光化学烟雾

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。

光化学烟雾摘要：环境问题是当今世界共同面临的社会问题，主要包括环境污染和生态污染，研究说明，光化学污染引起的环境污染尤为严重。

光化学烟雾的主要伤害是眼睛和黏膜受到刺激、头痛、呼吸障碍【1】。

本文概述了光化学烟雾的形成、危害、防治措施。

关键词：光化学烟雾危害防治措施1 光化学烟雾概念光化学烟雾是由各种燃烧设备，特别是汽车排出废气中的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物，在空气中经太〔紫外光〕照射后，各种污染物之间发生相应反响，生成臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸脂等二次污染物，它们在大气中是一种具有刺激性的浅蓝色烟雾〔其中有气体污染物，也有气溶胶〕，称为光化学烟雾。

2 光化学烟雾事件1955年洛杉矶发生了一场严重的光化学烟雾污染事件，使当地65岁以上近400人死亡，一般人的眼睛，鼻子，喉咙，气管，和肺部的粘膜都受到刺激，出现红肿，流泪，喉痛，胸痛和呼吸衰竭乃至思维紊乱，肺水肿等现象，家畜也同时患病，橡胶制品老化，汽车和飞机的正常运行都严重受阻，郊区的玉米、蜜柑、烟草、葡萄等作物与林木受到不同程度的危害，仅葡萄一项就减产30%，65000公顷的松林约62%受害，29%枯槁。

光化学烟雾是由汽车、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，在的作用下发生化学反响，生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯〔PAN〕等二次污染物，参与光化学反响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。

光化学烟雾的成分非常复杂，但是对动物、植物和材料有害的是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。

人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。

植物受到臭氧的损害，开场时表皮褪色，呈蜡质状，经过一段时间后色素发生变化，叶片上出现红褐色斑点。

PAN使叶子反面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。

臭氧、PAN等还能造成橡胶制品的老化、脆裂，使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。

光化学烟雾Last revision on 21 December 2020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）+H2ORH（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·＋H2OCH4＋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。

【化学知识点】光化学烟雾的主要成分是光化学烟雾的主要成分是臭氧、醛类、过氧乙酰基硝酸酯、烷基硝酸盐、酮等一系列氧化剂。

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（NOx）等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生光化学反应生成二次污染物，后与一次污染物混合所形成的有害浅蓝色烟雾。

大气中的有机物和氮氧化物等污染物，在阳光作用下形成的一种有害混合烟雾。

其有特殊气味、刺激眼睛、伤害植物和使大气能见度降低。

刺激眼睛是光化烟雾的明显征象，刺激的大小则反映光化烟雾的强弱。

光化烟雾的形成过程十分复杂，无机和有机化合物都参加了反应，无机化合物为数不多，无机化合物的反应已经明确，有机化合物为数众多，反应相当复杂。

目前可以肯定的是，在对流层可见太阳光作用下引起的光化烟雾，参加反应的污染物主要是二氧化氮、一氧化氮、一氧化碳和碳氢化合物等，它们是由汽车、炼油工业、石油化学工业排出的一次污染物，还有臭氧、过氧乙酰硝酸酯PAN、醛等二次污染物。

光化学烟雾是由汽车和工厂烟囱排出的氮氧化物和碳化氢，经太阳光紫外线照射而生成的一种毒性很大而且不同于一般煤烟废气的浅蓝色烟雾。

颗粒物成分：大气灰霾存在大量含氮有机颗粒物。

经过源解析技术，这些包括含氮有机颗粒物在内的有机物被识别出了4类有机组分：氧化型有机颗粒物、油烟型有机物、氮富集有机物、烃类有机颗粒物。

颗粒物里面的有机物种类有多种，包括含氮的有机物。

有机物占PM2.5质量浓度的20%—60%，能识别出大约200多种有机化合物，主要物种有脱氧单糖苷、正构烷烃、正构烷酸、多环芳烃以及其它多种源的示踪物。

大气颗粒物中有机物通常分为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯等。

过氧乙酰硝酸酯又称过氧乙酰硝酸盐，是光化学烟雾的主要组分，为强氧化剂，常温下为气体，易分解生成硝酸甲酯（CH3ONO2）、二氧化氮（NO2）、硝酸（HNO3）等。

