第二章 光化学烟雾硫酸烟雾.ppt

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1、光化学烟雾PhotochemicalSmog1、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

2、矶烟雾。（2）特征：烟雾蓝色具有强氧化性，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

3、和NO2浓度峰值比NO浓度峰值晚出现4-5小时。推断：O3和NO2PAN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P

4、AN、O3等生成（结果）反应过程：引发反应主要是NO2光解：NO2+hv(<430nm)→NO+Ok1(NO转化为NO2的引发反应)O+O2+M→O3k2O3+NO→NO2+O2k3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+hv→NO+O(自由基发生的引发反应)RCHO+hv→RCO+H(自由基发生的引发反应)RH+O→R+HO(自由基增殖反应)RH+HO→R+H2O(自由基增殖反应)R+O2→RO2(自由基增殖反应)H+O2→HO2(自由基增殖反应)RCO+O2→RC(O)O

5、O(自由基增殖反应)大量的活性自由基(HO2RO2RC(O)OO)使NO转化为NO2：例如：NO+HO2→NO2+HONO+RO2→NO2+RO(RO+O2→HO2+R`CHO)NO+RC(O)OO→NO2+RC(O)O(RC(O)O→R+CO2)所以说，在一个自由基形成之后到他灭亡之前可以参加多个自由基传递反应，正是这种自由基传递过程提供了NO转化为NO2的最终条件。NO2既是链反应的引发物质，又是链反应的终止物质。反应终止的条件：NO，HC等消耗殆尽，O3、NO2、PAN、HNO3等最终形成。NO2+HO→HNO3NO2+RC(O)O

6、O→RC(O)OONO2(PAN)O+O2+M→O3RC(O)OONO2→RC(O)OO+NO22、光化学反应简化机制的总结12个反应方程引发反应：NO2+hv→NO+OO+O2+M→O3O3+NO→NO2+O2自由基传递：RH+HO+O2→RO2+H2ORCHO+HO+O2→RC(O)O2+H2ORCHO+hv+2O2→RO2+HO2+COHO2+NO→NO2+HORO2+NO+O2→NO2+R`CHO+HO2RC(O)OO+NO+O2→NO2+RO2+CO2终止：NO2+HO→HNO3NO2+RC(O)OO→RC(O)OONO2(PA

7、N)RC(O)OONO2→RC(O)OO+NO2加强监督管理:当氧化剂浓度达到0.5ppm时达到警戒水平，氧化剂浓度达到1.0ppm时达到危害健康水平，氧化剂浓度达到1.5ppm时达到严重危害健康水平3、光化学烟雾的防治对策改进技术：汽车尾气是氮氧化物和碳氢化合物的主要来源，改进技术控制汽车尾气排放是防止光化学烟雾的有效措施。包括安装汽车尾气净化装置+改良燃料（使用天燃气燃料、二甲醚燃料）等。改善能源结构:使用替代能源，尽量减少使用化石燃料，无论煤还是燃料油中都含有大量的烃类和N素，燃烧过程中容易排放光化学一次污染物。?例题讲解：大气中N

8、O是广泛存在的一种物质，根据测定，其在大气中的平均大气分压是10-4ppm(=10-4×10-6atm(1个大气压强))。如何确定NO在清洁大气中，在25摄氏度，1个大气压下的平衡浓度？通过计