光化學(xué)污染

1、第十小組制,一、光化學(xué)煙霧簡介,二、光化學(xué)煙霧組成及來源,三、光化學(xué)煙霧的形成及特征,四、光化學(xué)煙霧的危害,五、光化學(xué)污染案例,六、預(yù)防措施,七、中國現(xiàn)狀,一、光化學(xué)煙霧簡介,氮氧化物(NOx)主要是指一氧化氮和二氧化氮。NO和NO2都是對人體有害的氣體。氮氧化物和碳?xì)浠衔?HC)在大氣環(huán)境中受強(qiáng)烈的太陽紫外線照射后產(chǎn)生一種新的二次污染物——光化學(xué)煙霧，在這種復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)過程中，主要生成光化學(xué)氧化劑(主要是臭氧)及其他多種復(fù)雜的化

2、合物，統(tǒng)稱光化學(xué)煙霧。,經(jīng)過研究表明，在60N（北緯）～60S（南緯）之間的一些大城市，都可能發(fā)生光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在陽光強(qiáng)烈的夏、秋季節(jié)。隨著光化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行，反應(yīng)生成物不斷蓄積，光化學(xué)煙霧的濃度不斷升高約3h~4h后達(dá)到最大值。這種光化學(xué)煙霧可隨氣流飄移數(shù)百公里，使遠(yuǎn)離城市的農(nóng)村莊稼也受到損害。,二、光化學(xué)煙霧組成及來源,光化學(xué)煙霧是由二氧化氮、一氧化氮、一氧化碳和碳?xì)浠衔锏纫淮挝廴疚锛八鼈冊谝欢l件下反應(yīng)產(chǎn)生的二

3、次污染物臭氧、過氧乙酰硝酸酯PAN、醛等混合而成的。其主要成分臭氧（約占85％）、過氧乙酰硝酸酯（約占10％）、過氧苯酰硝酸酯、醛類等。,1.氮氧化合物的來源光化學(xué)煙霧的主要成分作NO和NO2，主要來自燃料的燃燒、汽車的尾氣、生產(chǎn)和使用硝酸的工廠尾氣，燃煤發(fā)電廠等。,2.一氧化碳來源一氧化碳主要來自汽車尾氣(主要在汽油燃燒不充分時(shí),如停車狀態(tài)開發(fā)動機(jī)),燃煤，農(nóng)墾燒荒,有機(jī)物燃燒。,3.臭氧來源臭氧(O3,又稱作光化學(xué)氧化劑)主要

4、來源:從汽車和工廠釋放出的氮氧化物在太陽光照射下與氧氣反應(yīng)生成。,三、光化學(xué)煙霧的形成及特征,2、氣象條件①強(qiáng)烈光照（NO2的光解需290-420nm的光，因此，夏季比冬季可能性大，一天中中午前后光線最強(qiáng)時(shí)出現(xiàn)“煙霧”的可能性大。）②低風(fēng)速、低濕度、逆溫天氣。洛杉磯是每年5月～10月（1943年）?？傊鞖馇缋?、高溫、低濕和有逆溫風(fēng)力不大時(shí)。,1、污染源條件 (物質(zhì)要素)：氮氧化物（NOx）和碳?xì)浠衔铮–xHy）等。,太陽輻射

5、強(qiáng)度是一個主要條件，太陽輻射的強(qiáng)弱，主要取決于太陽的高度，即太陽輻射線與地面所成的投射角以及大氣透明度等。因此，光化學(xué)煙霧的濃度，除受太陽輻射強(qiáng)度的日變化影響外，還受該地的緯度、海拔高度、季節(jié)、天氣等條件的影響。經(jīng)過研究表明,在北緯60度～南緯60度之間的一些大城市,都可能發(fā)生光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在陽光強(qiáng)烈的夏、秋季節(jié)。隨著光化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行,反應(yīng)生成物不斷蓄積,光化學(xué)煙霧的濃度不斷升高,約3h～4h后達(dá)到最大值。,3.地理

6、條件,4. 形成過程,（1）NO2==NO+O（條件為光照） O+O2==O3 2NO+O2==2NO2,（2）碳?xì)浠衔锉籋O、O等自由基和臭氧氧化，導(dǎo)致醛、酮、醇、酸等產(chǎn)物以及重要的中間產(chǎn)物RO2、HO2、RCO等自由基的生成。,（3）過氧自由基引起NO向NO2的轉(zhuǎn)化，并導(dǎo)致O3和PAN等的生成。,光化學(xué)煙霧的表現(xiàn)特征是煙霧彌漫，煙霧呈藍(lán)色，大氣能見度降低。光化學(xué)煙霧一般發(fā)生在大氣相對濕度較低、

7、大氣溫度較低，氣溫為24～32℃的夏季晴天，污染高峰出現(xiàn)在中午或稍后。光化學(xué)煙 霧是一種循環(huán)過程，白天生成，傍晚消失。,5.光化學(xué)煙霧特征,四、光化學(xué)煙霧的危害,1.臭氧對人體的危害,臭氧對人體的危害主要表現(xiàn)在刺激和破壞深部呼吸道粘膜和組織，對眼睛也有刺激，其作用與二氧化氮類似。在低濃度長時(shí)間作用時(shí)，引起慢性呼吸道疾病及其它疾病。大氣中臭氧濃度為0.1～0.5ppm時(shí)引起鼻和喉頭粘膜的刺激和對眼睛的刺激。在0.2～0.8ppm濃度下接觸

