光化学烟雾PhotochemicalSmog.ppt
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1、光化学烟雾 Photochemical Smog,1、光化学烟雾现象 由前述氮氧化物和碳氢化合物的转化过程,只要大气中存在三个条件: 强烈的太阳光+碳氢化合物+氮氧化合物时 就会由光化学反应引发一系列的化学过程,产生一些氧化性很强的物质,如臭氧、PAN,HNO3,H2O2等二次污染物,该过程实际就是光化学烟雾的形成过程。 (1)概念:主要含有氮氧化物和碳氢化合物等一次性污染物的大气,在阳光照射下发生化学反应而产生的二次污染物,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,因最早在1940年的美国洛杉矶首先发现,因此又称为洛杉矶烟雾。,(2)特征: 烟雾蓝色 具有强氧
2、化性,能使橡胶开裂 对眼睛、呼吸道等有强烈刺激,并引起头痛、呼吸道疾病恶化,严重造成死亡 对植物叶子有害,能使大气能见度降低 刺激物浓度峰值出现在中午和午后 污染区域出现在污染源下风向几十到几百公里的范围内 当前,世界大城市许多发生过光化学烟雾:日本东京、英国伦敦、澳大利亚、德国、中国的兰州西固石油化工区等等。,光 化 学 烟 雾,(3)日变化曲线 总体上,白天生成,夜晚消失,污染物浓度峰值出现在中午和午后。 烃类和NO发生在早上交通高峰时节,此时NO2浓度很低。 随太阳辐射增强,O3和NO2浓度逐渐增加,到中午已经较高,一般O3和NO2浓度峰值比NO浓度峰值晚出现4-5小时。 推断:O3和N
3、O2 PAN主要是二次污染物。 傍晚虽然交通繁忙,但是日光较弱,因此不足以引起光化学反应。,(4)烟雾箱模拟揭示的机理 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 观察结果: 随时间增加,NO向NO2转化。(NO消耗) 由于氧化而大量消耗丙烯(碳氢化合物消耗)。 臭氧、PAN、HCHO、NO2等二次污染物生成。 关键反应: NO2光解导致O3的生成(光化学反应_诱因) 丙烯氧化得到活性自由基,HO,HO2(自由基链反应_强化) 活性自由基促使NO向NO2转化,同时使PAN、O3等生成(结果),反应过程: 引发反应主要是NO2光解: NO2+hv(430nm)N
4、O+O k1(NO转化为NO2的引发反应) O+O2+MO3 k2 O3+NONO2+O2 k3 碳氢化合物(烃类)的氧化能够得到大量活性自由基,对活性 自由基的引发反应主要由于醛类和NO2光解: NO2+hvNO+O (自由基发生的引发反应) RCHO+hvRCO+H (自由基发生的引发反应) RH+OR+HO(自由基增殖反应) RH+HOR+H2O(自由基增殖反应),R+O2RO2(自由基增殖反应) H+O2HO2(自由基增殖反应) RCO+ O2RC(O)OO(自由基增殖反应) 大量的活性自由基(HO2 RO2 RC(O)OO)使NO转化为NO2: 例如: NO+HO2NO2+HO NO
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