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光化学烟雾
作者:唐有祺等    文章来源:《化学与社会》    点击数:    更新时间:2007-3-14

 

大气中的HCNOx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。NOx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的,而日光在其中起了重要作用:

2NOg+ O2(g)  ® 2NO2(g)

O(g)+ O2(g)  ®  O3(g)

  NO2光分解成NO的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,NOHC的氧化,NO2的分解,O3PAN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。O3PAN,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。O3PAN等还能造成橡胶制品老化、脆裂,使染料褪色,并损坏油漆料、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,以头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CO2H2O

          天气

污染物

晴朗

有烟雾

增大倍数

mg×g-1

mg×g-1

CO

3.5

23.0

6.5

0.2

1.1

5.5

过氧化物

0.1

0.5

5.0

氮的氧化物

0.08

0.4

5.0

低级的醛

0.07

0.4

6.0

臭氧

0.06

0.3

5.0

SO2

0.05

0.3

6.0

(本文摘自:唐有祺、王夔主编《化学与社会》)

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