【文章內(nèi)容簡介】 所有這些都是高度易反應(yīng)并 /或氧化，因此光化學(xué)煙霧被認為是現(xiàn)代工業(yè)化的難題。 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。 編輯本段 形成機理 化學(xué)反應(yīng)過程 形成臭氧的活性有機物和氮氧化物的主要來源是汽車排放的尾氣。 通過對光化學(xué)煙霧形成的模擬實驗，已經(jīng)初步明確在碳氫化合物和氮氧化物的相互作用方面主要有以下過程： 污染空氣中 NO2 的光解是光化學(xué)煙霧形成的起始反應(yīng)。 （ 化學(xué)式： NO2==NO+O（條件為光照） O+O2==O3 2NO+O2==2NO2 分析： 2NO2（排放的） ==2NO[（ 3）式中有用） ]+2O[（ 2）式中有用） ]（條件為光照） 2O[（ 1）式中的 O]+2O2（空氣中的） ==2O3（刺激性氣體） 2NO[（ 1）式中的 NO]+O2==2NO2（生成 NO2，開始繼續(xù)反應(yīng)） 綜合一下： 3O2==2O3（光照， NO2） ） 碳氫化合物被 HO、 O 等 自由基 和臭氧氧化，導(dǎo)致醛、酮、醇、酸等產(chǎn)物以及重要的中間產(chǎn)物 RO HO RCO 等自由基的生成。 過氧自由基引起 NO 向 NO2 的轉(zhuǎn)化，并導(dǎo)致 O3 和 PAN 等的生成。 光化學(xué)反應(yīng)中生成的臭氧、醛、酮、醇、 PAN 等統(tǒng)稱為光化學(xué)氧化劑，以臭氧為代表，所以光化學(xué)煙霧污染的標志是 臭氧濃度 的升高。 光化學(xué)煙霧與大氣物理 11 光化學(xué)煙霧 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 太陽輻射強度 、氣象以及地理等條件的影響。太陽輻射強度是一個主要條件，太陽輻射的強弱，主要取決于太陽的高度，即太陽輻射線與地面所成的投射角以及 大氣透明度 等。因此，光化學(xué)煙霧的濃度，除受太陽輻射強度的日變化影響外，還受該地的緯度、海拔 高度、季節(jié)、天氣和 大氣污染 狀況等條件的影響。光化學(xué)煙霧是一種循環(huán)過程，白天生成，傍晚消失。污染區(qū)大氣的實測表明，一次污染物 CH和 一氧化氮 的最大值出現(xiàn)在早晨交通繁忙時刻，隨著 NO 濃度的下降， NO2 濃度增大， O3 和醛類等二次污染物隨著陽光增強和 NO HC 濃度降低而積聚起來。它們 的峰值一般要比 NO 峰值的出現(xiàn)要晚 4~5 小時。二次污染物 PAN 濃度隨時間的變化與臭氧和醛類相似。城市和城郊的光化學(xué)氧化劑濃度通常高于鄉(xiāng)村，但 2021 年后發(fā)現(xiàn)許多鄉(xiāng)村地區(qū)光化學(xué)氧化劑的濃度增高，有時甚至超過城市。這是因為光化學(xué)氧化劑的生成不僅包括光化學(xué)氧化過程，而且還包括一次污染物的擴散輸送過程，是兩個過程的結(jié)果。因此光化學(xué)氧化劑的污染不只是城市的問題，而且是區(qū)域性的污染問題。短距離運輸可造成臭氧的最大濃度出現(xiàn)在污染源的下風(fēng)向，中尺度運輸可使臭氧擴散到上百公里的下風(fēng)向，如果同大氣高壓系統(tǒng)相結(jié)合可傳輸幾百公里。 光化學(xué)煙霧的重要特征之一是使大氣的能見度降低，視程縮短。這主要是由于污染物質(zhì)在大氣中形成的光化學(xué)煙霧氣溶膠所引起的。這種氣溶膠 顆粒 大小一般多在 ～。由于這樣大小的顆粒實際上不易因重力作用而沉降，能較長時間懸浮于空氣中，長距離遷移；它們與人視覺能力的光波波長相一致，且能散射太陽光，從而明顯地降低了大氣的能見度。因而妨害了汽車與飛機等交通工具的安全運 行，導(dǎo)致交通事故增多。 