光化学烟雾
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光化学烟雾特征烟雾是由燃烧物质产生的气体和固体颗粒所组成的空气悬浮物。
光化学烟雾是一种特殊类型的烟雾,其形成和组成物质与光化学反应密切相关。
光化学烟雾的特征主要表现在以下几个方面:一、产生源和组成物质:光化学烟雾的主要产生源是汽车尾气和工业废气等燃烧排放物。
这些排放物中含有大量的氮氧化物和挥发性有机物,当它们暴露在阳光下时,会发生光化学反应,生成光化学烟雾。
光化学烟雾的主要组成物质包括臭氧、二氧化氮、挥发性有机物和颗粒物等。
二、颜色和味道:光化学烟雾的颜色和味道与一般烟雾有所不同。
由于光化学反应产生的臭氧和二氧化氮等物质的存在,光化学烟雾呈现出淡黄色或棕色。
而一般烟雾通常呈现为灰色或黑色。
此外,光化学烟雾还具有一种特殊的刺激性气味,有些人形容为刺鼻、辛辣或草莓味。
三、空气质量影响:光化学烟雾对空气质量有着重要的影响。
光化学烟雾中的臭氧是一种强氧化剂,对呼吸系统和眼睛有刺激性。
长期暴露在高浓度的光化学烟雾环境中,容易引发哮喘、慢性支气管炎等呼吸系统疾病。
此外,光化学烟雾中的颗粒物也对空气质量造成严重影响,不仅可降低能见度,还可导致呼吸道感染和心血管疾病。
四、地理分布和季节性变化:光化学烟雾通常在大城市或工业区集中分布。
这是因为这些地区的燃烧排放物较多,光化学反应发生的条件较好。
此外,光化学烟雾也存在季节性变化,通常在夏季和秋季较为严重。
这是因为夏季阳光强烈,气温高,气象条件适宜光化学反应的发生。
五、防治措施:为了减少光化学烟雾对环境和人体健康的危害,应采取相应的防治措施。
首先,减少燃烧排放物的产生,提高车辆和工业设备的排放标准,推广清洁能源和高效燃烧技术。
其次,加强监测和预警系统的建设,及时掌握光化学烟雾的变化情况,采取相应的措施来保护公众健康。
另外,加强环境教育和宣传,提高公众对光化学烟雾的认识,鼓励人们采取环保行动,共同减少光化学烟雾的形成。
光化学烟雾是一种特殊类型的烟雾,其特征主要表现在产生源和组成物质、颜色和味道、空气质量影响、地理分布和季节性变化以及防治措施等方面。
光化学烟雾措施简介光化学烟雾措施是一种通过使用光化学反应消除烟雾的方法。
它利用光能将烟雾中的有害物质转化为无害物质,从而改善空气质量和保护人们的健康。
本文将介绍光化学烟雾措施的原理、应用以及相关研究领域。
原理光化学烟雾措施是基于光化学反应的原理。
光化学反应是指在光照下,分子之间发生的化学反应。
在光化学烟雾措施中,光能被用作激发剂,通过激发烟雾中的分子,使其发生光化学反应,进而转化为无害的物质。
典型的光化学烟雾措施中使用的激发剂是紫外线。
紫外线具有较高的能量,可以激发烟雾中的分子,引发光化学反应。
例如,烟雾中的有机物质在紫外线照射下可以发生光解反应,将有机物质分解为更简单的无害物质。
此外,紫外线还可以激发空气中的氧气形成活性氧,进一步氧化烟雾中的有害物质。
应用光化学烟雾措施在空气污染治理中具有广泛的应用。
以下是一些光化学烟雾措施应用的示例。
室内空气净化室内空气中常常存在各种有害物质,如挥发性有机物、甲醛等。
这些物质对人体健康具有潜在的威胁。
光化学烟雾措施可以通过利用紫外线激发有害物质的光化学反应,将室内空气中的有害物质转化为无害的物质,从而改善室内空气质量。
大气污染治理光化学烟雾措施也可以应用于大气污染治理。
通过在大气中设置紫外线辐射装置,可以将污染物转化为无害物质。
