二次污染
光化學煙霧是由汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物,在陽光的作用下發(fā)生化學反應,生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物,參與光化學反應過程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象叫做光化學煙霧。
毒性
光化學煙霧的成分非常復雜,但是對動物、植物和材料有害的是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。人和動物受到主要傷害是眼睛和粘膜受刺激、頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化、兒童肺功能異常等。
植物受到臭氧的損害,開始時表皮褪色,呈蠟質(zhì)狀,經(jīng)過一段時間后色素發(fā)生變化,葉片上出現(xiàn)紅褐色斑點。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。
臭氧、PAN等還能造成橡膠制品的老化、脆裂,使染料褪色,并損害油漆涂料、紡織纖維和塑料制品等。
毒物產(chǎn)生過程
20世紀40年代,在美國加利福尼亞州洛杉磯首先發(fā)現(xiàn)了光化學煙霧。1951年A.J.哈根最先指出臭氧(O3)是氮氧化物、碳氫化合物和空氣的混合物通過光化學反應生成的。以后F. W. 溫特發(fā)現(xiàn)臭氧與不飽和烴(如汽車廢氣中的烴類)的化學反應產(chǎn)物跟洛杉磯煙霧有相同的傷害效應。形成臭氧的活性有機物和氮氧化物的主要來源是汽車排放的尾氣。
通過對光化學煙霧形成的模擬實驗,已經(jīng)初步明確在碳氫化合物和氮氧化物的相互作用方面主要有以下過程:
1、 污染空氣中NO2的光解是光化學煙霧形成的起始反應。
2、碳氫化合物被HO、O等自由基和臭氧氧化,導致醛、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,并導致O3和PAN等的生成。
光化學反應中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN等統(tǒng)稱為光化學氧化劑,以臭氧為代表,所以光化學煙霧污染的標志是臭氧濃度的升高。
光化學煙霧與大氣物理
光化學煙霧的形成及其濃度,除直接決定于汽車排氣中污染物的數(shù)量和濃度以外,還受太陽輻射強度、氣象以及地理等條件的影響。太陽輻射強度是一個主要條件,太陽輻射的強弱,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,光化學煙霧的濃度,除受太陽輻射強度的日變化影響外,還受該地的緯度、海拔高度、季節(jié)、天氣和大氣污染狀況等條件的影響。光化學煙霧是一種循環(huán)過程,白天生成,傍晚消失。污染區(qū)大氣的實測表明,一次污染物CH和一氧化氮的最大值出現(xiàn)在早晨交通繁忙時刻,隨著NO濃度的下降,NO2濃度增大,O3和醛類等二次污染物隨著陽光增強和NO2、HC濃度降低而積聚起來。它們的峰值一般要比NO峰值的出現(xiàn)要晚4-5小時。二次污染物PAN濃度隨時間的變化與臭氧和醛類相似。城市和城郊的光化學氧化劑濃度通常高于鄉(xiāng)村,但近年來發(fā)現(xiàn)許多鄉(xiāng)村地區(qū)光化學氧化劑的濃度增高,有時甚至超過城市。這是因為光化學氧化劑的生成不僅包括光化學氧化過程,而且還包括一次污染物的擴散輸送過程,是兩個過程的結(jié)果。因此光化學氧化劑的污染不只是城市的問題,而且是區(qū)域性的污染問題。短距離運輸可造成O3的最大濃度出現(xiàn)在污染源的下風向,中尺度運輸可使臭氧擴散到上百公里的下風向,如果同大氣高壓系統(tǒng)相結(jié)合可傳輸幾百公里。
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