下载文档原格式
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。
光化学烟雾形成的机理
光化学烟雾的形成主要是由于大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等在阳光的作用下发生化学反应，生成了臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物。
这些二次污染物参与了光化学反应过程，形成了由气体污染物和气溶胶组成的烟雾污染现象。
在阳光强烈的夏秋季节，随着光化学反应的进行，反应生成物不断蓄积，光化学烟雾的浓度不断升高，约在3-4小时后达到最大值。
光化学烟雾可随气流漂移数百公里，使远离城市的农作物也受到损害。
光化学烟雾事件名词解释
光化学烟雾事件是指汽车、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，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（其中有气体污染物，也有气溶胶）所形成的烟雾污染现象。
这种烟雾污染现象是碳氢化合物在紫外线作用下生成的有害浅蓝色烟雾，可随气流漂移数百公里，使远离城市的农作物也受到损害。
光化学烟雾多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，约在3～4小时后达到最大值。
光化学烟雾对大气的污染造成很多不良影响，对动植物有影响，甚至对建筑材料也有影响，并且大大降低能见度影响出行。
光化学烟雾形成的机制光化学烟雾是一种由汽车尾气和工业排放的氮氧化物、碳氢化合物在阳光的作用下产生的二次污染物。
其形成机制主要涉及以下几个步骤：一、氮氧化物的形成与转化氮氧化物（NOx）是光化学烟雾形成的主要前体物之一。
主要来源于汽车尾气和工业燃煤、燃油等过程的排放。
在适当的温度和阳光的作用下，这些氮氧化物会与大气中的水、氧气等发生反应，形成一系列的氮氧化物，如二氧化氮（NO2）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（N2O）等。
二、碳氢化合物的形成与转化碳氢化合物是光化学烟雾形成的另一个重要前体物。
主要来源于汽车尾气、工业排放和自然源（如森林火灾）等。
在阳光的作用下，这些碳氢化合物会发生光解和氧化反应，生成一系列的小分子烃和自由基，如甲醛（CH2O）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）等。
三、光化学反应链的启动当阳光照射到大气中的氮氧化物和碳氢化合物时，会产生一系列的光化学反应。
这些反应会形成一系列的自由基，如羟基自由基（·OH）、硝酸根自由基（NO3-）等。
这些自由基具有强氧化性，能够进一步氧化大气中的有机物和氮氧化物，形成更多的二次污染物，如臭氧（O3）、过氧乙酰硝酸酯（PANs）等。
四、二次污染物的形成与积累在光化学反应链的作用下，大气中的有机物和氮氧化物会被进一步氧化，形成更多的二次污染物。
其中，臭氧是最重要的二次污染物之一。
臭氧的形成是由大气中的氧气与氮氧化物在阳光的作用下反应的结果。
当臭氧积累到一定浓度时，会对人体健康产生负面影响，如刺激呼吸道、引起哮喘等。
此外，过氧乙酰硝酸酯等二次污染物也对人体健康产生负面影响。
五、光化学烟雾的消散光化学烟雾的消散主要受到气象条件和污染物扩散条件的影响。
在适当的条件下，臭氧等二次污染物会逐渐扩散到下风向，同时受到湿沉降和干沉降作用的影响而被清除。
