甘肃联合大学学生毕业论文题目：中国城市光化学烟雾污染研究作者：安妍妮指导教师：魏慧荣化工学院系环境监测与治理技术专业08级三年制二班2010年10 月10日主要内容简介:本文首先介绍了光化学烟雾的定义；其次，介绍了光化学烟雾形成的条件及机制，在形成机制中介绍了引发反应、自由基传递反应和终止反应；介绍了光化学烟雾的现象、特点、及危害，在城市重大光化学烟雾事件中，介绍了洛杉矶烟雾事件，分析了洛杉矶烟雾事件的形成条件、地理形势以及给周边人们的生活和工作带来的影响和危害；在中国城市光化学烟雾污染事件中重点介绍了兰州市西固区的污染事件，分析了西固区光化学烟雾污染事件的原因、现象及危害，研究了世界上光化学烟雾污染气体的产生；文章最后在中国光化学烟雾污染的控制对策中介绍了世界所采取的措施，重点是提出了自己对污染的看法，及自己所认为的控制对策。

指导教师姓名魏慧荣职称论文评语成绩指导教师总评意见：评审人：年月日注：1．评语、成绩须由指导教师填写。

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中国城市光化学烟雾污染研究摘要：本文主要介绍了光化学烟雾的定义、形成条件、机制、现象、特点及危害，介绍了中国城市重大的光化学烟雾污染事件，对中国城市的光化学烟雾污染现状做了研究，还介绍了相关的控制对策。

关键词：光化学烟雾, 氮氧化物, 碳氢化合物, 一次污染物 ,二次污染物一光化学烟雾的定义汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化合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,就叫做光化学烟雾。

（烟雾是指分散在大气中的飞灰、未燃烧的碳粒、液体微粒以及由它们形成的气溶胶，它们的粒径大多数小于1µｍ）[1]二光化学烟雾形成的条件及机制(一)形成条件光化学烟雾的形成条件主要就是大气中含有氮氧化物和碳氢化物，有较强的阳光照射，从而引起大气中污染物一系列的氧化还原反应，产生较多高反应活性的自由基和二次污染物。

这便形成了光化学烟雾。

(二)形成机制光化学烟雾是一个链反应，链引发反应主要是NO2光解引起。

另外，还有其它化合物，如甲醛在光的照射下生成的自由基，这些化合物均可以引起链引发反应。

已有的研究表明光化学烟雾形成的反应机制可概括为以下十二个反应：1．引发反应：NO2 + hv → O + NOO2 + O + M → O3NO + O3→ NO2 + O22.自由基传递反应：RH + OH + O2→ RO2 + H2ORCHO + OH + O2→ RC(O)O2 + H2ORCHO + hv + 2O2→ RO2 + HO2 + COHO2 + NO → NO2 + OHRO2 + NO + O2→ RCHO + HO2 + NO2RC(O)O2 + NO + O2→ RO2 + CO2 + NO23终止反应：NO2 + HO → HNO3NO2 + RC(O)O2→ RC(O)O2NO2RC(O)O2NO2→ NO2 + RC(O)O2在光化学反应中，自由基反应占很重要的地位，自由基的引发反应主要是由NO2和醛光解而引起的，碳氢化合物的存在也是自由基转化和增殖的根本原因。

[2]三光化学烟雾的现象、特点及危害(一)光化学烟雾的现象气态污染物可以分为一次污染物和二次污染物。

一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮和固体颗粒物等。

而二次污染物则是指由一次污染物在大气中相互作用经化学反应或是光化学反应形成于一次污染物性质完全不同的新的大气污染物。

（二）光化学烟雾的特点光化学烟雾的表现特征是棕黄色或淡蓝色的烟雾弥漫，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°Ｃ的夏、秋季晴天，污染高峰出现在中午或午后。

光化学烟雾是一种循环过程，白天形成，傍晚消失。

污染区大气的实测结果表明：一次污染物碳氢化合物及一氧化氮的最大值出现在早晨交通繁忙时刻，随着一氧化氮浓度的下降，二氧化氮浓度增大。

臭氧和醛类等等二次污染物随着阳光的增强和二氧化氮、碳氢化合物浓度降低而积聚起来。

它们的峰值一般要比一氧化氮峰值的出现延迟约4 ～ 5 h 。

二次污染物过氧乙酰硝酸酯浓度随时间的变化与臭氧和醛类相似。

（三）光化学烟雾的危害城市和城郊的光化学氧化剂浓度通常高于乡村，但后来发现许多乡村地区光化学氧化剂的浓度增高，有时甚至超过城市。

这是因为光化学氧化剂的生成不仅包括光化学氧化过程，而且还包括一次污染物的扩散输送过程，是两个过程的综合结果。

因此光化学氧化剂的污染不只是城市的问题，而且是区域性污染问题。

短距离传输可以造成臭氧的最大浓度出现在污染源的下风向，中尺度传输可以使臭氧扩展至约百千米的下风向，如果同大气高压系统相结合可以传输几百千米。

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黏膜受到刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。

1955年，美国洛杉矶因为光化学烟雾一次就死了400多人。

植物受到臭氧的损害，开始时出现红褐色斑点。

PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色，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。

