环境化学复习攻略

象,称为光化学烟雾,因最早在1940年的美国洛杉矶首先发现,因此又称为洛杉矶烟雾。

1、产生条件

?强烈的太阳光、?碳氢化合物、氮氧化合物、?大气扩散能力、稀释能力差、(城市高大建筑物的作用)、逆温现象、大气相对湿度低(有利于HNO3、PAN的形成)(书上写的第三个条件是温度低,个人觉得不对,) 2、特点:

1、烟雾蓝色(O3)

2、强氧化性使橡胶开裂、刺激眼睛和呼吸道、伤害植物叶子、降低大气能见度 3、刺激物浓度峰值在中午和午后

4、污染区域在污染源下风向几十到几百公里处 3、日变化趋势

1、白天生成,夜晚消失,污染物浓度峰值出现在中午和午后。 2、烃类和NO峰值在早上交通高峰时节,此时NO2浓度很低。

3、随太阳辐射增强,O3和NO2浓度逐渐增加,中午较高,一般O3和NO2浓度峰值比NO浓度峰值晚出现4-5小时。

推断:O3和NO2主要是二次污染物。

傍晚虽然交通繁忙,但是日光较弱,不足以引起光化学反应 4、产生机理 反应过程

引发反应:主要是NO2光解:NO2+hv→NO+O· RCHO+hv→RCO·+H· 引发:

NO2+hv→NO+O· O·+O2+M→O3 O3+NO→NO2+O2

自由基传递(自由基增殖): RH+HO·+O2→RO2·+H2O

RCHO+HO·+O2→RC(O)O2·+ H2O RCHO+hv+2O2→RO2·+HO2·+CO HO2·+NO→NO2+HO·

RO2·+NO+O2→NO2+ R`CHO+HO2· RC(O)OO·+NO+O2→NO2+RO2·+CO2 终止:

NO2+HO·→HNO3 NO2+RC(O)OO·→RC(O)OONO2 RC(O)OONO2→RC(O)OO·+NO2 结果:

1、随时间增加,NO向NO2转化。(NO消耗)

2、由于氧化而大量消耗丙烯。 (碳氢化合物消耗) 3、臭氧、PAN、HCHO、NO2、HNO3等二次污染物生成 关键反应:

NO2光解导致O3的生成(诱因)

丙烯氧化得到活性自由基,HO· 、HO2· (强化) 活性自由基促进NO向NO2转化(结果) 5、影响光化学的因素:

1、有机物的反应活性

内双键的烯烃﹥二烷基或三烷基芳烃和外双键烯烃﹥乙烯﹥单烷基芳烃﹥C5以上烷烃﹥C2-C5烷烃

2、NMHC/NOx(初始体积分数比)

NMHC/NOx高,O3生成受NOX的限制;

NMHC/NOx低,O3生成受光照和O3 形成速率影响; 3、HO·阻化剂:如DEHA(二乙基羟胺)

(C2H5)2NOH+ HO·→ (C2H5)2NO+H2O 6、控制对策

1、控制反应活性高的有机物的排放(控制VOCS(挥发性有机物)的排放); 2、控制臭氧的浓度; 3、控制NOX的浓度; 7、臭氧形成的必须条件

1、光照;2、NOX;3、VOCS(挥发性有机物) VOCs + NOx + hv→ O3 + other pollutants

PBN:过氧苯酰硝酸酯 PPN:过氧丙酰硝酸酯 SOx及硫酸烟雾 1、SOx的类型

SOx: SO2、SO3、H2SO4、SO42-、MSO4等 2、SO2的气相氧化

直接光氧化;将SO2氧化成3SO2(很稳定),然后被氧气或氧原子氧化成SO3,在生成硫酸;

3、SO2的自由基氧化

1、与HO·的反应(大气中SO2转化的重要反应) SO2 + HO· → HOSO2·

HOSO2· + O2 + M → HO2· + SO3 + M SO3 + H2O → H2SO4

HO2· + NO → HO· + NO2 2、与其他自由基的反应 二元活性自由基

CH3?HOO· + SO2 → CH3CHO + SO3 过氧自由基

SO2 + HO2· → HO· + SO3

SO2 + CH3O2· → CH3O· + SO3

SO2 + CH3C(O)O2· → CH3C(O)O· + SO3 4、SO2的液相氧化

1、SO2的扩散溶解;高pH: SO32- 、中pH: HSO3- 、低pH: SO2·H2O 2、SO2的非催化氧化(氧气、臭氧、过氧化氢)氧化成硫酸

影响因素:1、溶液的酸碱性:酸性下生成亚硫酸或硫酸;碱性下,生成硫酸盐 2、催化剂类型 各类催化剂催化速率为:

MnSO4> MnCl > Fe2(SO4)3 > CuSO4 >NaCl 5、SO2的催化氧化

污染空气中含有Fe3+、Mn2+等金属离子,在气溶胶的液相表面,这会导致SO2的氧化速率大大增加。这就是雾中酸性雾在伦敦烟大量出现的重要原因,因为燃煤排放中含有一些金属离子。

总反应:2SO2 + 2H2O + O2 →2H2SO4 6、硫酸烟雾型污染

硫酸烟雾也称为伦敦烟雾,因为其最早发生在英国伦敦。

主要是由于燃煤排放的二氧化硫、颗粒物、以及由于二氧化硫氧化生成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。

这种污染一般发生在冬季、气温低、湿度高和日光弱的天气条件下。

硫酸烟雾形成过程中,二氧化硫转化为三氧化硫的氧化反应主要靠雾滴中锰、铁、氨的催化氧化过程。

7、伦敦烟雾与洛杉矶烟雾的比较

项目 伦敦烟雾(硫酸型烟雾) 洛杉矶烟雾(光化学烟雾) 发生时间 主污染物 污染来源 气象条件 危害作用 烟雾性质 白天、夜间连续出现 颗粒物、硫酸雾、SO2 燃煤 冬季、气温低、湿度高、日光弱 对呼吸道刺激、对建筑材料损伤 还原型 一般在白天、夜间消失 HC、PAN、NOX、醛类、O3 燃烧汽油、柴油等石油产品 夏季、气温高、湿度低、日光强 对眼睛和呼吸道刺激强烈,橡胶开裂 氧化型 大气环境污染(选择、填空) 全球性环境问题:

酸雨、温室效应、臭氧层空洞 区域性环境问题:

光化学烟雾、气溶胶 酸雨:

1、定义:pH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水 2、确定酸雨PH的依据(酸雨PH的界限为5.0):未被污染的大气中,可溶于水且含量较高的酸性气体是CO2,假设只把CO2作为影响天然降水PH的因素,则: CO2(g)+H2O?H2CO3 KH; KH为CO2水合平衡常数,即Henry常数 H2CO3?H++HCO3- K1; HCO3-?H++CO32- K2; 【H2CO3】=KHPCO 按电中性原理有,

[H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-] 求出PH=5.6

其中硝酸和硫酸是主要贡献物。

酸沉降是指大气中的酸性物质通过干、湿沉降两种途径迁移到地表的过程。

2湿沉降

雨除是指被去除物参与成云过程,即作为云滴的凝结核,使水蒸气在其上凝结,云滴吸收空气中成分并在云滴内部发生液相反应。

冲刷是指在云层下部即降雨过程中的去除。酸雨是由于酸性物质的湿沉降而形成的。 干沉降

我国酸雨情况:

主要致酸物质:硫酸、硝酸、有机酸 酸雨前体为:SO2、NOx、有机物

1、阴离子总量中SO42-占绝对优势,在阳离子总量中, H+、Ca2+、NH4+占80%以上。 2、酸雨区与非酸雨区,阴离子SO42-、NO3-浓度相差不大,阳离子Ca2+、NH4+、K+浓度相差较大。

SO2、NOx的气相转化

SO2+HO·→H2SO4 [多步反应] (1)

NO2+HO·→HNO3 (2) 在大气环境中:

反应(1)产生的H2SO4占气相反应产生H2SO4的98%左右;

反应(2)是产生的HNO3的最主要反应,它比反应(1)约快10倍。 SO2、NOx的液相氧化

溶于水中的SO2和NOx可被大气中的H2O2、O3及HO·、HO2·等氧化成SO42-和NO3-

SO2的液相转化

H2O2+HSO3-→SO42-+H++H2O O3+HSO3-→SO42-+H+

NO2+HSO3- +H2O →NO3-+SO42-+3H+ 在大气环境中:

pH<5时,H2O2氧化S(IV)是最有效的途径; pH>5时,O3氧化S(IV)比H2O2快10倍;

Fe3+和Mn2+催化O2氧化S(IV) 在高pH下比较重要。 NOX的液相转化 NOx可被HO·、H2O2、O3 等氧化成NO3- NO+HO·→HONO NO2+HO·→H++NO3-

H2O2+HONO→H++NO3-+H2O O3+NO2-→NO3-+O2

后两个反应与pH有很大关系!

酸雨的形成必须具备以下几个条件 (可能出简答题) 1、污染源条件,即酸性污染物的排放以及转化条件。

2、大气中的气态碱性物质(NH3)浓度较低,对酸性降水的缓冲能力很弱 3、大气中颗粒物的酸碱度及其缓冲能力。

颗粒物对酸雨的形成的两方面作用:1、所含的金属可催化SO2氧化成硫酸;2、对酸起中和作用;

4、天气形式的影响。 降水的化学组成:

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