例如,使用光化学烟雾措施可以将烟囱排放的有害物质如二氧化硫转化为硫酸,随后与水蒸气结合形成硫酸雾。
硫酸雾在大气中与氨气结合形成硫酸铵颗粒,最终以降雨的方式排出。
汽车尾气净化汽车尾气是城市空气污染的主要来源之一。
使用光化学烟雾措施可以有效减少汽车尾气中的有害物质排放。
在汽车尾气处理装置中,通过设置紫外线辐射装置,可以将尾气中的氮氧化物和挥发性有机物转化为无害物质,从而减少空气污染。
目前研究领域光化学烟雾措施是一个活跃的研究领域,目前有许多相关的研究正在进行中。
以下是一些研究领域的示例。
光催化材料的研发光催化材料是实现光化学反应的关键材料。
光化学烟雾的日变化曲线
光化学烟雾的日变化曲线是指在一天内光化学烟雾浓度的变化趋势。
一般情况下,光化学烟雾的浓度会呈现出明显的日变化规律。
典型的日变化曲线一般呈现出两个高峰,分别出现在早晨和傍晚时段。
这是因为光化学烟雾的生成与空气中的污染物、气象条件以及太阳辐射等因素有关。
在早晨时段,太阳刚升起,光照强度逐渐增加,同时空气中的污染物也开始被太阳光激活。
这时,光化学反应加速,烟雾浓度迅速上升,达到一天中的第一个高峰。
随着日上高度的增加,光照强度逐渐增强,光化学反应加速,烟雾浓度逐渐达到最高峰。
通常在中午时段,烟雾浓度达到全天最高值。
随着下午时段太阳高度的下降,光照强度逐渐减弱,光化学反应逐渐减缓,烟雾浓度开始下降。
然而,在傍晚时段,由于尾气排放、工业废气等因素的加入,烟雾浓度会再次上升,达到一天中的第二个高峰。
随着太阳下山,光照强度减弱,光化学反应逐渐停止,烟雾浓度开始迅速下降。
直到夜晚,烟雾浓度降至最低点。
需要注意的是,光化学烟雾的日变化曲线受多种因素的影响,
如地理位置、气象条件和大气污染水平等。
因此,不同地区和不同季节的光化学烟雾的日变化曲线可能存在差异。
光化学烟雾的三要素光化学烟雾是指由发动机排出的一种烟雾悬浮物,它是由汽车尾气中的氮氧化物(NO x与有机物结合后形成的气溶胶,因其在光照下发生反应而得名。
研究表明,光化学烟雾是一种有害的有毒物质,能够通过气溶胶的形式进入各种生物体,对人体和环境有很大的影响。
光化学烟雾的三要素是氮氧化物(NO x、挥发性有机物(VOC)、光照。
1.氮氧化物(NO x氮氧化物(NO x是汽车尾气中的一种主要污染物,主要来源是发动机的燃烧过程中产生的氮气,在高温环境中会分解,形成氮氧化物。
氮氧化物是光化学烟雾形成的基础,它们可以和挥发性有机物(VOC)结合,在光照下形成气溶胶。
2.挥发性有机物(VOC)挥发性有机物(VOC)是指一类易于挥发、游离形式存在于空气中的有机物,也称为挥发性有机化合物(VOCs),它们在发动机燃烧过程中及尾气中都有很高的浓度。
由于它们的挥发性,可以被氮氧化物(NO x所吸收,在光照下形成光化学烟雾。
3.光照光照是发生光化学烟雾反应的必要条件,它们提供了光子能量,使氮氧化物(NO x与挥发性有机物(VOCs)结合,形成气溶胶。
当气溶胶暴露在日光或人造光的照射下时,它们会被高能量光子破坏,产生致癌物质,例如苯乙烯、甲苯等。
综上所述,光化学烟雾的三要素是氮氧化物(NO x、挥发性有机物(VOC)、光照,是人类活动中可能形成的有害污染物。
由于它们有毒性,会对人类健康和环境产生潜在的危害,因此需要采取措施改善空气质量,以减少光化学烟雾的形成。
