光化学烟雾（photochemical smog）是光化排入大气的氮氧化物和碳氢化物受阳光作用产生的一种具有刺激性的浅蓝色的烟雾。包含臭氧、学烟醛类、光化硝酸酯类等多种化合物。学烟这些化合物都是光化光化学反应生成的二次污染物。当遇逆温或不利于扩散的学烟气象条件时，烟雾会积聚不散，光化使大气能见度降低，学烟造成大气污染事件。光化

光化学烟雾多发生在阳光强烈的学烟夏秋季节，随着光化学反应的光化不断进行，反应生成物不断蓄积，学烟光化学烟雾的光化浓度不断升高。约在3-4h后达到最大值。学烟光化学烟雾对大气的光化污染造成很多不良影响，对动植物有影响，甚至对建筑材料也有影响，并且大大降低能见度影响出行。

组成成分

颗粒物成分：大气灰霾存在大量含氮有机颗粒物。经过源解析技术，这些包括含氮有机颗粒物在内的有机物被识别出了4类有机组分：氧化型有机颗粒物、油烟型有机物、氮富集有机物、烃类有机颗粒物。

颗粒物里面的有机物种类有多种，包括含氮的有机物。有机物占PM2.5质量浓度的20%—60%，能识别出大约200多种有机化合物，主要物种有脱氧单糖苷、正构烷烃、正构烷酸、多环芳烃以及其它多种源的示踪物。大气颗粒物中有机物通常分为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯等。

过氧乙酰硝酸酯又称过氧乙酰硝酸盐，是光化学烟雾的主要组分，为强氧化剂，常温下为气体，易分解生成硝酸甲酯（CH3ONO2）、二氧化氮（NO2）、硝酸（HNO3）等。

大气中PAN浓度的水平是衡量光化学烟雾污染程度的重要指标之一。在对流层里存在的臭氧属于一种对生物有害的污染物，是光化学烟雾的组成部分之一（而平流层（臭氧层）中的臭氧则是对生物至关重要的紫外线吸收剂）。

形成过程

光化学烟雾形成过程如下：清晨大量的碳氢化合物和NO由汽车尾气及其他源排入大气。由于晚间NO氧化的结果，已有少量NO2存在。

当日出时，NO2光解离提供原子氧，然后NO2光解反应及一系列次级反应发生，OH开始氧化碳氢化合物，并生成一批自由基，它们有效地将NO转化为NO2，使NO2浓度上升，碳氢化合物及NO浓度下降。

当NO2达到一定值时，O3开始积累，而自由基与NO2的反应又使NO2的增长受到限制；当NO向NO2转化速率等于自由基与NO2的反应速率时，NO2浓度达到极大，此时O3仍在积累之中；当NO2下降到一定程度时，就影响O3的生成量；当O3的积累与消耗达成平衡时，O3达到极大。

形成因素

光化学烟雾的形成及其浓度，除汽车排气中污染物的数量和浓度直接决定以外，还受太阳辐射强度、气象以及地理等条件的影响。

太阳辐射强度是一个主要条件，太阳辐射的强弱，主要取决于太阳高度，即太阳辐射线与地面所成的投射角以及大气透明度等。因此，光化学烟雾的浓度，除受太阳辐射强度的日变化影响外，还受该地的纬度、海拔高度、季节、天气和大气污染状况等条件的影响。光化学烟雾是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。

污染区大气的实测表明，一次污染物CH和NO的最大值出现在早晨交通繁忙时刻，随着NO浓度的下降，NO2浓度增大，O3和醛类等二次污染物随着阳光增强和NO2、HC浓度降低而积聚起来。它们的峰值一般要比NO峰值的出现要晚4-5小时。二次污染物PAN浓度随时间的变化与臭氧和醛类相似。

城市和城郊的光化学氧化剂浓度通常高于乡村，许多乡村地区光化学氧化剂的浓度增高，有时甚至超过城市。这是因为光化学氧化剂的生成不仅包括光化学氧化过程，而且还包括一次污染物的扩散输送过程，是两个过程的结果。因此光化学氧化剂的污染不只是城市的问题，还是区域性的污染问题。

短距离运输可造成O3的最大浓度出现在污染源的下风向，中尺度运输可使臭氧扩散到上百公里的下风向，如果同大气高压系统相结合可传输几百公里。在北纬60°～南纬60°间的一些大城市，都可能发生光化学烟雾。

