光化学烟雾形成的形成机制与其防治措施

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1、长安大学硕：I：学位论文第一章绪论近代科学技术的飞速发展，给人类带来巨大利益的同时，也产生了大气污染物。当大气中的污染物浓度超过了自然界自身的净化能力时，就造成了大气污染。城市大气污染一般分为煤烟型和光化学烟雾型，前者因燃煤排放所引起，其主要污染物是颗粒物和S02；后者因汽车和石油化工排放的氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)等前体污染物引起，其特征污染物为臭氧(03)、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等强氧化剂，这些强氧化剂(03、PAN等)对人类生存环境造成了很大的威胁，己在全球范围内引起极大的关注。在现代文明的今天，汽车已经成为人类不可或缺的交通

2、工具，它给人类生活带来极大便利的同时也带来了严重的机动车排放污染。形成光化学烟雾的主要污染物是氮氧化物(NOx)和非甲烷碳氢化合物(NMHC)，而城市大气环境中NOx和NMHC的主要污染源是机动车。有研究表明【1】，1997年，大城市中40％以上的NOX、80％以上的CO和70％以上的NMHC是来自机动车排放。所以，本论文主要从机动车尾气排放角度分析研究城市中的光化学烟雾污染。1．1我国大气污染的来源近20多年来，我国城市大气污染情况比较严重，机动车已成为我国大城市大气污染的主要来源【2，31。主要有以下几个方面：(1)近年来，随着我国经济的持续高速增

3、长和城市化进程的逐步加快，城市居民的交通需求在近二十年内迅速增长，汽车产量和城市机动车保有量大幅增加，机动车污染物排放对城市环境空气质量的污染日趋严重；(2)机动车排放在城市大气污染中的比重不断增加，尤其是在一些经济发展迅速的大城市，表现得更为明显；(3)我国机动车主要集中在大中城市，这些区域建筑物高、道路狭窄、交通繁忙、拥堵严重，污染物不易扩散，加重了城市大气污染。1．2光化学烟雾的概念大气中的NOx和非甲烷碳氢化合物(NMHC)等一次大气污染物在强烈的阳光作用第一章绪论下发生一系列光化学反应，产生氧化性很强的二次污染物，如臭氧03(占反应产物的90

4、％以上)、过氧乙酰硝酸酯(聊N，约占反应产物的9％)、过氧化氢(H202)、醛(RCHO)、高活性自由基(O(1D)、R02·、H02·、RCO·等)、有机酸和无机酸(HN03)等，通常人们把参与光化学反应过程的这些一次污染物和二次污染物的混合物(其中包括气体污染物、气溶胶)所形成的烟雾污染现象，统称为光化学烟雾【l21。光化学烟雾中最重要最危险的组分是对流层中的03，因此光化学烟雾也称为03污染，其表现为大气呈白色雾状(又是带紫色活黄褐色)，能见度降低，并具有特殊的刺激性气味，刺激眼睛和喉咙。目前，对光化学烟雾的研究主要集中在对对流层大气中03浓度积

5、累的研究。1．3光化学烟雾的危害1．3．1光化学烟雾对人体的危害光化学烟雾在不利于扩散的气象条件下，烟雾会积聚不散，使人眼和呼吸道受刺激或诱发各种呼吸道炎症，危害人体健康。在空气污染事件发生时，往往同时暴露于一次及二次空气污染物中，故对于单独暴露臭氧条件下所产生的健康危害流行病学研究比较复杂而且极为困难。从对动物的试验研究发现，吸入过量的臭氧时会造成发炎，对生命体的局部机制会造成危害，吸入浓度过高时，会对肺部结构功能造成不可逆的损害。臭氧、过氧化乙酰硝酸酯(PAN)、醛类等超过一定的浓度就会有明显的刺激性。当浓度超过100ppb，会使眼睛和粘膜受刺激。

6、而在2ppm时会引起头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化。Lippmann研究显示，即使暴露于浓度为20--50ppb仅仅五分钟也会导致生命体肺功能异常，浓度在400--6001．tg／m3时，只要接触两小时就会出现气管刺激症状，引起胸骨下疼痛和肺通透性降低，使肌体缺氧；浓度再高，就会出现头痛，并使肺部气道变窄，出现肺气肿等，时间再长会发生思维紊乱【501。1．3．2光化学烟雾对植物、农作物的影响在许多空气污染物中，臭氧被认为是植物最重要的污染物，而其对植物的伤害也是臭氧对周围环境危害研究中最早被关注的问题。光化学烟雾还会使植物的『F常生长受到抑制，使农

7、作物受损、降低植物对病虫害的抵抗能力。1944年在美国洛杉矶附近发现农作物产生一种新形式的叶斑病，Middletonetal研究指出此症状是由光化学烟雾所造长安火学硕士学位论文成的；1952年的烟草叶斑病，1959年确定是由于臭氧导致的。1987年美国国家谷物减产评估计划研究结果显示，臭氧对很多植物的产量造成影响，不同农作物所受的影响有所不同，详见下表1．1；同时1988年美国的研究显示，由城市传输Nd,区和森林的臭氧会导致森林的生产力降低，树木对各种病虫害抵抗力的降低，抵抗各种生物性和非生物性环境压力降低【41。表1．1美国国家谷物减产评估计划一臭氧

8、暴露浓度与农作物产量表农作物臭氧暴露浓度(ppb)小麦69—93玉米75—132大豆38—43