政府可以出台相关法规,鼓励使用污染少的发动机,以控制来源污染:要求汽车在运行的过程中定期检查;推广替代能源的应用,如电动车;尽可能减少汽车的使用,如提倡骑自行车上下班。
同时,开发空气净化技术、空气污染控制技术,提高空气质量标准也是很有必要的。
此外,还要加强教育,加快推广污染防治知识,促进社会对环境保护的关注和参与。
总之,光化学烟雾的三要素是氮氧化物、挥发性有机物和光照,通过政府和社会的努力,有可能实现环境的持续发展和改善,为人类带来更多的健康和福祉。
简述光化学烟雾的形成过程烟雾是一种特殊的大气污染状态,是大量烟尘悬浮物的混合物,主要由炭黑、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等组成。
烟雾会导致城市气象条件恶化,增加空气污染强度。
直接危害人体健康,严重时可致死亡。
它的防治工作具有长期性和复杂性。
1。
简述光化学烟雾的形成过程及其危害。
光化学烟雾是指在阳光照射下,二氧化氮与挥发性有机化合物如烃类、醛类、酮类等,在太阳紫外线光束的作用下,经过光化学反应生成的二次污染物。
光化学烟雾的产生与汽车尾气排放、工业生产过程、家庭炉灶排放等多种因素有关,属于一种复杂的大气污染现象。
2。
简述臭氧对人体的危害。
臭氧(氧原子)又称三原子氧,是一种淡蓝色、有特殊腥味的气体。
臭氧是强氧化剂,能破坏细胞膜和线粒体膜,引起人体急性疾病。
臭氧对人体的危害主要是刺激和损害人体的呼吸道粘膜,使之发炎肿胀,造成分泌腺功能障碍,引起肺气肿,甚至发生肺水肿而死亡。
臭氧还能抑制人体内的新陈代谢过程,使人体各部分器官受到影响,促使皮肤上的小皱纹加深,使人出现衰老迹象。
臭氧在医学上主要用于消毒、灭菌、杀虫、麻醉、漂白,在食品、饮料、制药、生物、化工、军事等方面也广泛用于消毒、灭菌。
3。
简述酸雨的形成过程及危害。
酸雨(acid rain)是指pH小于5.6的雨雪降水。
它能溶解或者沉淀钙、镁等金属离子而显现为酸性。
二氧化氮对人体的危害不亚于烟尘,在世界范围内日益受到重视。
美国环保局把氮氧化物列为危害环境的10大污染物之一。
世界卫生组织将氮氧化物与空气中的其他成分相比较,确定了它的二级致癌物质,并且认为:长期接触低浓度的二氧化氮,可以引起人类和动物遗传物质的损伤。
二氧化氮的危害:在排放过程中,二氧化氮通常经三个途径产生:第一是燃料中未燃烧的含氮化合物在某些条件下可以分解出二氧化氮;第二是从煤、石油和天然气等燃料中释放出来的一氧化氮与过剩的氧结合后也可产生二氧化氮;第三是硝酸盐还原菌利用硝酸盐作为电子供体,还原烟气中的NO-产生二氧化氮。
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。
二、酸雨大气中的化学物质随降雨到达地面后会对地表的物质平衡产生各种影响。
降雨的酸化程度通常用pH值表示,pH值就是氢离子浓度的负对数,即pH=-lg[H+]。
正常雨水偏酸性,pH值约为6~7,这是由于大气中的CO2溶于雨水中,形成部分电离的碳酸:雨水的微弱酸性可使土壤的养分溶解,供生物吸收,这是有利于人类环境的。
酸雨通常是指pH小于5.6的降水,是大气污染现象之一。
首先用酸雨这个名词的人是英国化学家史密斯。
1852年,他发现在工业化城市曼彻斯特上空的烟尘污染与雨水的酸性有一定关系,报导过该地区的雨水呈酸性,并于1872年编著的科学著作中首先采用了“酸雨”这一术语。
酸雨的形成是一个复杂的大气化学和大气物理过程,主要是由废气中的SO x和NO x造成的。
