1、,光化学烟雾,二、光化学烟雾,1.光化学烟雾定义： 排放到大气中的含有氮氧化合物和碳氢化合物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生发生一系列复杂的光化学反应，生成二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的具有刺激性的浅蓝色烟雾污染现象，称为光化学烟雾。,（氧化型烟雾）,2.光化学烟雾简史 光化学烟雾是在汽油作为动力燃料燃烧之后出现的一种新型污染现象。 早在 1 946年美国的洛杉矶便出现了这种类型的大气污染，因此又称为洛杉矶型烟雾。1974年以来我国兰州的西固石油化工区也出现光化学烟雾污染现象。,二、光化学烟雾,一、光化学烟雾（氧化型烟雾）,西固地区光化学烟雾特点： 西固地区形成光
2、化学烟雾的一次污染物自兰州化工公司、炼油厂和热电厂的面源。 西固地区地处黄河河谷，污染物不易扩散稀释。 西北高原的强烈日照使臭氧峰值出现时间比美国洛杉矶提前23h。 碳氢化合物和一氧化氮没有明显峰值。,一、光化学烟雾（氧化型烟雾）,世界卫生组织（WHO）和一些发达国家将臭氧和光化学氧化剂的水平作为判断大气的环境指标之一，并据此发布光化学烟雾的警报。,一、光化学烟雾（氧化型烟雾）,3.光化学烟雾的形成条件光化学烟雾是由于汽车排放和燃烧石油引起的，所以又称为石油型烟雾。（1）地势和气候条件：河谷盆地、逆温、污染物不易扩散、风向；（2）季节、温度、日光、湿度：夏秋季节温暖的晴天、大气相对湿度较低、气
3、温为2432；（3）污染源由：汽车尾气或石油燃烧产生的氮氧化物和烃类；（4）出现时间：高峰出现在中午或稍后,一、光化学烟雾（氧化型烟雾）,4.光化学烟雾的形成机理 NO2的光解是光化学烟雾的起始反应 碳氢化合物在活性氧自由基的存在下反应生成醛、酮等二次污染物。在光化学烟雾形成过程中烃的氧化是由HO和HO2尤其是HO起着关键作用。 氮氧化合物导致O3和PAN的生成,0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00,0.50.40.30.20.10,时间,污染物浓度,(mL/m3),图3-3-2-1. 光化学烟雾日变化曲线(S. E. Manahan, 1984),非甲烷烃,醛,N
4、O2,NO,O3, 4. 光化学烟雾形成机理,图3-3-2-3. EKMA方法中的O3等体积分数曲线唐孝炎, 1990),引发反应：,自由基传递反应：,终止反应：, 2. 光化学烟雾,PAN的结构及形成机理, 2. 光化学烟雾,PAN由乙酰基与O2反应生成； 乙酰基由乙醛光解产生； 大气中乙醛主要来自乙烷的氧化；,一、光化学烟雾（氧化型烟雾）,5光化学烟雾的主要危害光化学烟雾对人体健康的影响,大气中臭氧浓度达到0.1 -0 .5时 ,会引起哮喘发作 ,导致上呼吸道疾病恶化 ,使视觉敏感度和视力降低。 长期慢性伤害 ,可引起肺机能衰退、支气管炎、甚至发展成肺癌等。,对植物的伤害,降低大气能见度,
5、一、光化学烟雾（氧化型烟雾）,6.光化学烟雾的主要污染源 交通工具排气 工业企业排气 家庭炉灶与取暖设备排气,二、光化学烟雾（氧化型烟雾）,7.光化学烟雾的防治对策 改进技术 ,降低汽车尾气,的排放量 ；,安装尾气净化装置：主要是在排气系统中安装热反应器 ,催化反应器和向排气门处喷入新鲜空气的办法 改良燃料：即改变汽油成份或者使用代作燃料代替汽油 ,来降低汽车尾气污染。,改善能源结构 根据光化学烟雾形成机理，使用化学抑制剂 ，即诸如二乙基羟胺、苯胺、二苯胺、酚等对各种自由基可产生抑制作用，从而终止链反应，达到控制烟雾的目的。 加强监测 ,及时报警采取预防措施,二、光化学烟雾（氧化型烟雾）,三、
