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一、光化學煙霧的形成條件
1.地理條件
(1)地理緯度范圍,主要為低緯度和中緯度。首先,在近地面,太陽輻射到達地面的量,一般隨緯度的增大而減小。緯度越低,到達地面的太陽輻射量就越多。其次,“煙霧”的形成與NO2的光分解有直接關系,而NO2光分解又必須有290―430nm波長的輻射作用才有可能。對于高緯度地區,由于正午太陽高度角較小,光線通過大氣層時路程較長,受到大氣的散射作用強,致使290―430nm波長的太陽輻射很難到達地面,所以不易發生“光化學煙霧”。
(2)季節條件。夏季在北半球,正午太陽高度角比冬天大,到達地面的太陽輻射強,所以北半球主要為夏季;相反,南半球為冬季。
(3)氣象條件。晴朗、高溫(24-32℃)、低濕(濕度70%以下),有逆溫和風力不大(22m/s以下),有利于大氣污染物在地面附近的聚積,易產生這種“光化學煙霧”。因此,在副熱帶高壓控制地區的夏季和早秋季節常成為“光化學煙霧”發生的有利條件。
2.污染源條件
以石油為原料的工廠廢氣和汽車尾氣,主要成分為氮氧化合物和碳氫化合物,因此石油加工廠的排氣和汽車的排氣是主要污染源。
二、“光化學煙霧”的形成原理
1.NO向NO2轉化是產生“光化學煙霧”的關鍵
低層大氣中的一般成分和一次污染物(NO、N2、O2、CO2、C3H6)都不吸收紫外線輻射,在污染空氣中吸收紫外線輻射的只是NO2。空氣中少量NO2來源于燃料燃燒。在低層大氣中,一旦NO2出現,在光化學作用下,NO2會直接分解出O3,而NO和O2作用結果又產生NO2,所以只要有NO存在,就會通過一系列反應產生O3,且NO2、O3和NO之間的反應形成循環。
2.碳氫化合物是產生“光化學煙霧”的主要成分
被污染的空氣中有碳氫化合物出現時,氮氧化合物光分解的動態平衡就會被破壞。因為氮氧化合物光分解過程中產生氧原子O、O3和NO2均可與碳氫化合物反應,使得污染大氣中的NO能快速地向NO2轉化,NO2能快速地產生O3,O3的濃度大大增加,進而形成一系列帶有氧化性、刺激性的中間和最終產物,從而導致“光化學煙霧”生成。
3.“光化學煙霧”的主要成分
“光化學煙霧”的主要成分是醛類、O3、PAN(過氧乙酰硝酸脂)、碳氫化合物、NOx、酮類。
三、“光化學煙霧”的危害
“光化學煙霧”具有強氧化性,能刺激人的眼睛和呼吸道,引起眼病、喉頭炎、頭痛,能傷害植物葉子,能使橡膠開裂,并使大氣能見度降低。“光化學煙霧”主要發生地有洛杉磯、東京、大阪、墨西哥城、倫敦以及澳大利亞、德國等地的大城市。
四、“光化學煙霧”的防治
1.加強汽車尾氣的催化凈化。如現在已研制成功了三效催化劑,它能同時完成對CH、NO和NOx的凈化,在嚴格控制空燃比的前提下,能達到較高的凈化效率。
2.加強工業廢氣的回收利用,變廢為寶,實行清潔生產,發展生態工業。
3.改變燃料結構,盡最大可能發展清潔能源和無污染的新能源。
4.開展植樹造林活動。森林在凈化大氣方面具有顯著效益,因此應積極開展植樹造林活動,擴大綠化面積,從而減少“光化學煙霧”的產生。
關鍵詞:油氣回收 ;油蒸汽; 光化學煙霧; 節能 ;環保 ;隱患
Abstract: Based on the atmospheric pollution problem, starting from the source of pollution, the harm of oil steam on the environment and human caused, and describes the characteristics of several methods of oil gas recovery.
