光化学烟雾的研究与进展学院：土建学院班级：环境0702姓名：郭雪学号：07233034指导教师：任福民摘要：伴随社会经济的持续高速发展，燃料的消耗量逐年增长，大气中一氧化碳、氮氧化物及碳氢化物等污染物的排放量也迅速增长，这些都是形成光化学烟雾的原料。
光化学烟雾一旦形成，影响范围广，其危害性已对城市环境、人体健康、生态环境平衡造成巨大威胁。
因此贯彻节能减排政策，控制大气污染物排放量势在必行。
本文分析了光化学烟雾形成的条件及机理，叙述了其研究进展，并对于引起光化学烟雾的一个重要因素——机动车中产生的光化学反应进行分析，同时介绍了光化学烟雾的测定和系统模拟，阐述了造成的危害和防治措施。
关键词：光化学烟雾；机理；危害；对策The Summary of Research on Photochemical Smog And Progress Abstract：With the sustained development of the society,and the growth of fuel consumption year by year, carbon monoxide，nitrogen oxides and hydrocarbons such as contamination emissions are also growing rapidly. These are the raw material for the formation of photochemical smog．Once the formation of photochemical smog，affection is a wide range. And its harmfulness has caused enormous threat for city environment，human health，ecological balance．Therefore carry out the energy—saving and emission reduction policies，and control the emissions of air pollutants must be done .The paper analyzedthe formation，conditions and mechanism of photochemical smog .And set forth the harm and the prevention and control measures．Keywords：photochemical smog；mechanism ；harm ；prevention and control measures.1光化学烟雾的发展1.1光化学烟雾的历史20世纪30至60年代，危害最大的所谓“八大公害事件”中有四起是化学烟雾所致。
化学烟雾有两种基本类型，即还原型和氧化型。
氧化型烟雾形成过程中光化学反应起了主导作用，所以又称光化学烟雾。
引起氧化型烟雾的主要污染源是燃油汽车、锅炉和石油化工企业排气，所以事件多发生在工厂集中区和具有众多数量汽车的大城市。
1943年，美国洛杉矶市发生了世界上最早的光化学烟雾事件，此后在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现这种烟雾。
经过反复的调查研究，直到1958年才发现这一事件是由于洛杉矶市拥有的250万辆汽车排气污染造成的，这些汽车每天消耗约1 600 t汽油，向大气排放1000多t碳氢化合物和400多t氮氧化物，这些气体受阳光作用，酿成了危害人类的光化学烟雾事件，至今光化学烟雾仍是欧洲、美国和日本等国家的主要环境问题。
1.2 光化学烟雾在我国我国城市大气污染虽受以煤炭为主的能源结构的制约, 目前仍呈现出明显的煤烟型污染特征, 但早在70年代末就在兰州西固石油化工区首次发现了光化学烟雾并开展了大气物理和大气化学的大规模综合研究。
1986年在北京也发现了光化学烟雾的迹象，随后近10年来日趋严重。
随着经济的高速发展, 我国中、南部特别是沿海城市均已发生或面临光化学烟雾的威胁, 上海、广州、深圳等城市也频繁观测到光化学烟雾污染的现象。
20世纪90年代之后，随着工业的迅猛发展，中国汽车油耗增高，污染控制水平较低，以致造成汽车污染日益严重。
部分大城市交通干道氮氧化物（NOX）和一氧化碳（CO）严重超过国家标准，汽车污染已成为主要的空气污染物，一些城市汽车排放浓度严重超标，已具有发生光化学烟雾的潜在危险[1]。
目前，中国在用机动车保有量接近1亿辆，其中，汽车保有量为2421万辆，摩托车为5930万辆，私人汽车保有量为1243万辆。
由于我国内地汽车油耗量高，污染控制水平低，机动车向空气中排放的有害物质与日俱增，汽车尾气已成为大气污染的主要污染源。
部分大城市交通干道的NO 和CO严重超过国家标准；一些城市臭氧浓度严重超标，已具有发生光化学烟雾污染的潜在危险；我国大城市氮氧化物污染逐渐加重。
污染较严重的城市分别为：广州、北京、上海、鞍山、武汉、郑州、沈阳、兰州、大连、杭州。
从总体上看，氮氧化物污染突出表现在人口100万以上的大城市或特大城市[2]。
到2008年止，中国还没有发生过像美国、日本等国家那样严重的光化学烟雾事件，这是因为烟雾与气候和阳光有关，只要有充足的阳光，干燥的气候，加上汽车尾气的排放和污染，就会具备形成光化学烟雾的外部条件。
