大气专题2光化学烟雾.pptx

蓝色烟雾蓝色烟雾污染物污染物污染区域污染区域光化学烟雾光化学烟雾严重后果严重后果认识光化学烟雾认识光化学烟雾掌掌 握握了了 解解分析归纳分析归纳1.光化学烟雾事件光化学烟雾事件2.光化学烟雾的概念、特征光化学烟雾的概念、特征3.光化学烟雾的形成、变化趋势光化学烟雾的形成、变化趋势主要内容主要内容 光化学烟雾的形成机理光化学烟雾的形成机理 1.简单机理简单机理 2.烟雾箱模拟烟雾箱模拟通过与硫酸型烟雾的对比，了解二者的通过与硫酸型烟雾的对比，了解二者的异同点，讨论光化学烟雾的危害异同点，讨论光化学烟雾的危害探讨光化学烟雾的控制对策探讨光化学烟雾的控制对策1.2.1.1 1.1 光化学烟雾事件光化学烟雾事件 1943 1943年夏季，洛杉矶市年夏季，洛杉矶市250250万辆汽车燃烧的万辆汽车燃烧的11001100吨汽油所产生的碳氢化合物等气体，吨汽油所产生的碳氢化合物等气体，在太阳紫外线照射下引起化学反应，形成了浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头在太阳紫外线照射下引起化学反应，形成了浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼。疼。19551955年和年和19701970年洛杉矶又两度发生该类事件，分别有年洛杉矶又两度发生该类事件，分别有400400多人死亡和全市四分之三多人死亡和全市四分之三的人患病。的人患病。洛杉矶光化学烟雾洛杉矶光化学烟雾洛杉矶洛杉矶光化学光化学烟雾烟雾纽约曼哈顿光化学烟雾纽约曼哈顿光化学烟雾纽约曼哈顿光化纽约曼哈顿光化学烟雾学烟雾1.1 1.1 硫酸型烟雾事件硫酸型烟雾事件 自自19521952年以来，伦敦发生过年以来，伦敦发生过1212次大的烟雾事件。次大的烟雾事件。19521952年年1212月那一次，伦敦大雾，月那一次，伦敦大雾，燃煤排放的粉尘和二氧化硫无法散去。迫使所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人燃煤排放的粉尘和二氧化硫无法散去。迫使所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路困难。烟雾事件使呼吸道疾病患者猛增，走路困难。烟雾事件使呼吸道疾病患者猛增，5 5天内有天内有40004000多人死亡，两个月内又有多人死亡，两个月内又有80008000多人死去。多人死去。伦敦烟雾伦敦烟雾个为个为1.2 1.2 光化学烟雾的概念光化学烟雾的概念 大气中碳氢化合物（大气中碳氢化合物（HCHC）、氮氧化物（）、氮氧化物（NONOX X）等一次污染物在阳光照射下，发生）等一次污染物在阳光照射下，发生光化学反应产生二次污染物，这种由参加反应的一、二次污染物的混合物（包括气体光化学反应产生二次污染物，这种由参加反应的一、二次污染物的混合物（包括气体污染物和气溶胶）形成的烟雾污染现象，称为污染物和气溶胶）形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾光化学烟雾。大气中存在三个条件：强烈的太阳光、大气中存在三个条件：强烈的太阳光、碳氢化合物、氮氧化合物碳氢化合物、氮氧化合物发生光化学反应，产生一些氧化性很强发生光化学反应，产生一些氧化性很强的物质。如：的物质。