Key words: oil and gas recovery; oil vapor; photochemical smog; energy saving; environment protection; hidden trouble
中圖分類號:TU2
隨著國內經濟的迅猛發展,汽車已成為家庭中常用的代步工具了,但是隨之而來的負面影響也越來越明顯的顯現出來。早在20世紀90年代,國外工業發達國家已將油氣作為一種新的“廢氣”列入污染治理對象,我國也對油氣造成的大氣污染問題日益重視,目前國家環保總局已制定油品裝載系統油氣回收設施相關設計規范及油氣排放國家標準,對于芳烴裝載系統未采取其他油氣處理措施時,應設置油氣回收設施,已達到嚴格控制油氣(尤其是汽油油氣)的排放濃度和排放總量的目的。
油蒸汽具有一定的毒性,烴類物質與空氣組成的油氣是易揮發有機化合物,輕質油的毒性比重質油毒性小,但是輕質油揮發性大,往往在空氣中的濃度比重質油高,毒性更大。它在一定的氣候條件和陽光的作用下發生化學發應,形成光化學煙霧。這種煙霧會影響人和牲畜的肺部功能,破壞植物葉面組織,影響數目和農作物生長,還會對一些材料造成破壞,如使橡膠開裂甚至解體。
20世紀40年代之后,隨著全球工業和汽車業的迅猛發展,光化學煙霧污染在世界各地不斷出現,如美國洛杉磯、日本東京、大阪、英國倫敦、澳大利亞、德國等大城市及中國北京、南寧、蘭州均發生過光化學煙霧現象。1943年,美國洛杉磯市發生了世界上最早的光化學煙霧事件。此后,在北美、日 本、澳大利亞和歐洲部分地區也先后出現這種煙霧。經過反復的調查研究,直到1958年才發現,這一事件是由于洛杉磯市擁有的250萬輛汽車排氣污染造成的,這些汽車每天消耗約1600噸汽油,向大氣排放1000多噸碳氫化合物和400多噸氮氧化物。這些氣體受陽光作用,釀成了危害人類的光化學煙霧事件。
鑒于光化學煙霧的頻繁發生及其造成危害巨大, 2013年2月17日,中國科學院公布了該院“大氣灰霾追因與控制”專項組的最新研究結果,研究發現,京津冀霧霾檢出大量危險含氮有機顆粒物,這在中科院大氣物理所研究員王躍思看來是“最危險的信號”,因為這就是“洛杉磯上世紀光化學煙霧的主要成分之一”。光化學煙霧還會隨著空氣的流動造成大范圍的環境污染。環境污染從源頭抓起,歸納起來,油蒸汽產生的三大主要問題:資源浪費、環境污染和火災隱患。
一.資源浪費輕質油品,特別是汽油,是極易揮發的液體,只要與空氣接觸就會很快揮發。汽油在儲存、裝卸、運輸、加注到汽車油箱的每一個環節都有油氣逸散揮發,進入環境大氣,形成揮發性有機化合物污染。油氣排放不同于其它污染物的排放,一是排放量大,二是排放的油氣為產品一部分。其排放源有儲存容器等的固定排放源、車船等交通工具途中運輸的移動排放源和生產裝置、設備等泄漏的無組織排放源。由于石油是不可再生的資源,地下儲量是有限的。因此,油氣的排放,本身就是資源的巨大浪費。從石油工業的下游行業成品油銷售業來看,輕質油品,特別是汽油,在儲存、裝卸和銷售過程中,排放大量的油氣。據調查,中國汽油年消耗量按5000萬噸計,損耗按1%計,則成品油銷售行業汽油的損耗量為50萬噸。每噸按5000元計,價值25億元人民幣。
二.環境污染
油氣對人體健康的直接影響主要是對中樞神經系統的麻醉作用,對皮膚粘膜有一定刺激作用。因其具有去脂作用,使細胞內類脂質平衡發生障礙,嚴重可引起皮炎和濕疹。對造血系統的慢性作用視芳香烴含量而定。在汽油頂部噴濺式裝車的下風側,油氣濃度偶爾很高足以引起急性中毒,輕度中毒者感到頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、心慌、嗜睡、全身無力或如醉樣步態、精神興奮、恍惚、言語不清。一般在脫離現場時稍加治療即可迅速好轉。嚴重中毒者則可能因意志喪失、反射性呼吸停止而死亡。