此外，一些二次污染物会被植物叶片吸收或被微生物降解。
综上所述，光化学烟雾的形成是一个复杂的过程，涉及到多个化学反应和物理过程。
光化学烟雾的措施引言光化学烟雾是指由太阳光和大气中污染物相互作用产生的烟雾。
它包含许多有害物质，如光化学臭氧、氮氧化物和挥发性有机化合物等。
这些有害物质对大气环境和人类健康造成了严重影响。
因此，采取适当的措施来减少光化学烟雾的生成至关重要。
本文将介绍一些有效的措施来应对光化学烟雾的问题。
减少污染物排放减少污染物的排放是减少光化学烟雾的关键措施之一。
以下是一些减少污染物排放的方法：1.进行严格的工业排放限制：对工厂和燃煤电厂等工业设施实施严格的排放限制，限制污染物的排放浓度和数量。
2.推广清洁能源：大力发展清洁能源，如风能、太阳能和核能等，减少对化石燃料的依赖，从根本上减少污染物的排放。
3.采用先进的污染治理技术：在工业生产和能源利用过程中采用先进的污染治理技术，如烟气脱硫、烟气脱硝和烟气除尘等，可以降低污染物的排放浓度和数量。
加强监测控制加强对光化学烟雾的监测和控制是确保有效应对和管理光化学烟雾的关键。
以下是一些加强监测控制的方法：1.建立完善的监测系统：建立全面、准确的光化学烟雾监测系统，包括监测点的布局、监测仪器的选用和监测数据的采集与分析等。
2.制定严格的标准与指南：根据监测数据和科学研究成果，制定严格的光化学烟雾的排放标准和控制指南，为相关企事业单位提供参考和指导。
3.加强源头管理：重点加强对污染源头的管理和控制，采取措施防止污染物的生成和排放，包括加强工艺管理、设备管理和运营管理等。
提高环境意识提高公众对光化学烟雾问题的认识和环境意识，是解决光化学烟雾问题的重要方面。
以下是一些提高环境意识的方法：1.开展环境宣传教育：通过开展环境宣传教育活动，向公众普及光化学烟雾的知识和危害，提高公众对光化学烟雾的认识和关注度。
2.强化环境法规的执行：加强对环境法规的执行力度，加大对环境违法行为的打击力度，提高违法成本，增强公众对环境保护的信心。
3.鼓励环保行为：鼓励公众采取环保行为，如减少车辆使用、减少能源消耗、提倡低碳生活等，共同参与光化学烟雾治理的努力。
光化学烟雾1. 光化学烟雾是什么？光化学烟雾通俗地讲，是指大气中含有多种有害化学物质和微粒物质的一种污染现象。
它是大气污染物质和光化学反应的产物。
在光的作用下，空气中的汽车尾气、工业废气等污染物质和氮氧化物等进行光化学反应，释放出多种有害物质，包括二氧化硫、氮氧化物、臭氧、氯、甲醛、苯等有机化合物以及微细颗粒物质等，形成光化学烟雾。
2. 光化学烟雾的危害与其他污染物质相比，光化学烟雾更具有危险性。
它会引起眼疾、呼吸系统疾病、心血管疾病等，尤其对儿童和老年人的危害更大。
长期生活在光化学烟雾较为严重的地区，会提高患癌症的风险。
3. 光化学烟雾的来源光化学烟雾的主要来源是交通尾气、工业废气、农药、建筑材料、二手烟等。
交通尾气是光化学烟雾中最主要的来源之一，其中的氮氧化物、挥发性有机物和颗粒物质等都是光化学烟雾的主要成分。
4. 光化学烟雾治理措施为了减少和控制光化学烟雾的产生，政府和环境保护部门采取了多种治理措施。
首先是限制汽车尾气排放，实行“国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ”等排放标准，使尾气中含有害物质的排放量减少。
其次是减少工业废气的排放，对工厂进行环保审核和排污许可证的审核，严格控制其污染物质的排放量。
还需要加强农业生产管理，缩减农药的使用量和施用时间。
同时，建筑材料生产企业也需要进行环保改造，减少有害废气的排放。
另外，人们的生活和工作习惯也需要改变。
