电子构成的。 3．离子 离子是指带电荷的原子或原子团。 （1）离子可分为： 阳离子：Li+、Na+、H+、NH4+… 阴离子：Cl–、O2–、OH–、SO42–… （2）存在离子的物质： ①离子化合物中：NaCl、CaCl2、Na2SO4… ②电解质溶液中：盐酸、NaOH溶液… ③金属晶体中：钠、铁、钾、铜… 4．元素 元素是具有相同核电荷数（即质子数）的同—类原子的总称。 （1）元素与物质、分子、原子的区别与联系：物质是由元素组成的（宏观看）；物质是由分子、原子或离子构成的（微观看）。 （2）某些元素可以形成不同的单质（性质、结构不同）—同素异形体。 （3）各种元素在地壳中的质量分数各不相同，占前五位的依次是：O、Si、Al、Fe、Ca。5．同位素 是指同一元素不同核素之间互称同位素，即具有相同质子数，不同中子数的同一类原子互称同位素。如H有三种同位素：11H、21H、31H（氕、氘、氚）。 6．核素 核素是具有特定质量数、原子序数和核能态，而且其寿命足以被观察的一类原子。 （1）同种元素、可以有若干种不同的核素—同位素。 （2）同一种元素的各种核素尽管中子数不同，但它们的质子数和电子数相同。核外电子排布相同，因而它们的化学性质几乎是相同的。 7．原子团 原子团是指多个原子结合成的集体，在许多反应中，原子团作为一个集体参加反应。原子团有几下几种类型：根（如SO42-、OHˉ、CH3COOˉ等）、官能团（有机物分子中能反映物质特殊性质的原子团，如—OH、—NO2、—COOH等）、游离基（又称自由基、具有不成价电子的原子团，如甲基游离基·CH3）。
校本教材 五常高级中学 赵玉群
一、光化学烟雾 大气中的HC和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)。 这种洛杉矶型烟雾是由汽车的尾气所引起，而日光在其中起了重要作用： 2NO(g)+O2(g)→2NO2(g) O(g)+O2(g)→O3(g) NO2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(O3)，O3是一种强氧化剂，O3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，NO2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，NO2的分解，O3和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。O3，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。O3，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N2，烃可转化成CO2和H2O。
震惊世界的八大公害事件： 1、马斯河谷事件：1930年12月1～5日比利时马斯河谷工业区 比利时马斯河谷工业区。在这个狭窄的河谷里有炼油厂、金属厂、玻璃厂等许多工厂。 12月1日到5日的几天里，河谷上空出现了很强的逆温层，致使13个大烟囱排出的烟尘无法扩散，大量有害气体积累在近地大气层，对人体造成严重伤害。三天后有人发病，症状表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一周内有60多人死亡，几千人患呼吸道疾病，许多家禽死亡。心脏病、肺病患者死亡率最高。这是本世纪最早记录的公害事件。 2、多诺拉事件： 1948年10月26～31日美国宾夕法尼亚洲多诺拉镇地处河谷，工厂林立，有许多大型炼铁厂、炼锌厂和硫酸厂。10月最后一个星期大部分地区受反报旋和逆温控制，加上26至30日持续有雾，使大气污染物在近地层积累。二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合是致害因素，全城14000人中发病者5911人，占全镇人口43％。症状是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、头痛、肢体酸乏、呕吐、腹泻，死亡17人。 3、洛杉矶光化学烟雾事件：40年代初期美国洛杉矶市 美国西海岸的洛杉矶市。该市三面环山，处于50公里长的盆地中，高速公路纵横交错。 全市250多万辆汽车每天消耗汽油约1100吨，向大气排放1000多吨碳氢（CH）化合物，300多吨氮氧（NOx）化合物，700多吨一氧化碳（CO）。汽车排出的废气在阳光的照射下，形成以臭氧为主的淡蓝色光化学烟雾，刺激人的眼、鼻、喉，引起眼病、喉炎和头痛。1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学烟雾事件，前者使400多位65岁以上的老人因五官中毒、呼吸衰竭而死，后者使全市四分之三的人患红眼病。 4、伦敦烟雾事件：1952年12月5～8日英国伦敦市 12月5至8日，地处泰晤士河河谷地带的伦敦城市上空处于高压中心，一连几日无风，风速表读数为零。大雾笼罩着伦敦城，又值城市冬季大量燃煤，排放的煤烟粉尘在无风状态下蓄积不散，烟和湿气积聚在大气层中，致使城市上空连续四五天烟雾弥漫，能见度极低。飞机被迫取消航班，汽车即便白天行驶也须打开车灯，行人走路都极为困难，只能沿着人行道摸索前行。由于大气中的污染物不断积蓄，不能扩散，许多人都感到呼吸困难，眼睛刺痛，流泪不止。伦敦医院由于呼吸道疾病患者剧增而一时爆满，伦敦城内到处都可以听到咳嗽声。仅仅4天时间，死亡人数达4000多人。2个月后，又有8O00多人陆续丧生。 5、四日市哮喘事件：1961年日本四日市 本四日市位于日本东部伊势湾海岸，由于交通方便，自1955年第一座炼油厂建成后，逐步发展成为一个“石油联合企业城”。石油化工业和工业燃烧重油排放的废气严重污染了大气，天空终年烟雾弥漫，全市平均每月每平方千米降尘量为14吨（最多达30吨），大气二氧化硫含量浓度超过标准5—6倍，大气中烟雾厚达500米，其中漂浮着多种有毒有害气体和金属粉尘，很多人出现头疼、咽喉疼、眼睛疼、呕吐等症状，患哮喘病的人剧增。1964年，该市有3无烟雾不散，致使一些哮喘病患者痛苦死去。1967年，又有一些哮喘病患者因不堪忍受疾病的折磨而自杀。1970年，哮喘病患者人数达500多人。1972年，达817人，死