汽油和柴油都有含硫化合物,燃烧时排放出SO2,金属硫化物矿在冶炼过程也要释放出大量SO2。
这些SO2通过气相或液相的氧化反应产生硫酸,其化学反应过程可表示为SO3+H2O→H2SO4液相反应:SO2+H2O→H2SO3大气中的烟尘、O3等都是反应的催化剂,O3还是氧化剂。
燃烧过程产生的NO和空气中的O2化合为NO2,NO2遇水则生成硝酸和亚硝酸,其反应过程可表示为2NO+O2→2NO22NO2+H2O→HNO3+HNO2酸雨对环境有多方面的危害:使水域和土壤酸化,损害农作物和林木生长,危害渔业生产(pH值小于4.8,鱼类就会消失);腐蚀建筑物、工厂设备和文化古迹,也危害人类键康。
因此酸雨会破坏生态平衡,造成很大经济损失。
此外,酸雨可随风飘移而降落到几千公里以外,导致大范围的公害。
因此,酸雨已被公认为全球性的重大环境问题之一。
三、温室效应加剧燃料在燃烧过程一定会产生CO2和H2O,产生的CO2可溶解在雨水、江河、湖泊和海洋里,也可以被植物吸收进行光合作用等。
产生的和去除的CO2之间达到平衡,使大气中CO2的浓度保持在一定范围内。
地球大气层中的CO2和水蒸气等允许部分太阳辐射(短波辐射)透过并到达地面,使地球表面温度升高;同时,大气又能吸收太阳和地球表面发出的长波辐射,仅让很少的一部分热辐射散失到宇宙空间。
由于大气吸收的辐射热量多于散失的,最终导致地球保持相对稳定的气温,这种现象称为温室效应。
温室效应是地球上生命赖以生存的必要条件(即保护作用)。
但是由于人口激增、人类活动频繁,化石燃料的用量猛增,加上森林面积因滥砍滥伐而急剧减少,导致了大气中CO2和各种气体微粒含量不断增加,致使CO2吸收及反射回地面的长波辐射能增多,引起地球表面气温上升,造成了温室效应加剧,气候变暖。
因此CO2量的增加,被认为是大气污染物对全球气候产生影响的主要原因。
但是温室气体并非只有CO2,还有H2O,CH4,CFC(氟氯烃,几种氟氯代甲烷及乙烷的总称,商品名氟里昂)等。
研究温室气体对全球变暖的影响时,主要考虑以下三个因素。
第一,在大气中的浓度。
大气中多原子分子浓度最大的是CO2,它是主要的温室气体,浓度年增长率为0.5%。
第二,增长趋势。
虽然H2O的平均浓度在温室气体中居第二位,但是浓度增长不明显,则对温室效应的增强影响不大,所以人们谈论全球变暖时,都未提到H2O。
在温室气体中浓度占第三位的CH4年增长0.9%,浓度占第四位的N2O年增长0.25%,原来大气中并不存在的CFC浓度的年增长率高达4.0%。
第三,各种分子吸收红外辐射的能力。
如CFC分子吸收红外辐射的能力是CO2分子的几千万倍。
因此,要防止全球变暖,应从控制温室气体的排放入手。
温室效应的加剧导致全球变暖,会对气候、生态环境及人类健康等多方面带来影响。
地球表面温度升高会使更多的冰雪融化,反射回宇宙的阳光减少,极地更加变暖,海平面慢慢上升,降雨量也会发生变化。
这会使草原以及对水敏感的物种出现播种、开花、结果等生长周期变化,变暖的气候条件有利于病菌、霉菌和有毒物质的生长,导致食物受污染或变质。
因此,气候变暖将引起全球疾病的流行,严重威胁人类健康。
为减缓温室效应的加剧,既要设法减少矿物燃料的使用量,开发新能源,又要禁止砍伐森林,特别是要有效地控制人口的增长。
四、臭氧层空洞在高层大气中(高度范围约离地面15km~25km),由氧吸收太阳紫外线辐射而生成可观量的臭氧(O3)。
