臭氧和光化学烟雾

阳光、氮氧化物和碳氢化合物如何结合产生地面臭氧和光化学烟雾的次生污染物。

Definition

光化学烟雾是指当阳光驱动受污染空气中的氮氧化物和挥发性有机化合物发生反应时，形成的臭氧和其他氧化剂的混合物。

Scope

涵盖了臭氧、一氧化氮和二氧化氮之间的光稳态关系，挥发性有机化合物在将这种平衡转向净臭氧生成中的作用，臭氧对氮氧化物和碳氢化合物水平的非线性依赖性，以及过氧乙酰硝酸酯等次生污染物的形成。

Core questions

• 为什么在阳光明媚的污染城市，臭氧会在地面积累？
• 挥发性有机化合物和氮氧化物如何共同控制臭氧？
• 为什么有时通过减少碳氢化合物而不是氮氧化物来实现臭氧减排？

Key theories

光化学臭氧生成循环

挥发性有机化合物的氧化将一氧化氮转化为二氧化氮，而不消耗臭氧，因此其光解会产生地面臭氧的净催化积累。

Mechanisms

在清洁空气中，臭氧、一氧化氮和二氧化氮达到光稳态，没有净臭氧生成。当存在挥发性有机化合物时，其氧化产生的过氧自由基将一氧化氮转化为二氧化氮，而不会破坏臭氧；随后二氧化氮的光解会生成臭氧，从而产生净积累。产率非线性地取决于挥发性有机化合物与氮氧化物的比例，从而产生明显的氮氧化物限制和碳氢化合物限制两种情况。

Clinical relevance

地面臭氧是一种主要的空气污染物，对呼吸系统健康和植被有害，了解其非线性化学性质有助于制定有效的排放控制策略。

History

Arie Haagen-Smit 在20世纪50年代早期确定了洛杉矶烟雾的光化学起源，表明阳光作用于汽车尾气和碳氢化合物会产生臭氧，这一发现奠定了城市光化学空气污染研究的基础。

Key figures

• Arie Haagen-Smit
• James Pitts

Seminal works

• haagenSmit1952
• finlaysonPitts2000

Frequently asked questions

地面臭氧与臭氧层是同一种物质吗？

不是。平流层臭氧保护生命免受紫外线辐射，而地面臭氧是地表附近光化学作用形成的有害污染物；两者受不同过程的控制。