比如减少自驾车出行、多乘坐公共交通工具等都有助于减少尾气排放。
5. 针对光化学烟雾的个人预防措施虽然治理措施已逐渐见效，但是我们每个人也需要意识到光化学烟雾的危害，采取一些个人的预防措施。
首先是尽量减少户外运动时间，并且在高污染区域不要进行剧烈运动；出门时应佩戴口罩，选择一些防霾性能好的口罩，并定期更换。
此外，我们也可以通过装修房屋、开窗通风等方式，减少家庭室内的空气污染。
购买一些空气净化器、植物等，也可以起到净化空气的作用。
6. 结语光化学烟雾给人们的健康带来了不小的危害，它的治理需要政府和环保部门的大力支持，也需要每个人从自身做起，共同努力控制和减缓其产生。
光化学烟雾的形成条件
光化学烟雾是指由于光化学反应而产生的空气污染物，其主要成分为臭氧、一氧化氮和挥发性有机物等。
光化学烟雾的形成与多种因素有关，包括大气中的气体成分、光线强度、气温、湿度、风速等。
1.气体成分
光化学反应需要有适当的气体成分作为反应物，其中最重要的成分为氮氧化物和挥发性有机物。
氮氧化物主要由汽车尾气、工业废气和燃煤等排放物质产生，而挥发性有机物则主要来自于汽车、化工、油漆等行业。
当这些气体成分在大气中浓度达到一定程度时，就会引起光化学反应的发生，从而形成光化学烟雾。
2.光线强度
光化学反应需要光线作为催化剂，当阳光强烈时，光化学反应就会更加活跃。
因此，光线强度是影响光化学烟雾形成的重要因素之一。
在夏季和午后阳光最强烈的时间段，光化学烟雾的形成会更加明显。
3.气温和湿度
气温和湿度也是影响光化学烟雾形成的重要因素。
当气温较高时，大气中的氮氧化物和有机物质会更容易挥发，从而增加光化学反应的可能性。
同时，潮湿的气候会减缓光化学反应的速度，因为水分
会吸收一部分太阳光线，使得光线强度降低。
4.风速
风速对光化学烟雾形成也有一定的影响。
当风速较小时，空气中的污染物质容易聚集在一起，从而形成更浓的光化学烟雾。
而当风速较大时，空气中的污染物质会被扩散，从而减少光化学反应的可能性。
总体来说，光化学烟雾的形成是一个复杂的过程，需要多种因素的综合作用。
在现代社会中，空气污染已经成为公众关注的问题之一，因此需要采取有效的措施来减少光化学烟雾的形成，从而保护人们的健康和环境的稳定。
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。
继洛山矶光化学烟雾之后世界各地不断出现，如东京、大阪、墨西哥城、伦敦及澳大利亚、德国等地的大城市，已成为大气污染的严重问题之一。
自50年代至今，世界各国对光化学烟雾做了大量工作，并已取得了较好的效果。
⒉光化学烟雾的组成
光化学烟雾是一种高氧化性的混合气团：包括臭氧（占反应产物的85％以上）、过氧乙酰硝酸脂（PAN，约占反应产物的10％）、高活性自由基（OH·、RO2·、HO2·、RCO·等）、醛类（甲醛、乙醛、丙烯醛等）、酮类和有机酸类等二次污染物。
（引自，钱易、唐孝炎，环境保护与可持续发展）
⒊光化学烟雾形成
①、NO向NO2转化是产生“烟雾”的关键：低层大气中的一般成分和一次污染物如NO、N2、O2、CO、C3H6（丙烯）等都不吸收紫外辐射（≥290nm），在污染空气中吸收紫外辐射的只是NO2。
空气中痕量的NO2来源于燃料燃烧。
在大气中一旦有NO2出现，在光化学作用下，NO2会光解出O，O原子与大气中的O2反应生成O3。
NO又与O3作用结果产生NO2，而低层大气中O3主要是由NO2的光解产生。
因此，大气中NO2、O3和NO之间的反应形成了循环。
此反应前已述及，因此，如果大气中仅仅发生氮氧化物的光化学反应，尚不致产生光化学烟雾，主要是受下面因素决定的。
