Page 19 - 空气污染控制与微粉捕集技术

第一章 概论

OH、HO 2 、RO、RO 2 自由基，其中 OH 自由基起到支配作用。大气中 OH 自由
基主要来自 O 3 紫外光解产物的活性氧（O）与空气中水分子的反应，因此 O 3 的
浓度、空气湿度和紫外辐射强度决定着 OH 自由基生成速度，而各种消耗 OH 自
由基物质的含量与反应活性则决定着 OH 自由基的去除速度。王明星把 NO x 和

VOCs 的光化学反应分为烷烃类、烯烃类和芳香烃类，并给出了各类的化学反应
方程式，充实了汽车尾气型光化学烟雾的化学机理。唐孝炎研究指出燃烧产生的
高温（＞ 2100℃）同样可以将空气中的 N 2 氧化成 NO x 。虽然夜间没有光化学反应，
但 Platt 等人研究发现夜间 NO 3 、N 2 O 5 和 O 3 等组分在对流层的化学过程也很活跃，

在大气污染化学过程中同样起着重要作用，并给出了相应的化学反应方程及其反
应动力学方程，开启了对夜间大气污染化学过程的研究。虽然对汽车尾气型污染
的化学机理有了系统的认识，但部分化学反应和光化学反应方程式是研究者的推
测，仍有待进一步验证。

1952—1962 年期间，伦敦先后发生 7 次明显的烟雾事件，过早死亡累计人
数达 7390 人。伦敦烟雾事件发生主要原因是燃煤产生的 SO 2 及其被氧化形成硫
酸盐与燃煤产生的粉尘相结合，导致表面大量吸附水成为凝聚核，使之形成浓雾。
洛杉矶光化学烟雾是在高温低湿的条件下以汽车尾气为主，NO x 和 VOCs 经过光

化学反应形成，而伦敦烟雾是在低温高湿条件下主要因燃煤产生的 SO 2 及其反应
生成硫酸盐所致。相对于洛杉矶烟雾经过约 30 年才基本厘清其复杂的光化学机

理不同，伦敦烟雾的化学过程相对简单。SO 2 在大气中氧化产生 H 2 SO 4 ，(NH 4 ) 2 SO 4
和有机硫化物，包含 SO 2 的光解作用、自由基与 SO 2 的反应和表面上的反应或

溶入水滴中发生的液相反应。SO 2 的光解生成 SO 3 ，进一步与水汽生成 H 2 SO 4 ，
1971 年 Bulfalini 在实验室中重复了这个光氧化过程。但光化学反应的机理未能
得到直接证明，推断的反应方程式中出现了 SO 4 ，可是没有 SO 4 中间产物的直接
证据。2006 年 Wallace 和 Hobbs 提出了 SO 2 转化为 H 2 SO 4 的两种反应机制：

SO 2 在 OH 自由基和载体物质 M 的作用下生成 HSO 3 ，HSO 3 与 O 2 反应生成

SO 3 和 HO 2 ，或者 SO 2 在活性 O 和伴随反应物 M 的作用下生成 SO 3 ，然后 SO 3
与水作用生成 H2SO4。
-
2-
SO 2 在云滴中生成 SO 2 ·H 2 O，HSO 3 和 SO 3 ，再快速生成 H 2 SO 4 。Daniel
+
3-
认为 SO 2 ·H 2 O 生成 HSO 和 H 后被 H 2 O 2 氧化生成 H 2 SO 4 。
这几种反应机制中，H 2 O 都起到重要作用，这些推断对伦敦烟雾事件往往发

9