主要危害

一、损害健康

人和动物受到的主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。

光化学烟雾能促使哮喘病患者哮喘发作，能引起慢性呼吸系统疾病恶化、呼吸障碍、损害肺部功能等症状，长期吸入氧化剂能降低人体细胞的新陈代谢，加速人的衰老。

PAN、甲醛、丙烯醛等产物对人和动物的眼睛、咽喉、鼻子等有刺激作用，其刺激域约为0.1ppm。大气中臭氧质量浓度为0.1~0.5mg/m3时引起鼻和喉头粘膜的刺激和对眼睛的刺激。在0.2~0.8mg/m3浓度下接触两小时后会出现气管刺激症状。在1.0mg/m3以上引起油桶、肺深部气道变窄，出现肺气肿，长时间接触会出现一系列中枢神经损害或引起肺水肿。

二、影响植物生长

植物受到臭氧的损害，开始时表皮褪色，呈蜡质状，经过一段时间后色素发生变化，叶片上出现红褐色斑点。PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。

三、对建筑材料的破坏

因平流层臭氧损耗导致阳光紫外线辐射的增加会加速建筑、喷涂、包装及电线电缆等所用材料，尤其是聚合物材料的降解和老化变质。特别是在高温和阳光充足的热带地区，这种破坏作用更为严重。

无论是人工聚合物，还是天然聚合物以及其它材料都会受到不良影响。当这些材料尤其是塑料用于一些不得不承受日光照射的场所时，只能靠加入光稳定剂和抗氧剂或进行表面处理以保护其不受日光破坏。阳光中UV-B辐射的增加会加速这些材料的光降解，从而限制了它们的使用寿命。研究结果已证实中波UV-B辐射对材料的变色和机械完整性的损失有直接的影响。

四、降低大气的能见度

光化学烟雾的重要特征之一是使大气的能见度降低、视程缩短。这主要是由于污染物质在大气中形成的光化学烟雾气溶胶所引起的。

这种气溶胶颗粒大小一般多在0.3~1.0μm范围内，由于这样大小的颗粒实际上不易因重力作用而沉降，能较长时间悬浮于空气中，长距离迁移。它们与人视觉能力的光波波长相—致，能散射太阳光，从而明显地降低了大气的能见度，因而妨害了汽车与飞机等交通工具的安全运行，导致交通事故增多。

五、其他危害

光化学烟雾会加速橡胶制品的老化和龟裂，腐蚀建筑物和衣物，缩短其使用寿命。

防治措施

一、控制污染源

研究光化学烟雾的最终目的是如何控制NO2及HC的浓度，使O3的浓度符合大气质量标准的要求。除控制工业污染源外，主要是改善汽车发动机的结构与工作状态和安装尾气催化转化器，前者可降低燃料消耗、减少有害气体排放，后者可使尾气无害化。

碳氢化合物是光化学烟雾形成过程中必不可少的重要组分，因此控制碳氢化合物，尤其是那些反应活性高的有机物（如烯烃、含有侧链的芳烃）的排放，能有效地控制光化学烟雾的形成和发展。

另外，光化学烟雾形成的光化学反应中，自由基反应占很重要的地位，而自由基的引发反应主要是由NO2光解而引起的，所以控制氮氧化物的排放也十分重要。

一般采用耐高温多孔陶瓷为载体，上涂微细分散的铂和钯所组成的催化剂，可以实现高效转化。这时要求汽车使用无铅汽油，因为含铅汽油中随尾气排出的铅很易使铂系催化剂中毒而失效。

另外，若在汽油中加入10%一20%的甲醇，或加入10%一15%的酒精，形成甲醇汽油或酒精汽油，试验表明不但可以减少有害气体的排放，同时还能节能和减轻机械磨损，而旦也不必改变汽油机汽缸的结构。

二、采用无污染运输

如使用氢作为发动机燃料，利用氢氧燃料电池供电来驱动运输工具（电动车），利用电磁感应的方法推动火车（超导悬浮列车）等。

三、利用化学抑制剂

用化学抑制剂，目的是消除自由基，以抑制链式反应的进行，从而控制光化学烟雾的形成。人们发现二乙基羟胺、苯胺、二苯胺等对HO（氢氧自由基）有不同程度的抑制作用，尤其是二乙基羟胺对光化学烟雾有较好的抑制作用。

在使用过程中，要注意抑制剂对人体和动植物的毒害作用，并注意防止抑制剂产生二次污染。

四、植树造林

实验证明，树木在一定浓度范围内，会吸收各种有毒气体，使污染的空气得以净化。

参考资料