②、碳氢化合物是产生“光化学烟雾”的主要成分，是自由基转化和增殖的根本原因：在氮氧化物～空气体系的光化学反应中，要使O3在空气中能不断积累，必然存在着能使NO 向NO2转化，从而使NO2浓度不断提高的因素。
观测和实验发现，被污染的大气中有碳氢化合物出现时，氮氧化物光解的均衡就被破坏了。
碳氢化合物与OH基反应或光解生成了更多的自由基，大量自由基的存在使得污染大气中的NO能快速地向NO2转化，随即O3的浓度大大增加，进而形成一系列的带有氧化性、刺激性的中间和最终产物，从而导致光化学烟雾的生成。
③、光化学烟雾形成的简化机制：Seiufield（1986）用12个反应概括的描述这个过程：
引发反应：NO2＋hv→NO+O·
O·＋O2+M→O3+M
NO+O3→NO2+O2
基传递反应：RH（烷）＋HO·→RO2·（过氧烷基）+H2O
RCHO（醛）+ HO·→RC（O）O2·（过氧酰基）+H2O
RCHO（醛）＋hv→RO2·（过氧烷基）＋HO2·＋CO
HO2·＋NO→NO2＋HO·
RO2·（过氧烷基）＋NO→NO2+RCHO（醛）＋HO2·
RC（O）O2·（过氧酰基）＋NO→NO2+RO2·（过氧烷基）＋CO2
HO·+NO2→HNO3
终止反应：RC（O）O2·+NO2→RC（O）O2NO2（PAN或其他硝酸酯）
RC（O）O2NO2→RC（O）O2·+NO2
由上述反应式可以看出，光化学烟雾的形成过程是由一系列复杂的链式反应组成的，是以NO2光解生成O的反应为引发，导致了臭氧的生成。
由于碳氢化合物的存在，促使NO 向NO2的快速转化，在此转化中自由基（特别是HO·基）起了重要的作用。
致使不需要消耗臭氧而能使大气中的NO转化成NO2，NO2又继续光解产生臭氧。
同时转化过程中产生的自由基又继续与碳氢化合物反应生成更多的自由基，如此继续不断地进行链式反应，直到NO或碳氢化合物消失为止。
所产生的醛类、O3、PAN等二次污染物是最终产物。
④、光化学烟雾的形成条件
Ⅰ、“烟雾”形成的地理条件：由于“烟雾”的形成与NO2的光分解有直接关系，而NO2的光分解又必须有290～430nm波长辐射作用才有可能。
太阳高度角：在近地层中太阳辐射到达地面的强度受太阳高度角的影响，一般太阳高度（θ）越大，太阳辐射就越强。
对于θ＜30℃时，由于入射角较大，光线通过大气层时路程加长，受到的大气微粒散射也较大，致使小于430nm波长的光很难到达地面，所以不易发生光化学烟雾。
季节：从季节而言，夏季在北半球太阳入射角比冬天大，所以夏天发生光化学烟雾的可能性较冬季大。
尤其夏季中午前后光线最强时出现“烟雾”的可能性较大。
当天气晴朗、高温
低湿和有逆温风力不大时，有利大气污染物在地面附近的聚积，易于产生这种光化学烟雾。
因此，在副热高压控制地区的夏季和早秋季节常成为光化学烟雾发生的有利时节。
Ⅱ、污染源条件：“烟雾”的形成是和大气中NO2、碳氢化合物等污染物的存在分不开的。
所以，以石油为原料的工厂排气和汽车排气等污染源的存在是“烟雾”形成的前提。
⒌光化学烟雾的危害
光化学烟雾造成危害的主要原因是由于对流层的O3和其他氧化剂直接与人体和动植物相接触，其极高的氧化性能刺激人体的黏膜系统，人体短期暴露其中能引起咳嗽、喉部干燥、胸痛、黏膜分泌增加、疲乏、恶心等症状；长期暴露其中，则会明显损伤肺功能，影响呼吸道结构。
另外，对流层的高浓度O3还会对植物系统造成损害，O3浓度低时，虽不会产生可见的伤害，但会减低植物的生长速度；当浓度增加时，会使植物叶片受到急性伤害。
此外，光化学烟雾对材料（主要是高分子材料，如橡胶、塑料和涂料等）也产生破坏作用，并且严重影响大气能见度，造成城市的大气质量恶化。