在以北京、太原、上海、南京、成都为中心的重污染地区，污染指数随时都可能处在发生光化学烟雾事件的危险之中。
因此，迫切需要中国有关部门采取各种有效的措施，制定严格的环保法规，加大治理汽车尾气污染的力度，避免光化学烟雾事件在我国发生和蔓延。
这亦应该成为汽车设计、制造、流通、使用部门引起高度重视的警觉，以保护中国的环境和人类生存条件。
2 光化学烟雾的概念光化学烟雾是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NO )等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸(PAN)等二次污染物，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所形成的烟雾污染现象[3]。
3光化学烟雾形成机制3．1光化学烟雾形成条件光化学烟雾的形成必须具备一定的条件，如前体污染物、气象条件、地理条件等[4]。
a)污染物条件：光化学烟雾的形成必须要有NO 、碳氢化合物等污染物的存在。
b)气象条件：光化学烟雾发生的气象条件是太阳辐射强度大、风速低、大气扩散条件差且存在逆温现象等。
c)地理条件：光化学烟雾的多发地大多数是处在比较封闭的地理环境中，这样就造成了NO ，碳氢化合物等污染物不能很快的扩散稀释，容易产生光化学烟雾。
经过研究表明，在60。
N(北纬)～60。
s(南纬)之间的一些大城市，都可能发生光化学烟雾。
光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节。
随着光化学反应的不断进行，反应生成物不断蓄积，光化学烟雾的浓度不断升高，约3~4 h后达到最大值[5]。
3.2光化学烟雾产生的污染物3．2.1参与光化学烟雾形成过程的物质表一参与光化学烟雾形成过程的物质3.2.2光化学烟雾中主要污染物的典型浓度表二光化学烟雾中主要污染物的典型浓度3.2.3在大气中变化规律光化学烟雾是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。
污染区大气的实测表明，一次污染物CH和一氧化氮的最大值出现在早晨交通繁忙时刻，随着NO浓度的下降，NO2浓度增大，O3和醛类等二次污染物随着阳光增强和NO2、HC浓度降低而积聚起来。
它们的峰值一般要比NO峰值的出现要晚4~5小时。
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。
二次污染物PAN浓度随时间的变化与臭氧和醛类相似。
城市和城郊的光化学氧化剂浓度通常高于乡村，但2005年后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，是两个过程的结果[6]。
因此光化学氧化剂的污染不只是城市的问题，而且是区域性的污染问题。
短距离运输可造成臭氧的最大浓度出现在污染源的下风向，中尺度运输可使臭氧扩散到上百公里的下风向，如果同大气高压系统相结合可传输几百公里。
3．3光化学烟雾反应机理3.3.1光化学烟雾反应传统机理20世纪40年代，在美国加利福尼亚州洛杉矶首先发现了光化学烟雾。
1951年A.J.哈根最先指出臭氧是氮氧化物、碳氢化合物和空气的混合物通过光化学反应生成的。
以后F. W. 温特发现臭氧与不饱和烃（如汽车废气中的烃类）的化学反应产物跟洛杉矶烟雾有相同的伤害效应。
形成臭氧的活性有机物和氮氧化物的主要来源是汽车排放的尾气。
通过对光化学烟雾形成的模拟实验，已经初步明确在碳氢化合物和氮氧化物的相互作用方面主要有以下过程：空气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物以及铅尘、炭黑等物质，在阳光的照射下温度增高，受阳光中紫外线的作用，污染物发生化学反应，从而生成了过氧酰基硝酸酯系统物质，即光化学烟雾[7]。
主要反应如下：(1)污染空气中NO2光解出原子0，再生成03是光化学烟雾形成的起始反应：NO2+hν→N0+ O·O·+02+M→O3+MO3 +N0→ O2+ NO2(2)碳氢化合物氧化成活性自由基是转化和增殖的根本原因：RH+O·→R· +HO·RH+HO·→R· +H2OH·+02→HO2·R·+02→R02·RCO·+02→RC(O)OO·通过如上途径生成的HO2·，R02·，RC(O)OO·均可将NO氧化成N O2。
(3)醛、酮进一步氧化生成过氧酰基硝酸酯系列：RC(O)OO·+NO2→NO2+R0→RC(O)O2NO2RC(O)O2NO2→ RC(O)OO·+NO2过氧酰基硝酸酯系列是光化学烟雾产生危害的主要成分，它通常包括PAN(过氧乙酰硝酸酯)、PPN(过氧丙酰硝酸酯)、PBN(过氧丁酰硝酸酯)、PB2N(过氧苯甲酰硝酸酯)等，其中PAN发现得最早，是其代表物。
图一光化学烟雾的成因及危害示意图有资料表明，当CO从10×10 kg／m3或更大浓度存在时，能加速NO氧化为NO2的过程，促使光化学烟雾的生成，反应进行方式如下：HO·+CO→CO2+H·H·+02+M·→HO2·+MHO2·+NO→NO2+·OH即CO与大气中的羟基自由基反应，增加了产生光化学烟雾的初始污染物的水平，间接地促成光化学烟雾的形成。