光化学烟雾

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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。人和动物受到的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。

光化学烟雾的形成及其浓度,除直接决定于汽车排气中污染物的数量和浓度以外,还受太阳辐射强度、气象以及地理等条件的影响。经过研究表明,在北纬60度至南纬60度之间的一些大城市,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。

光化学烟雾形成的最根本的条件是空气中高浓度碳氢化合物和氮氧化合物的存在。而大气中的氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧和植物体的焚烧,以及农田土壤和动物排泄物中的的转化。其中,以汽车尾气为主要来源。光化学烟雾的形成除了必备的化学条件之外,还需要一定的有利于烟雾形成的气象条件。

据专家介绍,光化学烟雾的主要特征是烟雾呈蓝色,具有强氧化性,刺激人们眼睛,伤害植物叶子,能使橡胶开裂,并使大气能见度降低。

50年代初,美国加州大学生物有机化学教授哈根-施密特(Haggen-Smit)确定了空气中的刺激性气体为臭氧,并初次提出了有关烟雾形成的理论。他认为洛杉矶烟雾是由南加利福尼亚的强阳光辐射引发了大气中存在的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)之间的化学反应造成的,并认为城市大气中,HC和NOx的主要来源是汽车尾气。因此,这种含有氮氧化物和烃类的大气,环保工程师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。

继洛杉矶之后,光化学烟雾的污染在世界各地不断出现,如东京、大阪、墨西哥城、伦敦以及澳大利亚、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的研究工作,并已取得较好的效果。

第一、损害人和动物的健康。

光化学烟雾对眼睛的剌激作用特别强,浓度大约0.1ppm时,短时间的接触就能使人流泪不止。当浓度增加至1ppm时,眼睛发痛难睁,并有头痛和呼吸困难征状。长期吸入,会引起咳嗽和气喘。光化学烟雾浓度达50ppm时,人将有死亡危险。

第二、影响植物生长。

臭氧影响植物细胞的渗透性,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。植物受到臭氧的损害,开始时表皮褪色,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使叶子背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。对光化学烟雾敏感的植物包括许多农作物(棉花、烟草、甜菜、莴苣、蕃茄和菠菜等),以及某些饲料作物,观赏植物(如菊花、蔷薇、兰花和牵牛花等)和多种树木。

光化学烟雾:含有氮氧化物和烃类的大气,在阳光中紫外线的照射下发生反应所产生的产物和反应的混合物。

形成条件:

(1)地理条件:由于烟雾的形成与二氧化氮的光分解有直接的关系,而二氧化氮的分解必需要有290-340nm波长辐射作用。

(2)  污染源条件:烟雾的形成是和大气中的二氧化氮、碳氢化合物等污染物的存在是分不开的,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的前提。

据小编了解,光化学烟雾最早在20世纪40年代的美国洛杉矶被发现,当地许多人出现眼睛痛、头痛、呼吸困难等症状,就是有名的美国洛杉矶光化学烟雾事件。

光化学烟雾是指在适合的气象条件下,大气中的挥发性有机物和氮氧化物等一次污染物在阳光(紫外光)的作用下发生光化学反应,生成高浓度臭氧及过氧乙酰硝酸酯、醛、酮、酸、细粒子气溶胶等二次污染物,形成一次污染物和二次污染物共存的污染现象。

臭氧是光化学烟雾的主要成分,而汽车排放的一次污染物,在夏季强烈阳光的辐射下很容易生成二次污染物臭氧。随着汽车逐渐增多,其排放产生的一次污染物也逐渐增多,具有潜在的光化学烟雾危险性。光化学烟雾含有大量有毒有害物质,对人体造成的危害肉眼看不见。

光化学烟雾箱结构原理

烟雾箱也称光化学烟雾箱是研究大气光化学反应的主要装置,分为室内型和室外型两种,反应器均采用由惰性材料制成的容器模拟大气环境,室内型采用混合光源模拟阳光辐射。烟雾箱装置由主体部分、空气模拟系统、配气系统、光照模拟系统、气体净化系统、气体发生系统、烟雾箱反应系统和中央集成控制系统等部分组成。装置的形状不一,有圆筒形、长方形、圆形、半球等,其体积小到1L,大的可达300m3;所用材料有石英玻璃,聚全氟乙丙烯薄膜或不锈钢等。

光化学烟雾箱用途

烟雾箱是一种必不可少的光化学反应模拟仿真装置应用于进行大气环境化学模拟研究,不但能排除复杂的气象、地形等因素的影响,从而在可以控制且能重复的条件下单纯地模拟大气中的化学过程。提炼出大气化学反应的本质,获得反应的机制机理,而且还可以并验证大气化学模式,其研究成果将为大气污染防制对策的制定提供科学依据。该装置可充分实现大气仿真条件不仅用于开展光化学烟雾机制机理,二次有机气溶胶的形成和新增痕量气体的大气化学行为等方面的研究,还适用于人体暴露和室内空气化学研究等领域。

光化学烟雾的形成及其浓度,除直接决定于汽车排气中污染物的数量和浓度以外,还受太阳辐射强度、气象以及地理等条件的影响。经过研究表明,在北纬60度至南纬60度之间的一些大城市,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。

光化学烟雾的成分非常复杂,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。

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