光化學(xué)煙霧的成分非常復(fù)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。人和動物受到的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。
光化學(xué)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(qiáng)度、氣象以及地理等條件的影響。經(jīng)過研究表明,在北緯60度至南緯60度之間的一些大城市,都可能發(fā)生光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在陽光強(qiáng)烈的夏、秋季節(jié)。
光化學(xué)煙霧形成的最根本的條件是空氣中高濃度碳?xì)浠衔锖偷趸衔锏拇嬖?。而大氣中的氮氧化物主要來源于化石燃料的燃燒和植物體的焚燒,以及農(nóng)田土壤和動物排泄物中的的轉(zhuǎn)化。其中,以汽車尾氣為主要來源。光化學(xué)煙霧的形成除了必備的化學(xué)條件之外,還需要一定的有利于煙霧形成的氣象條件。
據(jù)專家介紹,光化學(xué)煙霧的主要特征是煙霧呈藍(lán)色,具有強(qiáng)氧化性,刺激人們眼睛,傷害植物葉子,能使橡膠開裂,并使大氣能見度降低。
50年代初,美國加州大學(xué)生物有機(jī)化學(xué)教授哈根-施密特(Haggen-Smit)確定了空氣中的刺激性氣體為臭氧,并初次提出了有關(guān)煙霧形成的理論。他認(rèn)為洛杉磯煙霧是由南加利福尼亞的強(qiáng)陽光輻射引發(fā)了大氣中存在的碳?xì)浠衔?HC)和氮氧化物(NOx)之間的化學(xué)反應(yīng)造成的,并認(rèn)為城市大氣中,HC和NOx的主要來源是汽車尾氣。因此,這種含有氮氧化物和烴類的大氣,環(huán)保工程師在陽光中紫外線照射下發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的產(chǎn)物及反應(yīng)物的混合物被稱為光化學(xué)煙霧。
繼洛杉磯之后,光化學(xué)煙霧的污染在世界各地不斷出現(xiàn),如東京、大阪、墨西哥城、倫敦以及澳大利亞、德國等地的大城市,已成為大氣污染的嚴(yán)重問題之一。自50年代至今,世界各國對光化學(xué)煙霧做了大量的研究工作,并已取得較好的效果。
第一、損害人和動物的健康。
光化學(xué)煙霧對眼睛的剌激作用特別強(qiáng),濃度大約0.1ppm時,短時間的接觸就能使人流淚不止。當(dāng)濃度增加至1ppm時,眼睛發(fā)痛難睜,并有頭痛和呼吸困難征狀。長期吸入,會引起咳嗽和氣喘。光化學(xué)煙霧濃度達(dá)50ppm時,人將有死亡危險。
第二、影響植物生長。
臭氧影響植物細(xì)胞的滲透性,可導(dǎo)致高產(chǎn)作物的高產(chǎn)性能消失,甚至使植物喪失遺傳能力。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(diǎn)。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。對光化學(xué)煙霧敏感的植物包括許多農(nóng)作物(棉花、煙草、甜菜、萵苣、蕃茄和菠菜等),以及某些飼料作物,觀賞植物(如菊花、薔薇、蘭花和牽牛花等)和多種樹木。
光化學(xué)煙霧:含有氮氧化物和烴類的大氣,在陽光中紫外線的照射下發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的產(chǎn)物和反應(yīng)的混合物。
形成條件:
(1)地理?xiàng)l件:由于煙霧的形成與二氧化氮的光分解有直接的關(guān)系,而二氧化氮的分解必需要有290-340nm波長輻射作用。
(2) 污染源條件:煙霧的形成是和大氣中的二氧化氮、碳?xì)浠衔锏任廴疚锏拇嬖谑欠植婚_的,所以以石油為原料的工廠排氣和汽車排氣等污染源的存在是煙霧的前提。
據(jù)小編了解,光化學(xué)煙霧最早在20世紀(jì)40年代的美國洛杉磯被發(fā)現(xiàn),當(dāng)?shù)卦S多人出現(xiàn)眼睛痛、頭痛、呼吸困難等癥狀,就是有名的美國洛杉磯光化學(xué)煙霧事件。
光化學(xué)煙霧是指在適合的氣象條件下,大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物和氮氧化物等一次污染物在陽光(紫外光)的作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),生成高濃度臭氧及過氧乙酰硝酸酯、醛、酮、酸、細(xì)粒子氣溶膠等二次污染物,形成一次污染物和二次污染物共存的污染現(xiàn)象。
臭氧是光化學(xué)煙霧的主要成分,而汽車排放的一次污染物,在夏季強(qiáng)烈陽光的輻射下很容易生成二次污染物臭氧。隨著汽車逐漸增多,其排放產(chǎn)生的一次污染物也逐漸增多,具有潛在的光化學(xué)煙霧危險性。光化學(xué)煙霧含有大量有毒有害物質(zhì),對人體造成的危害肉眼看不見。
光化學(xué)煙霧箱結(jié)構(gòu)原理
煙霧箱也稱光化學(xué)煙霧箱是研究大氣光化學(xué)反應(yīng)的主要裝置,分為室內(nèi)型和室外型兩種,反應(yīng)器均采用由惰性材料制成的容器模擬大氣環(huán)境,室內(nèi)型采用混合光源模擬陽光輻射。煙霧箱裝置由主體部分、空氣模擬系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、光照模擬系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)、氣體發(fā)生系統(tǒng)、煙霧箱反應(yīng)系統(tǒng)和中央集成控制系統(tǒng)等部分組成。裝置的形狀不一,有圓筒形、長方形、圓形、半球等,其體積小到1L,大的可達(dá)300m3;所用材料有石英玻璃,聚全氟乙丙烯薄膜或不銹鋼等。
光化學(xué)煙霧箱用途
煙霧箱是一種必不可少的光化學(xué)反應(yīng)模擬仿真裝置應(yīng)用于進(jìn)行大氣環(huán)境化學(xué)模擬研究,不但能排除復(fù)雜的氣象、地形等因素的影響,從而在可以控制且能重復(fù)的條件下單純地模擬大氣中的化學(xué)過程。提煉出大氣化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì),獲得反應(yīng)的機(jī)制機(jī)理,而且還可以并驗(yàn)證大氣化學(xué)模式,其研究成果將為大氣污染防制對策的制定提供科學(xué)依據(jù)。該裝置可充分實(shí)現(xiàn)大氣仿真條件不僅用于開展光化學(xué)煙霧機(jī)制機(jī)理,二次有機(jī)氣溶膠的形成和新增痕量氣體的大氣化學(xué)行為等方面的研究,還適用于人體暴露和室內(nèi)空氣化學(xué)研究等領(lǐng)域。
光化學(xué)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(qiáng)度、氣象以及地理等條件的影響。經(jīng)過研究表明,在北緯60度至南緯60度之間的一些大城市,都可能發(fā)生光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在陽光強(qiáng)烈的夏、秋季節(jié)。
光化學(xué)煙霧的成分非常復(fù)雜,主要物種有脫氧單糖苷、正構(gòu)烷烴、正構(gòu)烷酸、多環(huán)芳烴以及其它多種源的示蹤物。大氣顆粒物中有機(jī)物通常分為烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、鹵代烴、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯等。過氧乙酰硝酸酯又稱過氧乙酰硝酸鹽,是光化學(xué)煙霧的主要組分,為強(qiáng)氧化劑,常溫下為氣體,易分解生成硝酸甲酯(CH3ONO2)、二氧化氮(NO2)、硝酸(HNO3)等。大氣中PAN濃度的水平是衡量光化學(xué)煙霧污染程度的重要指標(biāo)之一。
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