光子首先将氧分子分解成氧原子,氧原子与氧分子反应生成臭氧:O3和O2属于同素异形体,在通常的温度和压力条件下,两者都是气体。
当O3的浓度在大气中达到最大值时,就形成厚度约20km的臭氧层。
臭氧能吸收波长在220nm~330nm范围内的紫外光,从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。
过去人类的活动尚未达到平流层(海拔约30km)的高度,而臭氧层主要分布在距地面15km~35km的大气层中,所以未受到重视。
近年来不断测量的结果证实臭氧层已经开始变薄,乃至出现空洞。
1985年,发现南极上方出现了面积与美国大陆相近的臭氧层空洞,1989年又发现北极上空正在形成的另一个臭氧层空洞。
此后发现空洞并非固定在一个区域内,而是每年在移动,且面积不断扩大。
臭氧层变薄和出现空洞,就意味着有更多的紫外辐射线到达地面。
紫外线对生物具有破坏性,对人的皮肤、眼睛,甚至免疫系统都会造成伤害,强烈的紫外线还会影响鱼虾类和其他水生生物的正常生存,乃至造成某些生物灭绝,会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长,又会导致的温室效应加剧。
人类活动产生的微量气体,如氮氧化物和氟氯烃等,对大气中臭氧的含量有很大的影响。
引起臭氧层被破坏的原因有多种解释,其中公认的原因之一是氟里昂的大量使用。
氟里昂被广泛用作制冷剂、发泡剂、清洗剂、气喷雾剂等。
氟里昂化学性质稳定,易挥发,不溶于水。
但进入大气平流层后,受紫外线辐射而分解产生Cl原子,Cl原子则可引发破坏O3循环的反应:Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2由第一个反应消耗掉的Cl原子,在第二个反应中又重新产生,又可以和另外一个O3起反应,因此每一个Cl原子能参与大量的破坏O3的反应,这两个反应加起来的总反应是:O3+O→2O2反应的最后结果是将O3转变为O2,而Cl原子本身只作为催化剂,反复起分解O3的作用。
O3就被来自氟里昂分子释放出的Cl原子引发的反应破坏。
另外,大型喷气机的尾气和核爆炸烟尘的释放高度均能达到平流层,其中含有各种可与O3作用的污染物,如NO和某些自由基等。
人口的增长和氮肥的大量施用等也可以危害到臭氧层。
在氮肥的分解中会向大气释放出各种氮的化合物,其中一部分可能是有害的氧化亚氮(N2O),它会引发下列反应:N2O+O→N2+O2N2+O2→2NONO+O3→NO2+O2NO2+O→NO+O2O3+O→2O2NO按上述反应式循环起作用,使O3TT分解。
为了保护臭氧层免遭破坏,于1987年签定了蒙特利尔议定书,即禁止使用氟氯烃和其他的卤代烃国际议定书。
然而,臭氧层变薄的速度仍在加快。
不论是南极地区上空,还是北半球的中纬度地区上空,O3含量都呈下降趋势。
与此同时,关于臭氧层破坏机制的争论也很激烈。
例如大气的连续运动性质使人们难以确定臭氧含量的变化究竟是由动态涨落引起的,还是由化学物质破坏引起的,这是争论的焦点之一。
由于提出不同观点的科学家在各自所在的地区对大气臭氧进行的观测是局部和有限的,因此建立一个全球范围的臭氧浓度和紫外线强度的监测网络,可能是十分必要的。
联合国环境规划署对臭氧消耗所引起的环境效应进行了估计,认为臭氧每减少1%,具有生理破坏力的紫外线将增加1.3%,因此,臭氧的减少对动植物尤其是人类生存的危害是公认的事实。
保护臭氧层须依靠国际大合作,并采取各种积极、有效的对策。