光化学烟雾是指排放到大气中的氮氧化物(NOx)和碳氢化合物,在紫外线照射下发生光化学反应生成二次污染物(臭氧和过氧化物等),参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有气体污染物,也有气溶胶)所形成的烟雾污染,称为光化学烟雾。光化学烟雾有特殊的气味,刺激人的眼睛,伤害植物的叶片。
光化学烟雾的形成需要强阳光和低湿度,产生的高峰在中午或午后,夜间消失。烟雾是氧化性的(臭氧含量很高),能使橡胶开裂。光化学烟雾呈浅蓝色,可使能见度降低。
1952年在美国洛杉矶市首次出现光化学烟雾,后来在日本东京和墨西哥的墨西哥城等也发生光化学烟雾,至今仍是欧洲、美国和日本等国家的主要大气环境问题。1984年二十三届奥运会前夕,有一只准备参加开幕式的秃鹰突然毙命。解剖这只秃鹰的兽医宣布,这只鹰是患了光化学烟雾诱发的肺尘病,因血液中毒和血管破裂而亡。
我国城市大气污染主要是煤烟型污染,但早在20世纪70年代末就在兰州西固石油化工区首次发现了光化学烟雾,1986年夏季在北京也发现光化学烟雾,近10多年来日趋严重。随着经济发展,我国中、南部特别是沿海城市均已发生或面临光化学烟雾的威胁,上海、广州和深圳都已频繁观测到光化学烟雾。一些大城市的空气污染已由煤烟型向汽车尾气型,或二者综合型转变,石油化工区和机动车拥有量较多的大、中城市则是光化学烟雾容易发生的区域。1995年北京和广州大气中的NOx平均浓度,分别为北方和南方城市之首。
汽车尾气是光化学烟雾污染的重要原因。汽车尾气通常产生的NO2量是NO的0.5%~10%。首先发现光化学烟雾的洛杉矶,有600多万人口,300多万辆汽车,每月排放碳氢化合物1000吨,氮氧化物400吨。1997年北京市有汽车127万辆,广州90多万辆,上海80多万辆,天津60多万辆,2004年北京已经有280万辆汽车。我国汽车排放量在同样工况下是日本、美国的10~15倍。另外,汽车在不同状态下运行,排放出的碳氢化合物和氮氧化物的量也不同。所以,交通管理部门可通过调整路况来使汽车处于少排放光化学烟雾污染物的状态。在日本,作为防止光化学烟雾的措施,规定要控制汽油中芳香烃成分的含量,高级汽车和常规车用汽油的辛烷值分别不超过98和91,链烯烃成分和芳香烃成分的含量分别为0~20%(体积)和30%~50%(体积)。
洛杉矶光化学烟雾(图片转载自:中学化学图片库 http://szxl.51.net/)
另外,石油化学工业和氮肥工业排放出的废气和飞机尾气中的碳氢化合物和NOx也可形成光化学烟雾。