20 世紀 90 年代之后，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，中國汽車油耗增高，污染控制水平較低，以致造成汽車污染日益嚴重。部分大城市交通干道氮氧化物（ NOX）和一氧化碳（ CO）嚴重超過國家標準，汽車污染已成為主要的 空氣污染物 ，一些城市汽車排放濃度嚴重超標，已具有發(fā)生光化學(xué)煙霧的潛在危險。 12 上海的 汽車尾氣污染 已躍居大氣污染的首位。 1996 年上海機動車的一氧化碳（ CO）排放量為 38 萬 T，碳氫化合物 (HC)排放量為 10 萬 T，氮氧化物 (NOX)排放量為 萬T，鉛排放量為 123T。其中， 中心城市 大氣中 86%的一氧化碳、 96%的碳氫化合物和 56%的 氮氧化合物 來自汽車尾氣。 2021 年末，有關(guān)專家認為，按照上海的發(fā)展趨勢，如果不采取有效措施加以控制，在特定的氣象條件下，光化學(xué)煙霧的事件隨時都有可能發(fā)生。 廣州 大氣污染經(jīng)歷了從 1986 年至 1991 年的煤煙型與機動車污染型共存階段后，1997 年 90 萬輛機動車終于使廣洲大氣污染類型變成氧化型。汽 車尾氣排放的氮氧化物已從 20 世紀 80 年代后期的 64%上升至 2021 年的 80%，一氧化碳則從 6 成增加到 9 成。正是由于汽車尾氣的污染， 1993 年將行駛至崗頂交叉路口的一車小學(xué)生 “熏 ”暈、嘔吐，急送醫(yī)院搶救。汽車排放的尾氣使連續(xù) 6 年穩(wěn)坐全國 “城考 ”前 10 名的 廣州市 ， 1996 年降至全國 “城考 ”的第 14 位。 1997 年以后的近 10 年， 武漢 市大氣環(huán)境中的氮氧化物含量總體呈上升趨勢。 “八五 ”期間氮氧化物的濃度比 “七五 ”期間上升 18%， 1995年日均值比 1990年上升 60%，比 1986年上升 70%以上。武漢汽車擁有量增長過快，促進了氮氧化物濃度的迅速升高。針對 漢口 航空路 1993 年監(jiān)測出氮氧化物嚴重超標的情況，權(quán)威人士分析，這次大氣中 氮氧化物等污染物含量濃度比英國倫敦發(fā)生的光化學(xué)煙霧事件時還高，如果遇到不利的天氣情況，其后果將難以想象。 隨著中國汽車擁有量的激增，大城市氮氧化物污染逐漸加重，發(fā)生光化學(xué)煙霧的可能性越來越大。據(jù)有關(guān)專家介紹： 1997 年，中國大氣污染的比例約為 5%左右，但到了2021 年，一些城市的交通干道比例達到 40%以上。尤其是北京、廣州、 沈陽 、西安等大城市，已屬于由煤煙型向綜合型過渡的 類型。據(jù)中國國家環(huán)境保護局《一九九六年環(huán)境質(zhì)量通報》，中國大城市氮氧化物污染逐漸加重。 1996 年，中國污染較為嚴重的大城市是廣州、北京、上海、 鞍山 、武漢、 鄭州 、沈陽、蘭州、大連、 杭州 等。從整體上看，氮氧化物污染突出表現(xiàn)在人口為 100 萬以上的大城市或 特大城市 中。據(jù)測算，中國汽車擁有量 2021 年已達到 1800~2100 萬輛， 2021 年將達到 4400~5000 萬輛。若論及汽車尾氣污染等因素， NOX 和 CO 排放量 2021 年已分別達到 119 萬 T 和 1412 萬 T， 2021 年將分別達到 228 萬 T 和 2476 萬 T。這 就為光化學(xué)煙霧的發(fā)生和發(fā)展，創(chuàng)造了一定的外部條件，進而導(dǎo)致嚴重的汽車尾氣影響環(huán)保事件的發(fā)生。 到 2021 年止，中國還沒有發(fā)生過像美國、日本等國家那樣嚴重的光化學(xué)煙霧事件，這是因為煙霧與氣候和陽光有關(guān)，只要有充足的陽光，干燥的氣候，加上汽車尾氣的排放和污染，就會具備形成光化學(xué)煙霧的外部條件。