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煙霧

詞語釋義

煙霧(smog)是煤煙(smoke)和霧(fog)兩字的合成詞,由英國人沃伊克思(H.A.Voeux)於1905年所創用。

原意是空氣中的煙煤與自然霧相結合的混合體。目前此詞含義已超出原意範圍,用來泛指由於工業排放的固體粉塵為凝結核所生成的霧狀物(如倫敦煙霧),或由碳氫化合物和氮氧化物經光化學反應生成的二次污染物(如洛杉磯光化學煙霧)是多種污染物的混合體形成的煙霧。

在化學中的煙一般指粉塵,而霧一般指液體。

簡介


煙霧是由煙和霧結合而成的固液混合態氣溶膠。它是發生在城市和工業區,嚴重影響視程併產生危害的大氣污染現象。
典型的煙霧類型有:
①倫敦型煙霧,是由煙塵、二氧化硫和自然霧混合在一起,聚集在低層大氣中.相互作用產生的硫酸霧和硫酸鹽氣溶膠為主的二次污染物,這種煙霧在英國倫敦最早發現,並多次發生,最嚴重的一次曾持續4天,大氣中煙塵最高達4.46mg/m,二氧化硫日平均濃度達3.83mg/m,造成4000多人死亡。世界各國習慣稱這種類型的煙霧為倫敦型煙霧。
②光化學煙霧,是排入大氣的碳氫化合物和氮氧化物等,在陽光的作用下,發生光化學反應,產生臭氧、醛、酮、酸、過氧乙醯硝酸脂及其同系相類似的氧化物等二次污染物。參加光化學反應的一次污染物和二次污染物混合形成為光化學煙霧,這種煙霧最早發生在美國洛杉磯。故又名洛杉磯型煙霧。
1955年發生的一次這種煙霧事件中,使當地老人近400人死亡,並對不少人,特別是兒童上呼吸道肺功能造成傷害。

倫敦煙霧


1952年12月5日-8日,地處泰晤士河谷地帶的倫敦城市上空處於高壓中心,一連幾目無風,風速表讀數為零。大霧籠罩著倫敦城,又值冬季城市大量燃煤取暖,排放的煤煙粉塵在無風狀態下蓄積,煙和濕氣積聚在大氣層中,致使城市上空連續四五天煙霧瀰漫,能見度極低。
在這種氣候條件下,飛機被迫取消航班,汽車即便在白天行駛也須打開車燈,行人走路都極為困難,只能沿著人行道摸索前行。由於大氣中的污染物不斷積蓄,不能擴散,許多人都感到呼吸困難,眼睛刺痛,流淚不止。倫敦醫院由於呼吸道疾病患者劇增而一時爆滿,倫敦城內到處都可以聽到咳嗽聲。
僅僅4天時間,死亡人數達四千多人。就連當時舉辦的一場盛大的得獎牛展覽中的350頭牛也慘遭劫難。一頭牛當場死亡,52頭嚴重中毒,其中14頭奄奄待斃。2個月後,又有八千多人陸續喪生。這就是駭人聽聞的“倫敦煙霧事件”。
事後的調查研究表明,釀成倫敦煙霧事件主要的兇手有兩個,冬季取暖燃煤和工業排放的煙霧是元兇,當時特定情況下出現的逆溫層現象是幫凶。倫敦工業燃料及居民冬季取暖使用煤炭,煤炭在燃燒時,會生成水、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮和碳氫化合物等物質。
這些物質排放到大氣中后,會附著在飄塵上,凝聚在霧氣上,進入人的呼吸系統後會誘發支氣管炎、肺炎、心臟病。當時持續幾天的“逆溫”現象,加上不斷排放的煙霧,使倫敦上空大氣中煙塵濃度高達4. 46ug/L,為平時的10倍;二氧化硫高達1.34ug/L,為平時的6倍。
煙霧中的三氧化二鐵促使二氧化硫氧化產生硫酸泡沫,凝結在煙塵上形成酸霧,整個倫敦城猶如一個令人窒息的毒氣室一樣。可悲的是,煙霧事件在倫敦出現並不是獨此一次,相隔10年後又發生了一次類似的煙霧事件,造成1200人的非正常死亡。直到20世紀70年代后,倫敦市內改用煤氣和電力,並把火電站遷出城外,使城市大氣污染程度降低了80%,駭人的煙霧事件才不在倫敦再度發生。
這就是著名的世界八大公害事件之一的倫敦煙霧事件,也是世界上迄今為止最大的一起由燃煤使用引發的城市大氣污染事件。所謂大氣污染,是指大氣中因某種污染物質的介入,導致其化學、物理、生物或者放射性等方面的特性發生改變,導致大氣質量下降,影響人們對大氣的有效利用,危害人體健康或財產安全,並破壞自然生態系統,造成大氣質量惡化的現象。
大氣污染歷來是人類面臨的極其嚴重的環境污染之一。近代來,特別是產業革命以來,由於人類社會經濟的迅猛發展,帶來工業化的普及,化石能源的大量使用,使得人類賴以生存的大氣環境質量日益惡化,在震驚全球的世界八大公害事件中,僅大氣污染就佔了5件。
大氣污染的危害非常大。嚴重的大氣污染可以導致人發生各種疾病,如氣管炎、哮喘、肺炎等,甚至造成人的非正常死亡;會減緩農作物生長,發育受阻,品質下降,產量減少;由大氣污染造成的酸雨還會腐蝕建築物、金屬製品,造成高壓線路短路,影響油漆塗料、紙製品、紡織製品等;由於人類使用氟利昂等製冷劑造成的臭氧層損耗,還會導致人類容易臨患皮膚癌等疾病。
大氣污染防治法應運而生。我國在1979年《環境保護法(試行)》中首次以法律的形式對大氣污染防治作出了原則性的規定,1987年全國人大常委會制定了《大氣污染防治法》,1995年第八屆全國人大常委會對該法進行了修訂,2000年又進行了第二次修訂。

