光化学烟雾1
光化学烟雾
1.光化学烟雾定义
含有氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物 的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生 二次污染物，这种由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，称为光化学 烟雾。 二次污染物主要有： O 3、醛、 PAN(过氧乙酰 硝酸酯 ) 发生的地区：美国洛杉矶、日本东京、大阪、 英国伦敦、澳大利亚、德国等的城市。
自由基传递反应：
2O 2 RCHO hv RO 2 HO 2 CO HO 2 NO NO 2 HO O2 RO 2 NO NO 2 R CHO HO 2 O2 RC(O)O 2 NO NO 2 RO 2 CO 2
32
（二）、氮氧化物（NOX）的转化
1、NO的氧化 1）与O3 的反应： NO + O3→ NO2 + O2
NO能够迅速地与O3反应，所以在同一气团 中，NO与O3不能以显著的浓度同时共存。NO浓 度降到最低值之前，O3不可能积累，所以该反应 可控制O3浓度的峰值。
33
2）与RO2· 的反应：
RH + HO·→R·+ H2O R· + O2 → RO2· NO + RO2·→ NO2 + RO· RO· + O2 → R’CHO + HO2· NO + HO2·→ NO2 + HO· 研究HO· 与烃反应的意义： ①一个烃与HO· 反应的循环链中，有两个NO被氧化成NO2, 同时HO· 得到复原； ②该反应速度快，能与O3氧化反应竞争，从而导致O3积累。
光化学烟雾
3. 反应机理(简化)： 碳氢化合物(丙烯)氧化生成具有活性的自由基：HO, HO2,
RO2等
NO2 hv NO O RCHO hv RCO H RH O R HO RH HO R H 2 O H O2 HO2 R O2 RO 2
光化学烟雾的形成、危害及防护措施简介
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。
(c)地理条件:光化学烟雾的多发地大多数是在比较封闭的地理环境中，这样就造成了NO x，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。
光化学烟雾
（1）改善能源结构。推广使用天然气和二次能源，如煤气、液化石 油气、电等，加强对太阳能、风能、地热等清洁能源的利用。
（2）区域集中供热发展区域集中供暖供热，设立规模较大的热电厂 和供热站，取缔市区矮小烟囱。
（3）推广燃煤电厂烟气脱N技术。如选择性催化还原法（SCR）、非 选择性催化还原法（SNCR）和吸收法。选择性催化还原法是以金属铂 的氧化物作为催化剂，以氨、硫化氢和一氧化碳等作为还原剂，选择 最佳脱硝反应温度，将烟气中的氮氧化物还原为N2。非选择性催化还 原法与选择性催化还原法不同的是非选择性控制一定的反应温度，在 将烟气中的氮氧化物还原为N2的同时，一定量的还原剂还与烟气中的 过剩氧发生反应。吸收法是利用特定的吸收剂吸收烟气中的 NO 。根 据所使用的吸收剂，可分为碱吸收法，溶融盐吸收法和稀硝酸吸收法。
0 ℃ ,g/L ） 2 . 1 4 4 ； 液 体 密 度 （ 150℃,g/cm3 ）1.473
【熔点（℃）】（固）-251 【沸点（℃）】（液）-112 【性状】 气态臭氧厚层带蓝色,有特殊臭味,浓度高时与氯气气味相 像；液态臭氧深蓝色,固态臭氧紫黑色.
【用途】
用于水的消毒和空气的臭氧化 ,在化学工业中用作强氧化 剂.
植树造林
实验证明，树木在一定浓度范围内， 吸收各种有毒气体，使污染的空气得以 净化。因此应大力提倡植树造林，文名称】臭氧 【英文名称】ozone 【结构或分子式】
O 原子以 sp2 杂化轨道形成 σ 键 . 分
子形状为V形.