在以北京、 太原 、上海、 南京 、成都為中心的重污染地區(qū)，污染指數(shù)隨時都可能處在發(fā)生光化學(xué)煙霧事件的危險之中。因此，迫切需要中國有關(guān)部門采取各種有效的措施，制定嚴格的環(huán)保法規(guī)，加大治理汽車尾氣污染的力度，避免光化學(xué)煙霧事件在我國發(fā)生和蔓延。這亦應(yīng)該成為汽車設(shè)計、制造、流通、使用部門引起高度重視的警覺，以保護中國的環(huán)境和人類生存條件。 [1] 地球表面變熱的現(xiàn)象是由 環(huán)境污染 引起的溫室效應(yīng)。 13 形成原因 溫室效應(yīng)加劇主要是由于現(xiàn)代化工業(yè)社會燃燒過多 煤炭 、石油和天然氣，這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳氣體進入 大氣 造成的。 二氧化碳 氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結(jié)果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發(fā)散，其結(jié)果是地球表面變熱起來。因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體。 影響 溫室氣體有效地吸收地球表面、大氣本身相同氣體和云所發(fā)射出的紅外輻射。 大氣輻射 向所有方向發(fā)射，包括向下方的地球表面的放射。溫室氣體則將熱量捕獲于地面 對流層系統(tǒng)之內(nèi)。這被稱為 “自然溫室效應(yīng) ”。大氣輻射與其氣體排放的溫度水平強烈耦合。在對流層中，溫度一般隨高度的增加而降低。從某一高度射向空間的紅外輻射一般產(chǎn)生于平均溫度在 19℃ 的高度，并通過太陽輻射的收入來平衡，從而使地 球表面的溫度能保持在平均 1 4 ℃ 。溫室氣體濃度的增加導(dǎo)致大氣對紅外輻射不透明性能力的增強，從而引起由溫度較低、高度較高處向空間發(fā)射有效輻射。這就造成了一種輻射強迫，這種不平衡只能通過地面 對流層系統(tǒng)溫度的升高來補償。這就是 “增強的溫室效應(yīng) ”。如果大氣不存在這種效應(yīng)，那么地表溫度將會下降約 3 度或更多。反之，若溫室效應(yīng)不斷加劇，全球溫度也必將逐年持續(xù)升高。 在 2021 年公布的氣候變化經(jīng)濟學(xué)報告中顯示，如果我 們繼續(xù)現(xiàn)在的生活方式，到2100 年全球氣溫將有 50%的可能會上升 4 攝氏度多。同時，英國《衛(wèi)報》表示，氣溫如果這樣升高就會打亂全球數(shù)百萬人的生活，甚至全球的生態(tài)平衡，最終導(dǎo)致全球發(fā)生大規(guī)模的遷移和沖突。 溫室效應(yīng)主要是由于現(xiàn)代化工業(yè)社會過多燃燒煤炭、石油和 天然氣 ，大量排放尾氣，這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。 二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增 多的結(jié)果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的 14 熱量無法向外層空間發(fā)散，對 紅外線 進行反射，其結(jié)果是地球表面變熱起來。因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體。 人類活動 和大自然還排放其他溫室氣體，它們是： 氟氯烴 （ CFC〕、 甲烷 、低空 臭氧 、和 氮氧化物 氣體、地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陸地上的森林，尤其是 熱帶雨林 。 