淺談光化學煙霧的成因、危害與控制策略

【摘要】：隨著改革開放和經濟的迅速發展，汽車數量的迅速增加，光化學煙霧這一大氣污染逐漸增加，對大氣、人體、生物等造成了嚴重的危害，所以當前防治光化學煙霧的行成成為亟待解決的問題。本文從相關案例出發說明光化學煙霧的概念，再結合案例分析光化學煙霧帶來的危害，最后從光化學煙霧的主要污染源及形成機理出發提出相應的控制策略。

【關鍵字】： 光化學煙霧；危害；主要污染源；形成機理；控制策略

1前言

隨著改革開放和經濟的高速發展，各種燃燒設備、汽車保有量的迅速增加，釋放到空氣中的氮氧化物（NOx）和碳氫化合物（HC）等有害物質日益增多，又因城市高大建筑物的阻擋，污染物不易擴散，致使城市上空經常形成穩定的污染層，NOx在中午的光照條件下極易形成光化學煙霧。這種煙霧使人眼睛發紅，咽喉疼痛，呼吸憋悶、頭昏、頭痛。嚴重可致紅眼病和呼吸系統疾病[1]。

因此防治光化學煙霧成為當前亟待解決的問題之一，我們有必要對光化學煙霧的產生、危害、污染源及控制策略進行探討。

2 光化學煙霧的概念

大氣中的氮氧化物和碳氫化合物等一次污染物，在陽光強烈照射下經過一系列光化學反應，生成臭氧（占反應產物的85%以上）、過氧乙酰硝酸酯（PAN，約占反應產物的10%）及醛類等二次污染物。由這些一次和二次污染物的混合物所形成的的煙霧污染現象，稱為光化學煙霧[2]。

光化學煙霧是在汽油作為動力燃料燃燒之后出現的一種新型污染現象。早在1946年美國的洛杉磯便出現了這種類型的大氣污染。此時的洛杉磯市是美國的第三大城市，擁有飛機制造、軍工等工業。每天大約消耗1100噸汽油，排出1000多噸碳氫（CH）化合物，3O0多噸氮氧（NOx）化合物，700多噸一氧化碳（CO）。另外，還有煉油廠、供油站等其他石油燃燒排放，這些化合物被排放到陽光明媚的洛杉磯上空，不啻制造了一個毒煙霧工廠。

光化學煙霧的特征是大氣呈白色霧狀（有時帶紫色或黃褐色），能見度降低，并具有特殊的刺激味，刺激眼睛和喉嚨。煙霧具有強氧化性，能使橡膠開裂，是植物葉片變黃以致枯死。

3 光化學煙霧的危害

3.1對人類健康的危害

光化學煙霧在不利于擴散的氣象條件下，會積聚不散，使人眼和呼吸道受刺激，或誘發各種呼吸道炎癥，危害人體健康。對人體最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道黏膜，引起眼睛紅腫（俗稱紅眼病）和咽喉炎，這與醛類等二次污染物有關，對老人、兒童和病弱者尤為嚴重。據資料統計，美國加利福尼亞州由于光化學煙霧的作用，曾使該州3/4的人發生了紅眼病。

它的另一些危害與臭氧有關。當大氣中臭氧濃度達到200-300微克/米3時，會引發哮喘發作，導致上呼吸道疾患惡化，使視覺敏感度和視力下降；濃度在400-1600微克/米3時，只要接觸2小時就會出現器官刺激癥狀，引起胸骨下疼痛和肺通透性降低，導致肌體缺氧；濃度再高，就會出現頭痛，并使肺部氣道變窄，出現肺氣腫等[3]。

3.2對植物的危害

對植物的危害是大氣污染影響生物界的最初表現。大氣污染可使植物的葉、花及果實生長遲緩，產量減少，質量變差，甚至助長病蟲害的發展和蔓延。據資料統計，僅加利福尼亞州1959年由于光化學污染引起的農作物減產損失已達800萬美元。使大片樹木枯死，葡萄減產60%以上，柑橘也嚴重減產。