6、硫酸型烟雾,1、硫酸烟雾型污染定义：居民生活和工业生产等燃煤时，排放到大气中的烟雾、尘粒和SO2及其氧化产物形成的气溶胶，在逆温气象条件下形成烟雾。,还原型烟雾 煤烟型烟雾 伦敦型烟雾,三、硫酸烟雾型污染（伦敦型烟雾）,2、硫酸烟雾型污染的形成条件 1）气象条件：冬季、气温较低、湿度较高和阳光较弱、无风 2）污染源：含硫矿物燃料燃绕过程排放出来的SO2、颗粒物以及硫酸盐颗粒物（主要是燃煤占60%，石油燃烧和炼制占30%） 3）空气中的锰铁及氨的催化剂的存在,二、硫酸烟雾型污染（伦敦型烟雾）,3、硫酸型烟雾的特征及危害白天夜间连续发生，严重影响能见度，视程甚至只有几米。它严重刺激人的呼吸道，还危
7、害森林等植物，腐蚀建筑物。,二、硫酸烟雾型污染（伦敦型烟雾）,4、硫酸型烟雾的治理措施 改变燃料结构，以烧煤气、用电为主；,含硫矿物燃料燃烧 煤 (0.5-6%)占60% 石油(0.5-3%)占30%,3.1 来源,1. 直接光氧化, 3. 硫氧化物的转化和硫酸烟雾型污染,3.2 SO2的气相氧化,人为来源：,天然来源： 火山喷发，10%,SO2与其他自由基的反应,硫酸烟雾型污染：硫酸烟雾也称为伦敦烟雾，最早发生在英国伦敦。它主要是由于燃煤而排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。, 3. 硫氧化物的转化和硫酸烟雾型污染,项 目 伦敦型 洛杉矶型 概
8、况 发生较早（1873年），至今已多次出现 发生较晚（1946年），发生光化学反应 污 染 物 颗粒物、SO2、硫酸雾等 碳氢化合物、Nox、O3、PAN、醛类等 燃 料 煤 汽油、煤气、石油 气象条件 季 节 冬 夏、冬 气 温 低（4以下） 高（24以上） 湿 度 高 低 日 光 弱 强 臭氧浓度 低 高 出现时间 白天夜间连续 白天 毒 性 对呼吸道有刺激作用， 对眼睛和呼吸道有强刺激作用。 O3等氧化剂严重时可导致死亡。 有强氧化破坏作用，严重时可导致死亡。 注：本表摘自王晓蓉，1993。,表4-1. 伦敦型烟雾与洛杉矶烟雾的比较, 3. 硫氧化物的转化和硫酸烟雾型污染,四、我国大气污
9、染的现状,1.我国城市大气污染受以煤炭为主的能源结构的制约 , 虽目前仍呈现出明显的煤烟型污染特征 ,但随着改革开放和经济的高速发展 ,各种燃烧设备、汽车保有量的迅速增加 ,释放到空气中的氮氧化物()和碳氢化合物 ()等有害物质日益增多，近 1 0年来光化学烟雾现象日趋严重。,四、我国大气污染的现状,具体现象及成因有以下几个方面： 随着机动车保有量的迅猛增加 ,一些大城市的大气污染已逐渐由煤烟型转向机动车尾气污染型 ,或成为具有二者综合的污染特征。 有关资料表明北京中关村大气 O3最大小时浓度不仅逐年递增 ,而且出现O3最大值的时间也提前 ,说明大气光化学活性增强。 据资料统计 ,每千辆汽车每
10、天排放3 0 0 0 ,2 0 040 0 ,50 1 50。,四、我国大气污染的现状,又因城市高大建筑物的阻挡 ,污染物不易扩散 ,致使城市上空经常形成稳定的污染层。,四、我国大气污染的现状,通常可用 NOx/SO2 比值来初步表征大气污染的类型 ： 当 NOx/ SO2 远远小于 1时 ,大气污染为煤烟型 ; 当 NOx/ SO2 大于 1时 ,可以认为大气污染已进入转型时期， 从1995年开始广州、北京的NOx/ SO2已大于1，说明大气污染已逐渐由煤烟型转向机动车尾气污染型。, 课后思考题,1. 简述大气中主要自由基的来源。 2. 简述光化学烟雾的反应机理。 3. 简述大气颗粒物的来源和分类（重点大气颗粒物三模态）。,
