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大气中的HC和NOx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:
2NO(g)+ 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,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CO2和H2O。
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天气
污染物 |
晴朗 |
有烟雾 |
增大倍数 |
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mg×g-1 |
mg×g-1 |
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CO |
3.5 |
23.0 |
6.5 |
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烃 |
0.2 |
1.1 |
5.5 |
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过氧化物 |
0.1 |
0.5 |
5.0 |
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氮的氧化物 |
0.08 |
0.4 |
5.0 |
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低级的醛 |
0.07 |
0.4 |
6.0 |
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臭氧 |
0.06 |
0.3 |
5.0 |
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SO2 |
0.05 |
0.3 |
6.0 |
(本文摘自:唐有祺、王夔主编《化学与社会》) |