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光化学烟雾

1950
描绘 1950 年光化学烟雾效应的城市街景,突出了大气化学。.

(图片仅供参考)

光化学烟雾是通过一系列涉及阳光、氧化氮(NOx)和挥发性有机化合物(VOCs)的复杂反应形成的。当阳光将二氧化氮([latex]NO_2[/latex])分解成一氧化氮(NO)和一个氧原子(O)时,就启动了这一过程。然后,这个游离氧原子与分子氧([latex]O_2[/latex])结合形成地面臭氧([latex]O_3[/latex]),这是烟雾的主要成分。.

光化学烟雾的形成是一个由太阳辐射驱动的循环过程。该周期始于早高峰时段,此时车辆会排放大量的氮氧化物(NOx)和挥发性有机化合物(VOC)。太阳光的紫外线(UV)辐射为最初的关键反应提供能量:二氧化氮的光解([latex]NO_2 \xrightarrow{h\nu} NO + O[/latex])。然后,高活性的原子氧(O)迅速与二原子氧([latex]O_2[/latex])结合形成臭氧([latex]O_3[/latex]):[latex]O + O_2\\rightarrow O_3[/latex]。通常情况下,臭氧会与第一步中产生的一氧化氮(NO)发生反应而被破坏,在无效循环中重新生成 [latex]NO_2[/latex] 和 [latex]O_2[/latex]。然而,挥发性有机化合物的存在打破了这种平衡。.

挥发性有机化合物与大气中的羟基自由基(OH)发生反应,形成过氧自由基([latex]RO_2[/latex])。这些过氧自由基能在不消耗臭氧分子的情况下高效地将 NO 氧化成 [latex]NO_2[/latex]:[latex]RO_2 + NO \rightarrow RO + NO_2[/latex]。这一反应迅速再生出 [latex]NO_2[/latex],然后可再次光解以产生更多臭氧,同时还可防止 NO 消耗现有臭氧。这导致臭氧在一天中净累积,浓度通常在下午达到峰值。这种复杂的混合物还包括其他有害的二次污染物,如过氧乙酰硝酸酯(PAN)、醛类和硝酸,从而产生了被称为烟雾的特有的浑浊、充满刺激性的空气。.

UNESCO Nomenclature: 2501
- 大气科学

类型

化学过程

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 克里斯蒂安·弗里德里希·舍恩拜因发现臭氧
  • 了解化学动力学和反应机制
  • 内燃机的发展和汽车的广泛使用
  • 识别挥发性有机化合物和氮氧化物作为污染物
  • Arie JAN HAGEN-SMIT在洛杉矶进行的臭氧与植物损害有关的研究

应用程序

  • 低挥发性有机化合物涂料、溶剂和消费品的配制
  • 车辆排放标准(例如,欧元标准、美国环保署标准)
  • 预测高臭氧天数的空气质量预测模型
  • 加油站的蒸汽回收系统
  • 开发低氮氧化物和挥发性有机化合物排放的替代燃料汽车

专利:

NA

潜在创新理念

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相关内容: 光化学烟雾、地面臭氧、氮氧化物、挥发性有机化合物、VOC、NOX、阳光、大气化学、二次污染物、过氧乙酰硝酸酯。.

历史背景

光化学烟雾

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1970
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(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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