化学与环境污染第四章预览版

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1、第四章大气污染与防治主讲：关伟2010年xx月xx日目录第一节光化学烟雾第二节煤烟型烟雾第三节酸雨第四节臭氧层损耗第五节全球气候变暖第六节大气污染防治第一节光化学烟雾一.概述：1.定义：汽车、工厂等污染源排人大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在阳光作用下会发生光化学反应生成二次污染物。参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有气体污染物，也有气溶胶)所形成的烟雾桔染现象，称为光化学烟雾。2.背景：20世纪40年代，美国加利福尼亚州洛杉矾就发生过光化学烟雾。20世纪50年代以来，光化学烟雾污染事件在美国其他城市和世界各地相继出现，如日本、加拿大、德国、澳大利亚、

2、荷兰等国的一些大城市都发生过。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。近年来，一些乡村地区也有光化学烟雾污染的迹象。日益严重的光化学烟雾问题，逐渐引起人们的重视。二.光化学烟雾的特征光化学烟雾的表现特征是棕黄色或谈蓝色的烟雾弥漫，大气能见度降低。光化学烟雾一般发生在大气相对湿度较低、气温为24~32℃的夏、秋季晴天，污染高峰出现在中午或稍后。光化学烟雾是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。三.形成光化学烟雾的反应机制1.污染空气中二氧化氮的光解是光化学烟雾形成的起始反应。2.碳氢化合物被氢氧自由基HO·、原子氧O等自由基和臭氧氧化，导致醛、酮等产物以及重要

3、的中间产物烃基过氧自由基RO2·、氢过氧自由基HO2·、酰基自由基RCO·等自由基的生成。3.过氧自由基引起一氧化氮向二氧化氮转化，并导致臭氧和过氧乙酰硝酸酯的生成。四.光化学烟雾的危害光化学烟雾成分复杂，但是，对动物、植物和材料有害的主要是臭氧、PAN、醛、酮等二次污染物。人和动物受到的主要伤害是眼睛和教膜受到刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。植物受到臭氧的损害，经过一段时间后色素发生变化，叶片上出现红褐色斑点。PAN影响植物的生长、降低植物对病虫害的抵抗力。臭氧、PAN等还能造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。五

4、.美国洛杉矶容易发生光化学烟雾的原因首先，美国洛杉矾当时拥有超过800万辆汽车，汽车排出的污染物占洛杉矾大气污染物的90％。于是，洛杉矶有充足的一次污染物生成光化学烟雾。其次，洛杉矾地处洛杉矾盆地，容易形成上热下冷的逆温现象。污染物不容易扩散稀释，容易发生污染事件。再次，洛杉矾夏季的阳光非常强烈，为形成光化学烟雾提供了外界条件。六.我国兰州西固区的光化学烟雾1974年以来，每到夏季和秋季，我国甘肃省会兰州市西固区的居民经常出现眼睛受到刺激、流眼泪、恶心、头晕等症状。经调查证实该地区存在光化学烟雾类型的大气污染，污染源主要是石油化工及炼制业。西固区形成光化学烟雾的一次污染物中，碳氢

5、化合物主要不是来自汽车尾气，而是来自兰化公司各厂和兰州炼油厂的面源；同样，氮氧化物是来自热电厂和燃烧面源。除了具有大量形成光化学烟雾的一次污染物这个条件以外，西固区地处黄河河谷，污染物不易扩散稀释，再加上西北高原的强烈日照，所以在夏、秋季容易发生光化学烟雾污染。第一节结束返回目录第二节煤烟型污染一.煤烟型污染的来源燃煤是煤烟型污染的主要污染源。煤是最重要的固体燃料，它是一种复杂的物质聚集体，其可燃成分主要是由碳、氢及少量氧、氮和硫等一起构成的有机聚合物。烟气中二氧化硫和硫化氢几乎完全来自燃料。煤中含有四种形态的硫：黄铁矿疏、有机硫、单质硫和硫酸盐硫。在燃烧过程中，前三种硫都能燃烧

6、放出热量，并释放出硫氧化物或硫化氢，在一般燃烧条件下，二氧化硫是主要产物。燃烧过程中形成的氯氧化物，一部分是燃料氮氧化物，另一部分是热致氮氧化物。不完全燃烧产物主要是一氧化碳和挥发性有机化合物。它们排入大气不仅污染环境，也使能源利用效率降低，导致能源浪费。二.伦敦型烟雾从1873年到1962年，伦敦历史上曾经六次发生烟雾污染事件，其中1952年最为严重。1952年12月5~8日，英国几乎全境为浓雾笼罩，燃煤产生的烟雾不断积聚。4天中伦敦市死亡约4000人。肺炎、肺癌、流感及其他呼吸道病患者死亡率均成倍增加。后来，人们把这种化学烟雾称为伦敦型烟雾。它的一次污染物是煤烟和二氧化硫，二

7、次污染物是硫酸雾和硫酸盐。在冬季气温低、无风或静风、湿度高的有雾天气下容易发生，白天夜间连续出现。严重影响能见度，视程甚至只有几米远。总体上看，伦敦型烟雾是一种还原性烟雾。它严重刺激人的呼吸道，还危害森林等植物，腐蚀建筑物。三.煤烟型污染发生的条件伦敦之所以多次发生烟雾污染事件，首先是因为历史上伦敦大量烧煤，烧煤排放出大量煤烟和二氧化硫，是伦敦型烟雾重要的一次污染物。其次，伦敦曾经号称“雾都”，气象条件也有利于煤烟型烟雾的生成。除了伦敦烟雾事件以外，比利时马斯河谷工业区的马斯河谷