【相对分子量或原子量】48.00 【密度】气体密度（
据有关专家介绍，1997年，中国大气污染的比例约为5%， 但到了 2007年，一些城市的交通干道污染比例达到 40% 以 上。尤其是北京、广州、西安等大城市，已逐渐由煤烟型污 染转向综合型污染。也就是说，在以二氧化硫、氮氧化物、 可吸入颗粒物为特征的传统煤烟型污染问题依然严重且尚未 根本解决的同时，臭氧和颗粒物细粒子等二次污染问题接踵 而至，且污染态势严峻、危害更大。两种污染形式结合在一 起，就形成了大气复合型污染。
光化学烟雾
城市光化学烟雾及其防治摘要：经过研究表明，在60N（北纬）～60S（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3h~4h后达到最大值。
这种光化学烟雾可随气流飘移数百公里，使远离城市的农村庄稼也受到损害。
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。
关键词光化学烟雾城市危害防治正文一光化学烟雾的形成形成的条件：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。
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。
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。
二光化学烟雾的危害光化学烟雾的成分非常复杂，但是对人类、动植物和材料有害的主要是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。
有害影响主要表现在以下几个方面：1、损害人和动物的健康。
人体短时间暴露于严重的光化学烟雾中，或经常暴露于轻、中度光化学烟雾中，均可给健康带来危害。
大量的流行病统计表明，光化学烟雾与呼吸道系统发病率、死亡率、眼病等有相关性，同时亦是某些癌病的重要原因。
光化学烟雾引起的经济损失，通常包括如下几个方面的费用：患者医疗费及支付病假工资、病假产值损失、提早死亡产值损失等。
臭氧是一种强氧化剂，在0．1ppm浓度时就具有特殊的臭味。
并可达到呼吸系统的深层，刺激下气道黏膜，引起化学变化，其作用相当于放射线，使染色体异常，使红血球老化。
PAN、甲醛、丙烯醛等产物对人和动物的眼睛、咽喉、鼻子等有刺激作用，其刺激域约为0．1ppm。
此外光化学烟雾能促使哮喘病患者哮喘发作，能引起慢性呼吸系统疾病恶化、呼吸障碍、损害肺部功能等症状，长期吸入氧化剂能降低人体细胞的新陈代谢，加速人的衰老。
简述光化学烟雾的形成过程和条件
简述光化学烟雾的形成过程和条件下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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光化学烟雾的形成机理、危害及防治措施
光化学烟雾的形成机理、危害及防治措施一、引言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，研究表明，化学污染引起的环境污染尤为严重。
含有氮氧化物和碳氧化物等一次污染物的大气，在阳光的照射下，发生光化学反应而产生二次污染物，这种由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，称为光化学烟雾。
近年来，汽车尾气排放的NOx、CO及随后形成的光化学烟雾，使得许多大城市的空气质量恶化。
随着全球工业和汽车业的迅猛发展，光化学烟雾污染在世界各地不断出现，如美国洛杉矶、日本东京、大阪、英国伦敦、澳大利亚、德国等大城市及我国北京、南京、兰州均发生过光化学烟雾现象。
二、光化学烟雾的形成机理光化学烟雾的形成条件是大气中有氮氧化物和碳氧化物存在，大气温度较低，而且有强烈的阳光照射，这样在大气中就会一系列复杂的反应，生成出一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。
光化学烟雾是一个链式反应，其中关键性的反应可以简单地分成3组：（1）NO2的光解导致O3的生成：链引发反应主要是NO2的光解，反应如下：NO2 +hv→NO +OO +O2 +M→O3 +MNO +O3→ NO2 +O2.(2)(HC)氧化生成了具有活性的自由基，如HO、HO2、RO2等。
在光化学反应中，自由基反应占很重要的地位，自由基的引发反应主要是由NO2和醛光解引起的：NO2 +hv→NO +ORCHO +hv→RCO +H碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因：RH +O →R +HORH + HO →R +H2OH + O2 →HO2R + O2→RO2RCO+ O2→[RC（O）O2]其中：R—烷基；RO2—过氧烷基；RCO—酰基；[RC（O）O2]—过氧酰基。
（3）通过以上途径生成的HO2、RO2、[RC（O）O2]均可将NO氧化成NO2。
NO +HO2 →NO2 +HONO +RO2→NO2 +RORO +O2 →HO2 +RCHONO + RC（O）O2→NO2 + RC（O）ORC（O）O→R +CO2其中：RO—烷氧基；RCHO—醛。
光化学烟雾的措施
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。
光化学烟雾的成分
光化学烟雾的成分
光化学烟雾是指由大气中的污染物在阳光的作用下产生的烟雾。
这种烟雾的主要成分是一系列光化学反应的产物，通常包括以下成分：
1.臭氧（O3）：是光化学烟雾的主要成分之一。
臭氧是由氮氧化物
（NOx）和挥发性有机化合物（VOCs）在阳光下发生光化学反
应生成的。
2.一次颗粒物（PM10和PM2.5）：这些颗粒物是大气中的微小固
体或液体颗粒，包括硝酸盐、硫酸盐、挥发性有机化合物等。
它们可以通过光化学反应形成。