8、兩小時(shí)后會出現(xiàn)氣管刺激癥狀，1ppm以上引起頭疼、肺深部氣道變窄，出現(xiàn)肺氣腫，長時(shí)間接觸會出現(xiàn)一系列中樞神經(jīng)損害或引起肺水腫。此外，還能阻礙血液輸氧的功能，造成組織缺氧現(xiàn)象；并有使視力遲鈍、甲狀腺功能受損、骨骼早期鈣化等作用。,2.過氧乙酰硝酸酯對人體的危害,過氧乙酰硝酸酯（PAN）是一種極強(qiáng)的催淚劑，其催淚作用相當(dāng)于甲醛的200倍。過氧乙酰硝酸酯對人體的危害，特別是過氧苯酰酸酯、醛類、硝酸和硫酸等，都有強(qiáng)烈刺激眼睛的作用，使人眼睛紅腫

9、、流淚，呼吸系統(tǒng)癥狀表現(xiàn)為喉疼、喘息、咳嗽、呼吸困難還能引起頭痛、胸悶、疲勞感、皮膚潮紅、心功能障礙和肺功能衰竭等一系列癥狀。近來據(jù)報(bào)導(dǎo)，PAN和PBN還有致癌危險(xiǎn)。,3.光化學(xué)污染對植物的危害,植物受害是判斷光化學(xué)煙霧污染程度的最敏感的指標(biāo)之一。植物受到臭氧的損害，開始時(shí)表皮褪色，呈蠟質(zhì)狀，經(jīng)過一段時(shí)間后色素發(fā)生變化，葉片上出現(xiàn)紅褐色斑點(diǎn)。PAN使葉子背面呈銀灰色或古銅色，影響植物的生長，降低植物對病蟲害的抵抗力。,對光化學(xué)煙霧敏感的

10、植物包括許多農(nóng)作物（棉花、煙草、甜菜、萵苣、蕃茄和菠菜等），以及某些飼料作物，觀賞植物（如菊花、薔薇、蘭花和牽?；ǖ龋┖投喾N樹木。,4.光化學(xué)污染對大氣的能見度的影響,光化學(xué)煙霧的重要特征之一是使大氣的能見度降低，視程縮短。這主要是由于污染物質(zhì)在大氣中形成的光化學(xué)煙霧氣溶膠所引起的。這種氣溶膠顆粒大小一般多在0.3～1.0μm范圍內(nèi)。由于這樣大小的顆粒實(shí)際上不易因重力作用而沉降，能較長時(shí)間懸浮于空氣中，長距離遷移；它們與人視覺能力的光波

11、波長相一致，且能散射太陽光，從而明顯地降低了大氣的能見度。因而妨害了汽車與飛機(jī)等交通工具的安全運(yùn)行，導(dǎo)致交通事故增多。,,5.光化學(xué)污染對建筑物及橡膠制品的危害,,光化學(xué)煙霧會加速橡膠制品的老化和龜裂，腐蝕建筑物和衣物，縮短其使用壽命。光化學(xué)煙霧還會促成酸雨形成，并使染料、繪畫褪色，橡膠制品老化，建筑物和機(jī)器受腐蝕等。,五、光化學(xué)污染案例,1943年，美國洛杉磯市發(fā)生了世界上最早的光化學(xué)煙霧事件。這一事件是由于洛杉磯市擁有的250萬輛汽

12、車排氣污染造成的，這些汽車每天消耗約1600t汽油，向大氣排放1000多噸碳?xì)浠衔锖?00多噸氮氧化物。這些氣體受陽光作用，釀成了危害人類的光化學(xué)煙霧事件。,案例一,案例二,1971年，日本東京發(fā)生了較嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧事件，使一些學(xué)生中毒昏倒。與此同時(shí)，日本的其他城市也有類似的事件發(fā)生。此后，日本一些大城市連續(xù)不斷出現(xiàn)光化學(xué)煙霧。日本環(huán)保部門經(jīng)對東京幾個主要污染源排放的主要污染物進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，汽車排放的CO、NOx、HC三種污染物約

13、占總排放量的80%。,案例三,1997年夏季，擁有80萬輛汽車的智利首都圣地亞哥也發(fā)生光化學(xué)煙霧事件。由于光化學(xué)煙霧的作用，迫使政府對該市實(shí)行緊急狀態(tài)：學(xué)校停課、工廠停工、影院歇業(yè)，孩子、孕婦和老人被勸告不要外出，使智利首都圣地亞哥處于“半癱瘓狀態(tài)”。,六、預(yù)防措施,1.控制污染源，減少氮氧化物和碳?xì)浠衔镂廴驹吹呐欧?（1 ）改善能源結(jié)構(gòu)。推廣使用天然氣和二次能源，如煤氣、液化石油氣、電等，加強(qiáng)對太陽能、風(fēng)能、地?zé)岬惹鍧嵞茉吹睦谩?

