光化學(xué)煙霧的形成過(guò)程是很復(fù)雜的,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬研究,已初步弄清了它們的基本化學(xué)過(guò)程.大體上為:
（1）被污染空氣中的NO2的光分解.
（2）在被污染的空氣中同時(shí)存在著許多有機(jī)物,它們與空氣中的O2、O3、NO­2起反應(yīng),氧化成一系列有機(jī)物,生成煙霧.
(3)氧化過(guò)程中的中間產(chǎn)物導(dǎo)致NO向NO2轉(zhuǎn)化,并導(dǎo)致有毒物質(zhì)的產(chǎn)生.
光化學(xué)煙霧一般發(fā)生在大氣相對(duì)濕度較低,氣溫為24℃～32℃的夏季晴天,污染的高峰出現(xiàn)在中午或稍后.可能由于日光照射情況不同,光化學(xué)煙霧除顯淡藍(lán)色外,有時(shí)帶紫色,有時(shí)帶褐色光化學(xué)煙霧能在空氣中遠(yuǎn)距離傳播.
當(dāng)來(lái)自太陽(yáng)光的光子激發(fā)NO2分解成NO和氧原子時(shí),光化學(xué)煙霧的循環(huán)便開始了.
NO2(g)+能量 →NO(g)+O(g)
O2(g)+O(g) → O3(g)
NO2是有毒、有刺激性氣味的氣體,O3是一種十分強(qiáng)的氧化劑,它是使植物在煙霧中受害的主要原因.
氧化性極強(qiáng)的O3跟光化學(xué)煙霧中的第三種主要成分——烴進(jìn)行一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng).烴是汽車從汽油箱中逸出或在汽油不完全燃燒時(shí)生成的.
下面的化學(xué)方程式代表光化學(xué)煙霧的主要成分和產(chǎn)物,
汽車排氣+陽(yáng)光+O2(g) → O3(g)+NOx(g)+ 有機(jī)化合物+CO2(g)+H2O(g)(烴+CO+NOx)
(氧化劑和刺激劑)
光化學(xué)煙霧的的反應(yīng)機(jī)理很復(fù)雜,其中對(duì)動(dòng)植物和材料有害的是O 3、PAN、丙烯醛、甲醛等等.
光化學(xué)煙霧刺激人的眼、鼻、氣管和肺等器官,使人發(fā)生眼紅流淚、氣喘咳嗽、頭暈惡心等癥狀.
為了預(yù)防和控制光化學(xué)煙霧的發(fā)生,環(huán)境科學(xué)工作都提出了許多辦法.例如,設(shè)法減少氮氧化合物的排放;對(duì)石油、氮肥、硝酸等工廠的排廢嚴(yán)加控制,以減少氮的氧化物和烴的蒸發(fā)和排放;嚴(yán)禁飛機(jī)在航行途中排放燃料;嚴(yán)禁使用化學(xué)抑制劑和消毒劑等.然而,比較好的方法還是在排放氮的氧化物之前把它轉(zhuǎn)化為氮?dú)?把烴轉(zhuǎn)化為CO2和水.
摘自《 中學(xué)化學(xué)》作者:薜秀學(xué)
氮氧化物(NOx)主要是指NO和NO2.NO和NO2都是對(duì)人體有害的氣體.氮氧化物和碳?xì)浠衔?HC)在大氣環(huán)境中受強(qiáng)烈的太陽(yáng)紫外線照射后產(chǎn)生一種新的二次污染物----光化學(xué)煙霧,在這種復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,主要生成光化學(xué)氧化劑(主要是O3)及其他多種復(fù)雜的化合物,統(tǒng)稱光化學(xué)煙霧.
經(jīng)過(guò)研究表明,在60( N(北緯)～60( S(南緯)之間的一些大城市,都可能發(fā)生光化學(xué)煙霧.光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在陽(yáng)光強(qiáng)烈的夏、秋季節(jié).隨著光化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行,反應(yīng)生成物不斷蓄積,光化學(xué)煙霧的濃度不斷升高,約3 4 h后達(dá)到最大值.這種光化學(xué)煙霧可隨氣流飄移數(shù)百公里,使遠(yuǎn)離城市的農(nóng)村莊稼也受到損害.
1943年,美國(guó)洛杉磯市發(fā)生了世界上最早的光化學(xué)煙霧事件,此后,在北美、日本、澳大利亞和歐洲部分地區(qū)也先后出現(xiàn)這種煙霧.經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)查研究,直到1958年才發(fā)現(xiàn),這一事件是由于洛杉磯市擁有的250萬(wàn)輛汽車排氣污染造成的,這些汽車每天消耗約1600 t汽油,向大氣排放1000多噸碳?xì)浠衔锖?00多噸氮氧化物,這些氣體受陽(yáng)光作用,釀成了危害人類的光化學(xué)煙霧事件.
1970年,美國(guó)加利福尼亞洲發(fā)生光化學(xué)煙霧事件,農(nóng)作物損失達(dá)2500多萬(wàn)美元.
1971年,日本東京發(fā)生了較嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧事件,使一些學(xué)生中毒昏倒.同一天,日本的其他城市也有類似的事件發(fā)生.此后,日本一些大城市連續(xù)不斷出現(xiàn)光化學(xué)煙霧.日本環(huán)保部門經(jīng)對(duì)東京幾個(gè)主要污染源排放的主要污染物進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn),汽車排放的CO、NOx、HC三種污染物約占總排放量的80%.
目前,由于我國(guó)內(nèi)地汽車油耗量高,污染控制水平低,已造成汽車污染日益嚴(yán)重.部分大城市交通干道的NOx和CO嚴(yán)重超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),汽車污染已成為主要的空氣污染物;一些城市臭氧濃度嚴(yán)重超標(biāo),已具有發(fā)生光化學(xué)煙霧污染的潛在危險(xiǎn).據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局《一九九六年環(huán)境質(zhì)量通報(bào)》:我國(guó)大城市氮氧化物污染逐漸加重.1996年度污染較嚴(yán)重的城市分別為:廣州、北京、上海、鞍山、武漢、鄭州、沈陽(yáng)、蘭州、大連、杭州.從總體上看,氮氧化物污染突出表現(xiàn)在人口100萬(wàn)以上的大城市或特大城市.