3.挥发性有机化合物（VOCs）：这类化合物包括烃类、醛类、酮
类等，是光化学反应的前体。
它们在光照条件下可以发生复杂
的反应，导致臭氧和其他有害物质的生成。
4.氮氧化物（NOx）：包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。
它们与挥发性有机化合物一起参与光化学反应，形成臭氧和其
他次级污染物。
5.二氧化硫（SO2）：二氧化硫通常与其他气体和颗粒物一起参与
光化学反应，形成硫酸盐等物质。
这些光化学反应通常发生在阳光照射下，因此光化学烟雾往往在白天更为明显。
这类烟雾通常与大城市和工业区域的大气污染有关。
光化学烟雾中的成分具有一定的危害，特别是对人体呼吸系统和环境的影响。
因此，减少排放光化学烟雾的前体物质，如NOx和VOCs，是改善大气质量的重要措施。
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美国制定控制光化学烟雾污染对策的依据
16
VOC/NOx=4/1
B
A
VOC/NOx=8/1
A 碳氢化合物包括丙烷、丁烷（含量1:3）和醛类
B NO2初始体积分数为NO初始体积分数的25% C 计算时考虑了日照强度的变化，从上午8点VO到C/N下Ox=15/1 午5点，取北纬34
HO2 NO NO2 HO RO2 NO O2 NO2 R CHO NO2 HNO3
终止反应：
RC(O)O2 NO2 RC(O)O2NO2
RC(O)O2NO2 RC(O)O2 NO2 12
3、光化学烟雾的控制对策
(Control Method of Photochemical Smog)
1）控制反应活性高的有机物的排放； 2）控制臭氧的浓度
13
1）控制反应活性高的有机物的排放
反应活性顺序： 有内双键的烯烃 > 二烷基或三烷基芳烃和有外双键 的烯烃 >乙烯 > 单烷基芳烃 > C5以上烷烃 > C2-C5
D 模拟过程中不断有新鲜污染物加入；
E 下午3点前稀释速率为3%， 3点以后无稀释；
F O3输送忽略。
C
17
NOx emission (%)
Peak O3 for various NOx and NMHC emissions in southern Taiwan (Chang et al., 2004)
环境化学
第二章 大气环境化学
1
第2章 大气环境化学
2-1 大气结构与组成 2-2 大气污染和污染物 2-3 大气中污染物的迁移 2-4 大气环境中污染物的转化 2-5 大气污染与防治
2
§2-5 大气污染与防治
一、光化学烟雾 1 为二什、么伦O敦3等烟强雾氧化性的污染物会累 积2 单下三双来、周？酸限雨行对光化学污染的影响？ 3 难四道、城大市气绿颗化粒与物光化学污染的治理 是背五道、而温驰室吗效？应
3
一、光化学烟雾
（ thermal conductivity detector，TCD）
教学目的：
1. 掌握光化学烟雾的日变化规律 2. 掌握光化学烟雾形成的简单机制 3. 掌握光化学烟雾的治理原则
重点难点
1.光化学烟雾形成的简单机制 2.光化学烟雾的治理
4
主要内容：
1. 光化学烟雾现象 2. 光化学烟雾形成的简化机制 3. 光化学烟雾的控制对策
时间
图. 光化学烟雾日变化曲线(S. E. Manahan, 1984)
10
0.54
0.45
c
mL/m3 0.36
丙烯
0.27
0.18
0.09
O3
HCHO 乙醛
PAN
0
NO2
NO
0
60
120 180 240 300
t (min)
图. 丙烯-Nox-空气体系中一次及二次污染物的浓度变化曲线 (Pitts, 1975) 11
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 18
Anthropogenic NMHC emission (%)
19
总结
光化学烟雾日变化曲线 光化学烟雾形成的简化机制 光化学烟雾的控制对策
（高活性NMHC，降低O3浓度）
5
1. 光化学烟雾现象
0.5
1)
光
0.4
非甲烷烃
化污
学 烟
染 物
0.3
浓
醛
雾 度 0.2
日 变
(mL/m3)
0.1
NO
NO2
化
O3
曲
0
线
0:00 4:00 8:00 12:00 16:00
时间
20:00
图. 光化学烟雾日变化曲线(S. E. Manahan, 1984)
6
2）烟雾箱模拟曲线
研究条件： 封闭的容器
+
反应气体（丙烯（HC）、NOx、空气）
+
模拟太阳光照射
7
0.54
0.45
c
mL/m3 0.36
丙烯
0.27
0.18
0.09
O3
HCHO 乙醛
PAN
0
NO2
NO
0
60
120 180 240 300
t (min)
图. 丙烯-Nox-空气体系中一次及二次污染物的浓度变化曲线 (Pitts, 1975) 8
20
THANK YOU！ THE END！
21
2、光化学烟雾形成的简单机制
引发反应： 自由基传递反应：
NO2 hv λ430nm NO O O O2 M k2O3 M O3 NO k3O2 NO2
RH HO O2 RO2 H2O RCHO HO O2 RC(O)O2 H2O RCHO hv 2O2 RO2 HO2 CO
大多数有机物与 HO 的反应速度常数大体上反映 了碳氢化合物的反应活性。
臭氧生成潜势指数
14
2）控制臭氧的浓度
NOX
+ NMHCs
O3 PAN 醛类
酮类 酸类
……
15
利用EKMA曲线制定化学烟雾污染区 域总量控制方案
EKMA：经典动力学模拟方案（(Empirical Kinetic Modeling Approach) ）
无论是实测还是实验模拟均表明：
a ) NO向NO2的转化； b ) NMHC的氧化消耗； c ) O3及其它二次污染物的生成。
这是光化学烟雾形成过程的基本化学特征
9
0.5
非甲烷烃
0.4
污
染 物
0.3
浓
醛
度 0.2
(mL/m3)
NO2 NO
0.1
O3
0 0:00 4:00
8:00 12:00 16:00 20:00