光化學煙霧是由於汽車尾氣和工業廢氣排放造成的,一般發生在濕度低、氣溫在24℃~32℃度的夏季晴天的中午或午後。汽車尾氣中的烯烴類碳氫化合物和二氧化氮被排放到大氣中後,在強烈的陽光紫外線照射下,會吸收太陽光所具有的能量。這些物質的分子在吸收了太陽光的能量後,會變得不穩定起來,原有的化學鏈遭到破壞,形成新的物質。這種化學反應被稱為光化學反應,其產物為含劇毒的光化學煙霧。
洛杉磯在20世紀40年代就擁有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多噸氮氧化合物、700多噸一氧化碳。另外,還有煉油廠、供油站等其他石油燃燒排放,這些化合物被排放到陽光明媚的洛杉磯上空,無異於製造了一個毒煙霧工廠。
光化學煙霧可以說是工業發達、汽車擁擠的大城市的一個隱患。20世紀40年代之後,隨著全球工業和汽車業的迅猛發展,光化學煙霧汙染在世界各地不斷出現,除了美國洛杉磯之外,日本的東京和大阪、英國倫敦、澳大利亞、德國等大城市及中國的北京、南寧、蘭州均發生過光化學煙霧現象。
光化學煙霧的形成機理十分複雜,但其主要汙染物來自汽車尾氣。因此,盡量減少汽車廢氣的排放是當前一些國家和地區采取的共同措施。此外,各國還在改進汽車燃料、安裝汽車排氣係統催化裝置、改善城市交通結構等方麵做著積極的努力。從2000年起,洛杉磯已有50%的車輛使用甲醇或被改裝成電動汽車,並重罰尾氣汙染。英國正嚴格限製汽油的含鉛量,並在汽車上安裝氮氧化物的催化轉化裝置;日本東京除發展地麵電車和地下鐵路等公共交通外,還重點對汽車排氣進行控製;荷蘭的海牙也采取了一些反汙染措施,如行車以金字塔形劃分:重型運輸車隻能在最外環行駛,越靠近市中心,車輛就越小。葡萄牙的裏斯本、德國的柏林和荷蘭的阿姆斯特丹,有軌電車和無軌電車正在代替汽油車和柴油車。
鑒於光化學煙霧的頻繁發生及其造成危害巨大,如何控製它的形成已成為世人注目的研究課題。
知識鏈接
對於光化學煙霧汙染,美國目前還無法防治,洛杉磯的居民仍深受其害。不過,世界衛生組織和一些發達國家現在已經把臭氧或光化學氧化劑在大氣中的濃度,作為判斷大氣環境質量標準的一個指標,並根據它的變化向人們發出光化學煙霧的警報。可怕的“溫室效應”
北方冬季天寒地凍,草木凋零,可在一間密閉的玻璃溫室內,小氣候卻溫暖如春,照樣生長著瓜果蔬菜和草木花卉。這是因為玻璃有一種特殊的本領,它能讓太陽輻射暢通無阻地進入溫室,加熱室內的地麵和空氣,卻不讓室內的熱輻射跑到外麵去。這樣一來,溫室的熱量收入多,支出少,溫度自然就比室外高了。這種現象就叫“溫室效應”。事實上,我們的地球也是一個大“溫室”,而且溫室效應也非常明顯。那麼,地球上的溫室效應是怎麼產生的呢?
我們知道,太陽輻射有43%被地球表麵吸收了。那麼,地球每天都吸收這麼多的能量,溫度是不是要越來越高呢?我們人類還能不能生存下去?實際情況是:地球溫度不會熱得使我們生存不下去,也不會冷得把我們都凍成冰。這是因為地球吸收了太陽輻射的能量,同時它又通過地麵輻射的形式,把所吸收的太陽輻射能量釋放出去。這兩者大致相等,因此又叫“收支平衡”。
夏天,我們站在太陽底下活動,會熱得汗流浹背,而到了太陽下山,就感到涼快。我們感到的隻是直接的太陽輻射,而對地球輻射卻毫無感覺。原來,我們所感覺到的太陽輻射,與地表吸收的太陽輻射一樣,主要是太陽輻射中能量較大的、波長較短的可見光輻射。而地球表麵吸收太陽輻射後所釋放出的輻射能量,卻是另一種輻射,即一種波長較長、能量較低的輻射。地球保持輻射平衡時所需的平均溫度比地麵的實際平均溫度低得多,在這樣的溫度下,輻射能主要集中在3~120微米的波長範圍內。顯然,地麵輻射的波長比太陽輻射的波長要長得多,因此,常把太陽輻射稱為短波輻射,把地麵輻射稱為長波輻射。
地球表麵所吸收的太陽能,以長波輻射的形式釋放出去。釋放出去的這些能量又跑到哪兒去了呢?原來,大氣中含有水汽以及少量的二氧化碳、甲烷、一氧化氮等溫室氣體。這些氣體在吸收地麵的長波輻射方麵顯得特別“能幹”,它們幾乎把8微米以下和12微米以上的長波輻射能量全部吸收了。
地麵發出的長波輻射,被溫室氣體吸收後,又向四麵八方發射出去,有的直接進入太空,有的仍射回地麵。此外,大氣中的雲,既可吸收地麵長波輻射,也可反射這種輻射。這些成分就像溫室的玻璃窗那樣,允許太陽輻射進來,但是,在相當程度上卻能阻擋地麵熱輻射的散失,所以,人們形象地把它叫做“溫室效應”。