大气中PAN浓度的水平是衡量光化学烟雾污染程度的重要指标之一。

光化学烟雾摘要光化学烟雾也称光化烟雾。

碳氢化合物及氮氧化合物污染的大气，人类活动对自然环境的影响日益加剧，引起一系列大气污染问题。

光化学烟雾就属于之一，对人体健康和植物生长等有严重危害。

概述【光化学烟雾】()也称光化烟雾。

碳氢化合物及氮氧化合物污染的大气，在太阳紫外线照射下以及其他适宜的气象条件下，发生一系列光化学反应而形成的烟雾。

光化学烟雾具有光化学氧化型大气污染的各种典型特征，即大气中氧化剂浓度增高，使人产生眼、鼻、喉的刺激症状，引起红眼病，造成农作物和其他植物的损害以及降低大气的能见度。

今后随着工业发展，汽车数目的增多，以及其他燃烧过程中使用石油的不断增长，光化学氧化型大气污染将成为城市空气污染的一个严重问题。

城市中的光化学烟幕由于光化学烟雾的出现，一股将大气污染区分为两种类型，即“还原型”大气污染及“氧化型”大气污染。

“还原型”大气污染又称为“伦敦型”大气污染或“煤炭型”大气污染。

“氧化型”大气污染又称为“洛杉矶型”大气污染或“石油型”大气污染。

这是以美国洛杉矶光化学烟雾污染为典型代表的一种大气污染。

光化学烟雾于1944年首次在美国洛杉矾市发生，其后在伦敦等大城市观测到。

它是在大气层结稳定(不利于污染物扩散稀释)、气温较高( 24-32℃)和阳光充分的特定天气条件下才能形成，多出现在夏季。

光化学烟雾对人类健康危害极大。

形成的条件光化学烟雾形成的最根本的先决条件是空气中高浓度碳氢化合物和氮氧化合物的存在。

光化学烟幕的形成根据这些前体物排放源的不同，大致可分为城市型光化学烟雾、工业区型光化学烟雾和区域型光化学烟雾。

城市型光化学烟雾多见于人口密集的较大城市及其下风向，主要由大城市内居民以及工业源排放引起。

工业区型光化学烟雾多见于大型工业排放源(例如火电厂、炼油厂、化工厂等)下风向地区，光化学前体物主要来自上风向工业排放源。

区域性光化学烟雾多见于人口密集和工业发达的城市群和城乡复合体构成的较大区域。

光化学烟雾的概念及形成条件
光化学烟雾指的是一种由光化学反应形成的大气污染物。

在大气中，光化学反应是指太阳光照射下，空气中的氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）进行一系列复杂的反应，产生一系列有害的化学物质，如臭氧（O3）、过氧化氮
（NO2）和有机过氧物（RO2）。

这些化学物质可以与细颗粒物（PM2.5）等物质结合形成光化学烟雾。

光化学烟雾的形成需要满足以下条件：
1. 充足的光照：太阳光照射是光化学反应的驱动力，没有充足的光照条件，光化学烟雾的形成会受到限制。

2. 适度的温度：较高的温度有助于加速光化学反应的进行。

3. 大气中存在NOx和VOCs：NOx和VOCs是光化学反应的原料，没有充足的NOx和VOCs，光化学烟雾的形成会受到限制。

4. 缺乏光化学物质的消除机制：如果大气中存在能够迅速消除光化学物质的物质，如水汽或其他氧化剂，光化学反应的物质生成速率会受到抑制，从而限制光化学烟雾的形成。

总的来说，光化学烟雾是太阳光照射下，大气中的氮氧化物和挥发性有机物进行光化学反应形成的一系列有害化学物质。

光化学烟雾的形成需要光照、适度的温度、充分的NOx和VOCs，并且缺乏光化学物质的消除机制。

光化学烟雾简介光化学烟雾简介光化学烟雾是20世纪中期在工业上广泛使用的一种含有光敏剂的有机溶剂。

它与氯氟烃类化合物或含氯氟烃类混合物所形成的烟雾，通称为光化学烟雾，其化学组分主要为烃类混合物。

光化学烟雾（ photochemilycus haze），是一种混合物，主要成分为氯氟烃类和含卤素有机物。

它可以随大气气流向上输送到平流层，然后再随大气环流经过水域，在受到光照射时与大气中的氧原子和水分子结合而形成臭氧（ o）。

臭氧能强烈吸收紫外线，使其转化为热能或使原子氧转化为活性很高的自由基。

自由基会破坏包括dna在内的各种生物大分子，产生很强的光化学反应。

随后产生的羟基自由基，可使细胞内的蛋白质和核酸等高分子聚合物交联、断裂，引起变性、坏死；可使细胞膜受损，产生脂质过氧化物；可使细胞质中的蛋白变性，酶失活，从而导致多种生物化学反应障碍，最终造成细胞死亡。