洛杉磯煙霧


美國西南海岸的洛杉磯,西面臨海,三面環山。從1900年開始,洛杉磯受英國工業革命的影響,早期金礦、石油和運河的開發,加之得天獨厚的地理位置,使它很快成為一個商業、旅遊業都很發達的港口城市。隨著城市的迅速發展,汽車的數量也越來越多。
在20世紀40年代,洛杉磯就擁有250萬輛汽車,每天大約消耗1100噸汽油,排出1000多噸碳氫化合物、300多噸氮氧化物和700多噸一氧化碳。此外,還有煉油廠、供油站等其他石油燃燒排放的化合物。這些化合物不斷被排放到陽光明媚的洛杉磯上空,製造了一個毒煙霧工廠。
從20世紀40年代初開始,人們發現這座城市一改以往的溫柔,變得“瘋狂”起來。每年從夏季到早秋,只要是晴朗的日子,城市上空就會出現一種瀰漫天空的黃棕色煙霧,使整座城市上空變得渾濁不清。這種煙霧使人眼睛發紅,咽喉疼痛,呼吸憋悶,頭昏頭痛。
1943年以後,煙霧更加肆虐,以致遠離城市100公里以外的海拔2000米的高山上的大片松林也因此枯死,柑橘減產,煙草受損。這就是著名的洛杉磯光化學煙霧污染事件。
洛杉磯官方認為,這種煙霧可能和倫敦煙霧產生原因如出一轍。英國首都倫敦,早在1872年曾因煙霧導致243人死亡,稱為倫敦煙霧事件。洛杉磯官方對煤炭和石油燃燒時產生的二氧化硫的排放進行了限制,結果二氧化硫的排量大大縮減。不過,這種黃棕色的煙霧並沒有消失。
之後的好幾年時間內,人們還是無法準確解釋這種煙霧發生的具體原因,直到1951年才發現這種黃棕色煙霧的真面目。汽車尾氣中的氮氧化物遇到紫外線會產生臭氧,這些臭氧和空氣中的碳氫化合物結合之後產生的物質正是洛杉磯煙霧的罪魁禍首。
從地形角度來看,洛杉磯這個地方非常有利於煙霧的產生。洛杉磯西邊是太平洋,東邊是落基山脈,從西邊吹來的海風會被東邊的高山阻擋,結果導致污染物質無法擴散到其他地區,從而滯留在洛杉磯上空。由於從西邊吹來的海風的溫度比較低,會降低地表附近的溫度。地表溫度降低后,逆溫現象就會經常發生,污染物質也就無法上升到上層了。此時在強烈陽光的照射下,空氣中的污染物質就會產生化學反應,進一步引發煙霧的產生。
因為這種煙霧最初是在洛杉磯(LA)發現的,所以叫做“LA型煙霧”,而且這種煙霧是在強烈的陽光照射下發生的化學反應,因此也稱為“光化學煙霧”。事實上,光化學煙霧的成份是烯烴類碳氫化物和二氧化氮在強烈的陽光紫外線照射下,吸收太陽光的能量,發生化學反應,生成的臭氧、丙烯醛、甲醛等二次污染物。

光化煙霧


光化煙霧的形成過程十分複雜,無機和有機化合物都參加了反應,無機化合物為數不多,無機化合物的反應已經明確,有機化合物為數眾多,反應相當複雜。有人說要用 102個反應式來描述整個過程,其複雜程度可想而知。
目前可以肯定的是:在對流層可見太陽光作用下引起的光化煙霧,參加反應的污染物主要是二氧化氮、一氧化氮、一氧化碳和碳氫化合物等,它們是由汽車、煉油工業、石油化學工業排出的一次污染物,還有臭氧、過氧乙醯硝酸酯PAN、醛等二次污染物。光化煙霧對人體健康有較大危害,除刺激眼睛外,還會引發氣喘病、鼻炎、肺炎、頭痛、噁心等。
因此,應當控制污染物排放,避免生成光化煙霧。氣象條件對光化煙霧的形成有重要影響,在有強烈日照的晴日、微風、接地逆溫層存在時容易形成。在這種條件下減少污染物排放是防止產生光化煙霧的一種辦法。

煙草煙霧


煙草煙霧是指吸煙時產生的煙霧。氣相成分佔總量的92%,主要是一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、揮發性低分子烷烴和烯烴等;固相成分佔總量的8%,為粒徑0.1-2μm的煙塵,冷凝即為焦油,每支紙煙約產生20-35mg焦油。