從化學組成來看,芳香烴的毒性最大,烯烴次之,環烷烴和烷烴較小。芳香烴中的苯是公認的有毒致癌物質,并且沒有安全下限。急性接觸于100ppm苯蒸汽中,就會影響中樞神經系統和其它系統。長期接觸苯蒸汽可以誘發白血病、染色體失常和造血機能異常等癥狀。動物試驗表明,丙烷、丁烷和異丁烷對心臟功能具有抑制作用。極低濃度的乙烯對于植物即有危害作用,影響植物的生長,使植物頂端生長受抑制,而側向生長受促進。
油氣不僅作為一次污染物對環境產生直接危害,而且還是城市中光化學煙霧的主要誘因之一。
油氣中的揮發性有機化合物會在太陽紫外線的作用下與大氣中氮氧化物發生光化學反應,生成毒性更大的光化學煙霧。光化學煙霧是現代各國一種普遍而難以治理的大氣污染,它包含有臭氧、氧化氮、醛類、過氧乙酰基硝酸酯(PAN)等有毒的多種氧化劑物質。日光輻射強度是形成光化學煙霧的重要條件,在一年中,夏季是發生光化學煙霧的季節,而在一日中,14時左右發生的光化學煙霧一般達到峰值。光化學煙霧對城市氣候也產生不良影響,如降低能見度,減少太陽對地面的輻射等。
歐盟1994年立法,旨在控制汽油油氣排放。時至今日,每年已減少汽油油氣排放50萬噸,同時每年減少了人為因素造成的VOC排放5%。
三.火災隱患
混合氣中烴或油氣的濃度要有一定范圍,低于這一范圍,油氣不足,高于這一范圍,則空氣不足,均不能閃火爆炸。因此這一濃度范圍,就稱為爆炸范圍,其下限的體積濃度稱為爆炸下限,上限的體積濃度稱為爆炸上限。大致上體積濃度范圍1%~8%的油氣,當爆炸燃燒產生時,一般都會產生嚴重的后果。
汽油具有易揮發、易燃爆、易泄漏、易聚集靜電荷等特性,它的特性決定了消防工作在油庫安全管理中的重要地位和作用。
1升汽油能揮發100~400升蒸氣,擴散到很大的空間,1升汽油完全揮發后產生的蒸氣,如發生爆炸,威力相當于1kgTNT炸藥。爆炸時產生的氣體速度,約為3000m/s。汽油一旦著火,就會以2m/s的速度迅猛蔓延并加速油氣蒸發,隨著油氣濃度變化,燃燒和爆炸就交替出現,產生嚴重的后果。
1、所謂的臭氧污染永遠和光化學煙霧分不開,日常所說的臭氧污染其實就是指的光化學煙霧。
2、近年來,臭氧污染作為環境污染之一,被越來越多的學者所關注。臭氧是大氣層中氮氧化物和碳氫化合物等被太陽照射,發生光化學反應而形成的。臭氧在人們的日常生活使用廣泛,例如可應用于食物及水資源的消毒。然而當人類生活區周邊的臭氧濃度超過一定限值,就將造成灰疆和光化學煙霧等污染,嚴重影響正常生產與生活。從實際情況來看,由下臭氧在空氣中含量的數量級相比其它組分較低,因此針對臭氧污染展開的科學研究仍不充分。
(來源:文章屋網 )
1.臭氧層的破壞
臭氧的分子式為O3,它的氧化性極強,極易分解,很不穩定。臭氧層分布在海拔15千米至35千米的平流層里,對地球的生命體起著一個保護作用。它能夠吸收太陽釋放出來的絕大部分紫外線,使動物和植物免受紫外線的傷害。過多的紫外線照射會誘發皮膚癌、基因突變、破壞植被和農作物。但是隨著氟利昂在壓縮機里的使用,平流層里的臭氧層越來越稀薄,在南極、北極、等地已經出現了臭氧層的空洞。
氟利昂分解臭氧的反應式為:
①CFCl3 CFCl2 + Cl;②CFCl2 CFCl + Cl;③Cl + O3 ClO + O2;④ClO + O2
Cl + O2;⑤O3 + O
2O2。
其中,氟利昂分解出來的氯原子成為促使臭氧變成氧氣,而氯原子作為催化劑,本身并無變化,一個氯原子破壞臭氧分子的數量可以達到10萬。
臭氧層被破壞還有一些其他的原因,如一氧化氮、二氧化氮等氮的氧化物,硫酸的酸霧,火山灰粒子等。要怎樣才能保護臭氧層不再受到破壞呢?