14、（2）區(qū)域集中供熱發(fā)展區(qū)域集中供暖供熱，設(shè)立規(guī)模較大的熱電廠和供熱站，取締市區(qū)矮小煙囪。,（3）推廣燃煤電廠煙氣脫N技術(shù)。如選擇性催化還原法（SCR）、非選擇性催化還原法（SNCR）和吸收法、離子體活化法。,,石灰石—石膏濕法脫氮,QQ型半干氨法鍋爐煙氣脫硫脫氮除塵一體化裝置,選擇性催化還原法是以金屬鉑的氧化物作為催化劑，以氨、硫化氫和一氧化碳等作為還原劑，選擇最佳脫硝反應(yīng)溫度，將煙氣中的氮氧化物還原為N2。,非選擇性催化還原法與選擇性

15、催化還原法不同的是非選擇性控制一定的反應(yīng)溫度，在將煙氣中的氮氧化物還原為N2的同時(shí)，一定量的還原劑還與煙氣中的過剩氧發(fā)生反應(yīng)。,吸收法是利用特定的吸收劑吸收煙氣中的NO 。根據(jù)所使用的吸收劑，可分為堿吸收法（常用的吸收劑為氨水、氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液），溶融鹽吸收法和稀硝酸（或濃硫酸）吸收法。,等離子體活化法的原理主要是利用高能輻射激發(fā)煙氣的各種氣體分子,使之產(chǎn)生自由電子和活性基團(tuán),從而與SOz及NO反應(yīng)達(dá)到脫硫脫氮目的。,2.減少機(jī)

16、動車尾氣的排放,NO和碳?xì)浠衔锏牧硪粋€重要來源是機(jī)動車尾氣的排放。當(dāng)燃料在發(fā)動機(jī)汽缸里進(jìn)行燃燒時(shí)，由于內(nèi)燃機(jī)所用的燃料中含有碳、氫、氧之外的雜質(zhì)，使得內(nèi)燃機(jī)的燃燒不完全，排放的尾氣中含有一定量的CO、碳?xì)浠衔?、NO、微粒物質(zhì)和臭氣（甲醛、丙烯醛等）。碳?xì)浠衔锍煞謴?fù)雜，含有強(qiáng)致癌物質(zhì)。因此控制機(jī)動車尾氣排放對于預(yù)防光化學(xué)煙霧有很大的積極作用。,3.利用化學(xué)抑制劑,使用化學(xué)抑制劑目的是消除自由基，以抑制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行，從而控制光化學(xué)煙

17、霧的形成。人們發(fā)現(xiàn)二乙基羥胺，苯胺，二苯胺，酚等對氫氧自由基有不同的抑制作用，尤其是二乙基羥胺（DEHA）對光化學(xué)煙霧有較好的抑制作用。在大氣中噴灑0.05PPm的二乙基羥胺，能有效抑制光化學(xué)煙霧，利于環(huán)保。但在使用的過程中，要注意抑制劑對人體和動植物的毒害作用，并注意防止抑制劑產(chǎn)生二次污染。,4.植樹造林,實(shí)驗(yàn)證明，樹木在一定濃度范圍內(nèi)，吸收各種有毒氣體，使污染的空氣得以凈化。因此應(yīng)大力提倡植樹造林，綠化環(huán)境。,5.設(shè)立檢測點(diǎn),為了及

18、時(shí)了解光化學(xué)煙霧的情況，許多國家都很重視監(jiān)測工作。例如，洛杉磯市設(shè)有10個監(jiān)測站，經(jīng)常監(jiān)測光化學(xué)煙霧的污染狀況。同時(shí)該市還制定了光化學(xué)煙霧的三級警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)，以便及時(shí)采取有效的防止措施。,七、中國現(xiàn)狀,20世紀(jì)90年代之后，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，中國汽車油耗增高，污染控制水平較低，以致造成汽車污染日益嚴(yán)重。部分大城市交通干道氮氧化物（NOX）和一氧化碳（CO）嚴(yán)重超過國家標(biāo)準(zhǔn)，汽車污染已成為主要的空氣污染物，一些城市汽車排放濃度嚴(yán)重超標(biāo)，已具

19、有發(fā)生光化學(xué)煙霧的潛在危險(xiǎn)。,到2008年止，中國還沒有發(fā)生過像美國、日本等國家那樣嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧事件，這是因?yàn)闊熿F與氣候和陽光有關(guān)，只要有充足的陽光，干燥的氣候，加上汽車尾氣的排放和污染，就會具備形成光化學(xué)煙霧的外部條件。在以北京、太原、上海、南京、成都為中心的重污染地區(qū)，污染指數(shù)隨時(shí)都可能處在發(fā)生光化學(xué)煙霧事件的危險(xiǎn)之中。因此，迫切需要中國有關(guān)部門采取各種有效的措施，制定嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，加大治理汽車尾氣污染的力度，避免光化學(xué)煙霧事