如：O3、PAN、HNO3、H2O21.2 1.2 光化学烟雾的特征光化学烟雾的特征烟雾蓝色烟雾蓝色具有强氧化性，能使橡胶开裂具有强氧化性，能使橡胶开裂对对眼眼睛睛、呼呼吸吸道道等等有有强强烈烈刺刺激激，并并引引起起头头痛痛、呼呼吸吸道道疾疾病病恶恶化化，严严重重造造成死亡成死亡对植物叶子有害，能使大气能见度降低对植物叶子有害，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 当当前前，世世界界大大城城市市许许多多发发生生过过光光化化学学烟烟雾雾：日日本本东东京京、英英国国伦伦敦敦、澳大利亚、德国、中国的兰州西固石油化工区等等。澳大利亚、德国、中国的兰州西固石油化工区等等。1.3 1.3 光化学烟雾的形成光化学烟雾的形成形成条件：氮氧化合物；碳氢化合物；有强阳光照射。光化学烟雾形成指标：O3、PAN及其他产物。NOx CHUV浅蓝色混和烟雾O3过氧酰基硝酸酯 主要为过氧乙主要为过氧乙酰硝酸酯酰硝酸酯 其它 醛类、酮类、醛类、酮类、过氧化氢等过氧化氢等 1.3 1.3 光化学烟雾的变化趋势光化学烟雾的变化趋势总总体体上上，白白天天生生成成，夜夜晚晚消消失失，污污染物浓度峰值出现在中午和午后。染物浓度峰值出现在中午和午后。烃烃类类和和NONO发发生生在在早早上上交交通通高高峰峰时时节节，此时此时NONO2 2浓度很低。浓度很低。随随太太阳阳辐辐射射增增强强，O O3 3和和NONO2 2浓浓度度逐逐渐渐增增加加，到到中中午午已已经经较较高高，一一般般O O3 3和和NONO2 2浓浓度度峰峰值值比比NONO浓浓度度峰峰值值晚晚出出现现4-4-5 5小时。小时。推推断断：O O3 3、NONO2 2和和PANPAN主主要要是是二二次次污污染染物。物。傍傍晚晚虽虽然然交交通通繁繁忙忙，但但是是日日光光较较弱弱，因此不足以引起光化学反应。因此不足以引起光化学反应。2.1 2.1 光化学烟雾的简单机理光化学烟雾的简单机理2.1 2.1 光化学烟雾的简单机理光化学烟雾的简单机理光化学烟雾形成反应是一个链反应，光化学烟雾形成反应是一个链反应，链的引发主要是链的引发主要是NONO2 2的光解。的光解。2.2 2.2 光化学烟雾的烟雾箱模拟光化学烟雾的烟雾箱模拟 研研究究条条件件：封封闭闭的的容容器器+反反应应气气体体（丙丙烯烯（HC）、NOx、空空气气）+模模拟太阳光照射拟太阳光照射观察结果：观察结果：随时间增加，随时间增加，NO向向NO2转化。（转化。（NO消耗）消耗）由于氧化而大量消耗丙烯（碳氢化合物消耗）。由于氧化而大量消耗丙烯（碳氢化合物消耗）。臭氧、臭氧、PAN、HCHO、NO2等二次污染物生成。等二次污染物生成。关键反应：关键反应：NO2光解导致光解导致O3的生成（的生成（光化学反应光化学反应_诱因诱因）丙烯氧化得到活性自由基，丙烯氧化得到活性自由基，HO,HO2（自由基链反应自由基链反应_强化强化）活性自由基促使活性自由基促使NO向向NO2转化转化,同时使同时使PAN、O3等生成（等生成（结果结果）2.2 2.2 烟雾箱模拟的反应过程烟雾箱模拟的反应过程引发反应主要是引发反应主要是NO2光解：光解：NO2+hv(二烷基或三烷基芳烃和有二烷基或三烷基芳烃和有外双键的烯烃外双键的烯烃 乙烯乙烯 单烷基芳烃单烷基芳烃 C5以上烷烃以上烷烃 C2-C5 大多数有机物与大多数有机物与 HO 发生反应，其反应速度常数大体上反映发生反应，其反应速度常数大体上反映了碳氢化合物的反应活性。了碳氢化合物的反应活性。2.控制臭氧的浓度控制臭氧的浓度 NOX、RH的初始浓度大小，影响的初始浓度大小，影响O3的生成量和生成速度。的生成量和生成速度。