四城市重大光化学烟雾污染事件1940年，在美国洛杉矶首次出现了这种污染现象。

它的特征是烟雾呈蓝色，具有强氧化性，能使橡胶开裂，刺激人的眼睛，伤害植物的叶子，并使大气能见度降低。

其刺激物浓度的高峰在中午和午后，污染区域往往在污染源的下风向几十到几百千米处。

光化学烟雾的形成条件是大气中有氮氧化物和碳氢化物存在，大气温度降低，而且有强的阳光照射。

这样在大气中就会发生一系列复杂的反应，生成出一些二次污染物，如O 、醛、PAN、HO等。

这便形成了光化学污染，也称为光化学烟雾。

继洛杉矶之后，光化学烟雾在世界各地不断出现，如日本的东京、大阪，英国的伦敦以及澳大利亚、德国等的大城市。

因而从二十世纪五十年代至今，对光化学烟雾的研究，包括发生源、发生条件、反应机制及模型，对生态系统的毒害，监测和控制等方面都开展了大量的研究工作，并取得了许多成果。

早在二十世纪四十年代初，美国洛杉矶的居民发现周围经常弥漫着一种浅蓝色烟雾，使人眼睛发红、喉咙疼痛，有的还伴有不同程度的头疼、头昏，但有关部门却迟迟查不出原因。

直到二十世纪五十年代，人们才正式查明这种新型大气污染的来源。

它是汽车尾气中的烃类化合物和氮氧化合物经太阳紫外线照射后，发生光化学反应所致。

这种污染被人们称为“光化学烟雾”。

工商业发达的洛杉矶城在二十世纪四十年代就拥有二百五十万辆汽车，每天排放大量的氮氧化合物。

氮氧化合物和碳氢化合物在强烈阳光照射下，会产生一系列复杂的光化学反应，生成臭氧、醛类、二氧化氮等多种化合物。

这些化合物同水蒸气在一起，在适当的条件下便形成了这种带刺激性的浅蓝色烟雾，且生成后活动性极强，如风、云，光化学烟雾在任何一片空间都可以安家。

综上,美国洛杉矶容易发生光化学烟雾的原因，首先，美国洛杉矶拥有大量汽车，据最新的资料，洛杉矶现在的汽车数量超过了八百万辆。

这样洛杉矶每天都消耗两万吨以上的汽油，汽车排出的污染物占洛杉矶大气污染物的百分之九十。

于是，洛杉矶有充足的一次污染物生成光化学烟雾。

其次，洛杉矶地处洛杉矶盆地，容易形成上热下冷的逆温现象。

冷空气沿着山坡向下移动并沉积在山谷中，谷地上空通过的热空气流动对谷地的冷空气不产生干扰作用。

洛杉矶一年有三百天以上处于逆温，污染物不容易扩散稀释，容易发生污染事件。

再次，洛杉矶夏季的阳光非常强烈，为形成光化学烟雾提供了外界条件。

因为光化学烟雾是由一系列链式反应形成的，而引发链式反应的第一个反应，是二氧化氮吸收紫外光后的光解反应。

凡是具备和洛杉矶类似条件的地方都容易发生光化学烟雾，比如墨西哥的首都墨西哥城，希腊的首都雅典，巴西的圣保罗市等。

五中国城市光化学烟雾污染事件研究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。

从西固区大气中一次及二次污染物的日变化结果来看，一般规律是：碳氢化合物和一氧化氮全天没有显著变化，只是中午稍微低一点；二氧化氮的峰值多在上午9:00～10：00出现，比二次污染物臭氧的峰值提早两小时；臭氧在9:30 ～14:00两次出现峰值（最高值在12:00左右）。

可以看出，西固区臭氧峰值出现时间比美国洛杉矶提前2 ～ 3小时；碳氢化合物和一氧化氮没有明显峰值也有别于洛杉矶烟雾，这是由于一次污染物的主要来源有别所致。

此外，西固区碳氢化合物与氮氧化物的比值也有自己的特点：西固区HC/ NO 值（76 ～ 244左右）比国外大城市（一般小于12）大数十倍。

西固区形成光化学烟雾的一次污染物中，碳氢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。

因此，虽然西固区光化学烟雾形成的基本机制与国外报道相似，但是西固区一次污染物的来源和比例与国外有明显区别，因而具有自己的光化学烟雾形成特点和规律。

除了具有大量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。

除了兰州西固区以外，我国一些大城市，如广州、北京、上海、济南等，在夏、秋季，部分街道也出现光化学烟雾污染。

[3]随着汽车在现代生活中占有越来越重要的位置，汽车废气所造成的污染也越来越严重的威胁到都市人的身心健康。

专家们化验分析，除了上述几类主要的成分外，汽车排出的气体中共有150 ～ 200 种不同的化合物。

这些有害气体扩散到环境中，便造成空气污染。

世界环保组织最近的研究报告指出，汽车的密度超过每平方千米100辆时，居住环境即遭到破坏。

这里指的仅是轿车，一辆卡车或公共汽车的污染等于五辆轿车，而重型载货车更会严重污染空气、破坏路旁的植被和水源。

所有这些，都会导致病毒性疾病增加和农作物减产。

据美国环境部门调查，现在美国空气中的有害气体和物质里，69%的铅、70%的一氧化碳、33%的二氧化碳和35%烃类化合物是车辆排放的。

这些排放物每年会导致成千上万的美国人死于肺癌、肺气肿和各种呼吸系统疾病。

据报载，目前英国每年有1万人由于吸入化学微粒而死亡。

这些微粒能够进入肺部，引起心脏病发作、呼吸困难和肺癌，而汽车废气则是这种微粒的主要来源。

有的学者在大城市里做了社会调查：居住在距马路100米以内的居民，在12小时内，马路上汽车流量为1000辆次的地段里，居民肺癌死亡率为1.40 /10000:；在两万辆次的地带为1.82 /10000。