它还可使树叶凋落，果实和农作物提早成熟，造成经济损失。

1、光化学烟雾是由于含氯氟烃类物质的大量使用，这些化学物质可被大气的阳光紫外线辐射分解，并在大气层中迅速地传播，对人体和动植物造成危害的现象。

2、光化学烟雾污染源：①氯氟烃类物质的广泛使用，氯氟烃是指含有氯原子的一系列烃类化合物的总称。

②含卤素有机物质的不断发展。

3、光化学烟雾污染途径：①直接的有害作用，如氯氟烃类物质及其混合物能使大气臭氧含量增加，臭氧是一种强氧化剂，它能使烟雾中物质起化学反应，产生一些低级烷烃类和低级烯烃类，其结果导致了光化学烟雾的产生；②间接的有害作用，即生产过程中形成的大量废水、废气以及汽车尾气中的一些污染物等会对环境造成污染，这些污染物在大气中的长期存留，也会起到一定的促进光化学烟雾形成的作用。

4、防治措施：减少光化学烟雾污染应从两个方面着手。

第一，要大力开发新型环保型的氯氟烃代用品，如二氯二氟甲烷、二氟一氯甲烷、三氟甲烷、四氟乙烯等。

第二，应尽快制订氯氟烃类物质的排放标准。

光化学烟雾汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在阳光作用下发生化学反应，生成臭氧，它和大气中的其它成份结合就形成光化学烟雾各类反应及反应方程式1、污染空气中NO2的光解是光化学烟雾形成的起始反应。

（化学式：NO2==NO+O（条件为光照）O+O2==O32NO+O2==2NO2分析：2NO2（排放的）==2NO[（3）式中有用）]+2O[（2）式中有用）]（条件为光照）2O[（1）式中的O]+2O2（空气中的）==2O3（刺激性气体）2NO[（1）式中的NO]+O2==2NO2（生成NO2，开始继续反应）综合一下：3O2==2O3（光照，NO2））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。

光化学反应中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN等统称为光化学氧化剂，以臭氧为代表，所以光化学烟雾污染的标志是臭氧浓度的升高。

光化学烟雾的形成过程是很复杂的,通过实验室模拟研究,已初步弄清了它们的基本化学过程。

大体上为:（1）被污染空气中的NO2的光分解。

（2）在被污染的空气中同时存在着许多有机物，它们与空气中的O2、O3、NO2起反应,氧化成一系列有机物,生成烟雾。

(3)氧化过程中的中间产物导致NO向NO2转化,并导致有毒物质的产生。

光化学烟雾一般发生在大气相对湿度较低,气温为24℃～32℃的夏季晴天,污染的高峰出现在中午或稍后。

可能由于日光照射情况不同,光化学烟雾除显淡蓝色外,有时带紫色,有时带褐色光化学烟雾能在空气中远距离传播。

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)NO2是有毒、有刺激性气味的气体,O3是一种十分强的氧化剂,它是使植物在烟雾中受害的主要原因。

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C 1—C 8可挥发的所有碳氢化合物，又称烃类。

碳氢化合物在大气中CH 4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（CH 4）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CH 4。

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）+H 2O RH （烷）＋O ·→R ·（烷基）+HO ·R ·＋O 2→RO 2·（过氧烷基） （NO+RO 2·→RO ·+NO 2） RO ·＋O 2→HO 2·＋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O 2结合生产RO 2·，它可以将NO 氧化成NO 2，并产生RO ·，O 2还可以从RO ·中再摘除一个H ·，最终生成HO 2·和一个相对稳定的产物醛或酮。

⒉甲烷的氧化反应： CH 4＋OH ·→CH 3·＋H 2O CH 4＋O ·→CH 3·＋HO ·生成的CH 3·与空气中的O 2结合： CH 3·＋O 2→CH 3O 2·由于大气中的O ·主要来源于O 3的光解，通过上述反应CH 4不断消耗O ·，可导致臭氧层损耗。