4 光化學煙霧的形成

4.1光化學煙霧的主要污染源

光化學煙霧的主要污染源有交通工具排氣（汽車、火車、飛機等交通工具排出含有CO ，NOX和碳氫化合物（HC）等污染物的尾氣），工業企業排氣（火力發電廠、鋼鐵廠、冶煉廠、煉焦廠、石油化工廠、氮肥廠等工礦企業在生產過程中所排放的COz ，CO ，NO、和煤煙粉塵等），家庭爐灶與取暖設備排氣。

4.2 光化學煙霧的形成機理

光化學煙霧是一個鏈式反應，其中關鍵性的反應可以簡單地分成3組：

（1）NO2的光解導致O3的生成鏈引發反應主要是NO2的光解

（2）（HC）氧化生成了具有活性的自由基，如HO、HO2、RO2等。

在光化學反應中，自由基反應占很重要的地位，自由基的引發反應主要是由NO2和醛 光解引起的；碳氫化合物的存在是自由基轉化和增殖的根本原因。

（3）通過以上途徑生成的HO2、RO2、[RC（O）O2]均可將NO氧化成NO2[光化學煙霧的形成、危害及防治[4]。

5 光化學煙霧的控制策略

5.1企業

5.1.1改進技術，降低汽車尾氣NOX ，HC的排放量

汽車尾氣是NO、和HC化合物最主要的排放源。改進技術控制汽車尾氣是避免光化學煙霧的形成，保證空氣環境質量的有效措施。

5.1.2安裝尾氣凈化裝置

主要是在排氣系統中安裝熱反應器，催化反應器和向排氣門處噴入新鮮空氣的辦法來減少尾氣污染物的排放量（目前，我國生產的部分汽車已經安裝尾氣凈化裝置）。

5.1.3改良燃料

即改變汽油成份或者使用代作燃料代替汽油，來降低汽車尾氣污染。資料表明，天然氣燃料燃燒與無鉛汽油相比CO和HC的排放量均可降低60%以上；甲醇燃料與汽油相比CO和HC的排放量也可降低37%和56 %；燃氫汽車排放的NO、不到汽油車的10 %；可見改良燃料是控制汽車污染的一條有效措施。

5.1.4用化學抑制劑

使用化學抑制劑目的是消除自由基，以抑制鏈式反應的進行，從而控制光化學煙霧的形成。人們發現二乙基羥胺，苯胺，二苯胺，酚等對氫氧自由基有不同的抑制作用，尤其是二乙基羥胺（DEHA）對光化學煙霧有較好的抑制作用[5]。

5.2政府

（1）建立健全相關的法律法規，嚴格要求企業按照法規執行使用清潔能源，杜絕有害物質的排放，對違反的企業給予一定的懲罰。

（2）加強監測，完善預警和應急機制。光化學煙霧是有前兆的，可通過監測發出警報，采取措施加以避免。當氧化劑濃度達到0. Sppm時，接近危險水平，應禁止垃圾燃燒，減少其它燃燒，減少汽車行駛；當氧化劑濃度達到1. Oppm時，開始危害健康的水平，應嚴格禁止汽車行駛，其余措施同上；當氧化劑濃度達到1.5ppm時，嚴重危害健康的水平，除完全采用上述措施外，還應采取其它緊急措施，如關停工廠。

（3）加大光化學煙霧知識的普及力度，加強民眾的危機意識和環境保護的意識，以及保證光化學煙霧發生時民眾不致于受到重大的損傷。

5.3個人

（1）樹立環境保護的意識，學習關于環境污染（光化學煙霧）的知識，并予以宣傳。

（2）減少汽車等交通工具的使用，出行盡量選擇步行或者自行車，減少汽車尾氣的排放。

（3）植樹造林。樹木在一定濃度范圍內，吸收各種有毒氣體，使污染的空氣得以凈化。因此應大力提倡植樹造林，綠化環境。

參考文獻：

[1] 張寶成，楊良保. 光化學煙霧[J]. 化學教育，2004，06：4-7.

[2] 薛秀慧. 淺談光化學煙霧的危害及防治對策[J]. 四川環境，2000，04：75-76+60.

[3] 戴華茂. 光化學煙霧研究綜述[J]. 廣東化工，2009，07：107-108.

[4] 單志強，陳建華. 光化學煙霧的形成、危害及防治[J]. 地質災害與環境保護，2003，03：36-38.

[5] 楊菁. 光化學煙霧的形成機理及防治措施[J]. 安陽師范學院學報，2007，05：101-103.