光化学烟雾污染

光化学烟雾是烃类、氮氧化物等大气污染物在强烈日光作用下经一系列光化学反应生成的二次污染物蓄积于大气中形成的一种浅蓝色烟雾。这种二次污染物主要是臭氧、过氧乙酰硝酸酯、醛类、酮类、过氧化氢以及由硝酸盐、硫酸盐和某些高分子有机化合物所形成的气溶胶颗粒等。光化学烟雾具有特殊的气味，化学氧化性强，对眼和呼吸道有强烈的刺激作用。美国洛杉矶型烟雾事件就是由这种烟雾引起的。
大气中氮氧化物和烃类主要来自汽车废气；其次，来自石油、化工、油漆、氮肥、硝酸制造等工业。形成光化学烟雾的光化学反应过程非常复杂，大体上可分成以下几个阶段：
❶氮氧化物和某些烃类污染大气，并存在于大气中，由于强逆温及风速小而在大气中浓集。
❷在日光照射下，各种物质发生初级光化学反应，其中二氧化氮吸收光能分解成一氧化氮和原子氧，后者与空气中的氧分子发生反应形成臭氧。一次污染物甲醛等分解成游离基。
❸臭氧、原子氧、一氧化氮和二氧化氮等与烃类（包括游离基）发生氧化反应，经过各种变化(包括二种游离基之间的反应，以及游离基与颗粒形成聚合小滴)形成多种光化学反应产物，其中包括大量的臭氧、醛类、酮类、过氧酰基硝酸酯以及由硝酸盐、硫酸盐和某些高分子有机性化合物所形成的气溶胶微粒等。
❹这些光化学产物随时在大气中扩散，其浓度随时间而变化，通常清晨低，中午达到高峰，傍晚下降。如果在特殊的气象条件(夏秋季强烈日光、气温逆增、无风或微风)和地理条件(滨海靠山，低纬度地区)下，污染物不易扩散，蓄积在大气中即形成光化学烟雾。
兹列举几类主要反应(主要根据“烟雾室”实验结果):
(1)臭氧的形成及其与NO₂的不断更替

NO₂+光能(290～430nm)→NO+O
O+O₂+M→O₃+M
NO+O₃ →N₂+O₂

(M为吸收能量的物质如N_2、H₂O等)
(2)H、H₂等游离基的生成

(小点“·”表示游离基)
(3)臭氧、游离基与烃等反应

(4)过氧酰基硝酸酯的生成

(5)硝酸盐、硫酸盐等气溶胶微粒形成

(式中“X”表示金属原子或某些离子如Zn、NH₄等)
上述反应所产生的臭氧、过氧酰基硝酸酯(主要为过氧乙酰硝酸酯，其他有过氧丙酰硝酸酯及过氧苯酰硝酸酯等)、醛类以及过氧化氢等物质，都具有强氧化能力，通称为“光化学氧化剂”其中臭氧约占85 %以上，过氧酰基硝酸酯约占1%。
光化学烟雾对健康的危害主要为对眼睛和呼吸道粘膜的刺激，能引起眼红肿、流泪、头痛、喉痛、咳嗽、气喘、呼吸困难等症状。氧化剂浓度为0.05ppm持续1h时，即可引起头痛；0.15ppm时引起刺激症状；0.27ppm时引起咳嗽；0.29ppm时出现胸部不适。此外，浓度0.1～0.25ppm的氧化剂还能影响儿童肺机能，促进哮喘病人发作和降低运动员的竞技状态；0.2～0.7ppm的浓度，可使慢性呼吸系统疾病患者病情恶化。
臭氧是氧化剂主要成分，它是一种浅蓝色气体，具有很强的氧化能力。它主要是刺激和损害深部呼吸道，对眼睛亦有刺激作用。0.05～0.1ppm的臭氧，就能产生一种特殊的使人不愉快气味，并能使眼肌平衡失调，视敏感度和暗适应下降。0.3～0.5ppm的臭氧可引起气道阻力增加、咳嗽、头痛、胸痛、思维能力下降。严重时，可导致肺气肿和肺水肿等。此外，臭氧还能阻碍血液输氧功能，造成组织缺氧，并有使甲状腺功能受损，骨胳早期钙化等作用。动物实验表明臭氧能诱发肺部肿瘤和引起染色体畸变，影响细胞新陈代谢，加速动物衰老。
过氧酰基硝酸酯和醛类等氧化剂，对眼睛有强烈的刺激作用，是引起结膜炎的主要因素。醛类还有刺激皮肤，影响呼吸功能等的作用。光化学气溶胶能吸附、凝集气体污染物，将其带入呼吸道深部，加重气体污染物的毒害作用。
光化学烟雾对植物的损害主要是臭氧、过氧酰基硝酸酯以及二氧化氮等的作用； 它能使树木枯死，农作物和果树木大幅度减产。
光化学烟雾可降低大气的能见度，影响飞机的安全飞行和汽车的安全行驶，增加事故的发生。光化学烟雾对橡胶、塑料制品可促使其老化、脆裂。
为了预防光化学烟雾污染，须加强对现有汽车的管理，定期对汽车发动机的性能、排气状况和汽油质量进行检查，不符合要求的汽车应给予限制。制订汽车废气排放标准，制订大气中总氧化剂标准，设立大气监测网，制订警报标准与相应的紧急措施等。美国“国家大气质量标准”(1971年)规定： 总氧化剂的最高容许浓度为0.08ppm(1小时平均浓度)；烃类物质（不包括甲烷）最高容许浓度为0.24ppm(上午6～9h,3小时平均浓度)。