解決方略 為減少大氣中過多的二氧化碳，一方面需要人們盡量節(jié)約用電（因為發(fā)電燒煤〕，少開汽車。另一方面 保護好森林和海洋， 比如 不亂砍濫伐森林，不讓海洋受到污染以保護浮游生物的生存。我們還可以通過植樹造林，減少使用一次性方便木筷，節(jié)約紙張（造紙用木材〕，不踐踏草坪等等行動來保護 綠色植物 ，使它們多吸收二氧化碳來幫助減緩溫室效應(yīng)。 新說 自 1975 年以來，地球表面的平均溫度已經(jīng)上升了 華氏度 （ 攝氏度 ），由溫室效應(yīng)導(dǎo)致的 全球變暖 已成了引起世人關(guān)注的焦點問題。學(xué)術(shù)界一直被公認的學(xué)說認為由于燃燒 煤 、 石油 、天然氣等產(chǎn)生的二氧化碳是導(dǎo)致全球變暖的罪魁禍首。然而經(jīng)過幾十年的觀察研究，來自美國 Goddard 空間研究所的詹姆斯 漢森博士提出新觀點，認為溫室氣體主要不是二氧化碳，而是碳粒粉塵等物質(zhì)。 碳粒粉塵 是一種固體顆粒狀物質(zhì)，主要是由于燃燒煤和柴油等高碳量的燃料時碳利用率太低而造成的，它不僅浪費資源，更引起了環(huán)境的污染。眾多的碳粒聚集在對流層中導(dǎo)致了云的堆積，而云的堆積便是溫室效應(yīng)的開始，因為 40%至 90%的地面熱量來自由云層所產(chǎn)生的 大氣 逆輻射 ，云層越厚，熱量越是不能向外擴散，地球也就越裹越熱了。 漢森 博士對于各種溫室氣體的含量變化都做了整理記錄，發(fā)現(xiàn)在 1950至 1970年間，二氧化碳 的含量增長了近兩倍，而從 70 年代到 90 年代后期，二氧化碳含量則有所減少。用目前流行的理論很難解釋仍在惡化的全球變暖的現(xiàn)象。 漢森博士認為，除了碳粒粉塵以外，還有一些氣體物質(zhì)能導(dǎo)致溫室效應(yīng)，如對流層中的臭氧 （正常的臭氧應(yīng)集中在 平流層 中）、甲烷，還有巨毒無比的氟氯烴。但這些污染源的治理就相對困難些了?？上驳氖牵鼛资陙矸嵌趸嫉臏厥覛怏w含量已經(jīng)有了一定的下降，如若 甲烷和對流層中的臭氧含量也能逐年下降趨勢，那么再過 50 年，地球表面平均溫度的變化將近乎零！ 解決方略 碳粒粉塵并不是不可避免的東西，隨著內(nèi)燃機品質(zhì)的不斷提高，甚或不使用內(nèi)燃機 15 的交通工 具的問世，不能燒盡而剩余的碳粒是可以減少的。漢森博士的學(xué)說能夠成立，則給地球帶來了降溫的新希望，但愿地球早日退燒。 工業(yè)革命前大氣中二氧化碳含量是 280ppm，如按目前增長的速度，到 2100 年二氧化碳含量將增加到 550ppm，即幾乎增加一倍。全世界的許多氣象學(xué)家都在努力研究，CO2 含量增加一倍以后，到 2100 年全球的平均氣溫會增高多少？ 目前采用的具體辦法是，根據(jù) 大氣運動 規(guī)律和物理狀態(tài)變 化規(guī)律，設(shè)計成數(shù)值模式進行計算。不過，由于人們對大氣運動變化規(guī)律認識得還不夠完善，采取的簡化計算辦法不同，各個模式的計算結(jié)果常相差很大。為此， 80 年代美國科學(xué)院組織了評估委員會，對這些模式的結(jié)果進行研究和綜合評估，最終得出 CO2 倍增后全球平均氣溫將上升 3℃土 ℃ ，即 ℃ ℃ 。這就是對本問題最有權(quán)威的組織 聯(lián)合國 IPCC 第一次《報告》中采用的數(shù)字。 亟待解決 近年來，氣候模式的模擬能力有了重大改進，這主要是考慮了大氣中氣溶膠（空氣中懸浮的微小顆粒）的作用。因為在燃燒 化石燃料 放出 CO2 的同時也釋放出了巨量的硫化物等氣溶膠。這種氣溶膠會遮擋部分陽光到達地面，因此使地面氣溫降低，起到冷卻作用。其數(shù)值據(jù) IPCC 估計可達 瓦 /米 2。即相當于 CO2 增溫效應(yīng)（ 瓦 /米 2）的 1/3，比甲烷的增溫效應(yīng)（ + 瓦 /米 2）還略大。主要根據(jù)這個改進， I