科學家們早已經嘗試用其他的物質來替代氟利昂的位置,減少氟利昂對臭氧層的破壞。然而對于一些工業廢氣,如一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫等,企業在排放之前應當做出相應的處理。為了保護我們的地球,保護我們人類自己,大家都應當努力。
2.光化學煙霧和灰霾的危害
近年來在我國的上海、南京、深圳、武漢、北京等地陸續出現了光化學煙霧污染和灰霾天氣,證明我們的生存環境已經遭受到了嚴重的破壞。
光化學煙霧是指汽車的尾氣、工廠排放的廢氣里包含碳氫化合物、氮氧化物等一次污染物,這些一次污染物在陽光的作用下發生光化學反應,生成臭氧、醛、酮、酸等二次污染物,參與光化學反應過程的一次污染物和二次污染物的混合形成淺藍色有刺激性的煙霧。經過一次污染、二次污染,光化學煙霧的成分已經變得非常復雜,具有強氧化性,能刺激人類和動物眼睛及呼吸道黏膜,傷害植物葉子,加速橡膠等材料的老化,并使大氣能見度降低。
灰霾是指空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子的含量過高,讓空氣變得渾濁、能見度很低。灰霾比較厚,可達1―3公里左右。灰霾的粒子比較小、分布也比較均勻,用肉眼無法看到。灰霾與晴空區之間沒有明顯的邊界,看起來呈黃色或橙灰色。灰霾的成分很復雜,包含了上百種顆粒物,進入呼吸道,會嚴重影響人類的健康,引發鼻炎、支氣管炎甚至肺癌等疾病。紫外線能殺死大氣中大部分的細菌和病毒,灰霾天氣還會導致近地層紫外線減弱,使傳染病患變多。灰霾天氣還容易引發交通事故,讓人產生悲觀情緒。灰霾和光化學煙霧還是一對孿生兄弟,灰霾天氣會讓光化學煙霧提前到來,讓空氣更差,環境污染更加嚴重。
3.溫室效應
溫室效應是大氣保溫效應的俗稱。自工業革命以來,人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體逐年增加,溫室效應引發的全球氣候變暖等問題也越來越嚴重。二氧化碳又被稱為溫室氣體,它具有吸熱和隔熱的功能,它在大氣越積越多會形成一種無形的屏障,使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間反射,地球表面變得越來越熱。溫室效應的直接危害是引起全球變暖,導致兩極的冰川融化,使海平面上升淹沒地勢較低的土地,進而導致生物群落的緯度變化和物種的變異及滅亡。
4.酸雨的危害
酸雨也是目前環境污染的一個重要方面。酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。酸雨的形成主要因為水蒸氣從大氣中溶解了大量的酸性物質,如二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮等。汽車的尾氣、工業的排放、石油和天然氣等燃料的燃燒是這些酸性物質的主要來源。酸雨可導致土壤酸化,建筑物和雕塑被腐蝕,損害森林和植被,破壞魚類和海洋生物的生存環境。
減少汽車的使用量,減少尾氣排放量;用餐盡量不使用一次性餐盒和一次性筷子;購物盡量不使用塑料袋;廢舊電池要扔進垃圾桶……
汽車尾氣最主要的危害是形成光化學煙霧。汽車尾氣中的碳氫化合物和氮氧化合物在陽光作用下發生化學反應,生成臭氧,它和大氣中的其它成份結合就形成光化學煙霧。其對健康的危害主要表現為刺激眼睛,引起紅眼病;刺激鼻、咽喉、氣管和肺部,引起慢性呼吸系統疾病。光化學煙霧能使樹木枯死,農作物大量減產;能降低大氣的能見度,妨礙交通。
一次性筷子只使用一次就丟棄了,每生產450億雙一次性筷子,需要砍伐2500萬棵樹。一次性筷子的包裝多數都印有高溫消毒清潔衛生的字樣,但實際中,因為一次性筷子價格低廉,市場占有率大,為了爭奪這塊市場,很多小企業都采用硫磺熏,雙氧水,硫酸鈉浸泡,漂白,滑石粉拋光,就是為了降低成本,實際上根本就沒有達到衛生消毒的目的,而一次性筷子的外包裝聚乙烯模給人類帶來的危害就更大了,相信大家沒有吃塑料袋的習慣吧,但是這種從生產線下來的東西,在高溫下會產生更多的有害成份,會誘發人體產生很多的慢性疾病。