[發明專利]一種大氣光化學煙霧污染的教學實驗方法

有效

• 申請號: 201810689086.1
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108877370B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 葛碧洲;祝穎;張偉;張軍;蘇含笑;葛暢
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發明依托內置小功率紫外光源設計的臺式光化學煙霧箱，實驗了光化學煙霧的成因模擬。進而，驗證了不同光源波長以及揮發性有機物(TVOC)等大氣環境條件對發生光化學煙霧污染的協同作用。考察了煙霧箱體的壁損影響。實現了教學用設備的操作安全、實驗效果顯著、驗證周期短和占地空間少等教學實驗要求。

技術領域

本發明屬于實驗教學技術領域，特別涉及一種大氣光化學煙霧污染的教學實驗方法。

背景技術

光化學煙霧是工業化導致的一種對人類健康和環境危害很大的大氣污染現象。它是由排入大氣的碳氫化合物(HC)和氮氧化物(NO_X)等一次污染物在陽光(紫外線)作用下，與進一步生成的二次污染所形成的有害淺藍色煙霧污染。光化學煙霧中臭氧約占85％，過氧乙酰硝酸酯約占10％。具有持久性，無疆域性，會導致許多已知和未知的健康危害。1943年發生在美國洛杉磯的光化學煙霧事件致使800多人死亡；1952年倫敦煙霧事件短期內使12000余人喪生。近年，在我國的蘭州等城市也頻頻發生。光化學煙霧隨氣流漂移數百公里，可大大降低能見度影響出行，并使遠離城市的農作物、動植物等受到損害，對建筑材料都會影響。已成為20世紀十大環境公害之一。光化學煙霧與霧霾是大氣污染的兩種主要形式，光化學煙霧產生的O₃具有強氧化性，會氧化大氣中的SO₂，NO₂并凝結形成顆粒成為霾，因此光化學煙霧也是霧霾的一個成因。

光化學煙霧的形成有三個必不可少的條件：首先，產生光化學煙霧的大氣必須穩定，整個大氣沒有強烈的對流，也沒有風的擾動，不利于污染物的擴散；其次，大氣中必須具有相對高濃度的氮氧化物和碳氫化合物；第三，必須有足夠的光照和紫外線。實驗研究這一大氣氣溶膠狀態，其規律受氣象因素復雜，持續時間周期長，條件多變化的影響。煙霧箱是模擬大氣環境化學及其反應機理的必要手段。它可以通過隔離某一種特定的物質或者控制反應條件，仿真一個可控的環境來研究大氣二次污染物的形成和演化。以期適于大氣環境多來源、多組分、多過程的特點。目前，國內外研究用的煙霧箱大都是體積龐大(幾百方)、以惰性材質充氣氣囊的方式，所用的外置模擬光源高達上百支。檢測系統采用色譜、光譜、質譜等復雜昂貴的大型高精尖設備。每年只能開展幾次，每次煙霧箱清空置換甚至需要幾周來完成。費用大，成本高。我國能模擬這種大氣光化學煙霧的仿真箱少之又少，更無法實現光化學煙霧的實驗教學。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種大氣光化學煙霧污染的教學實驗方法，利用獨到的一體化仿真煙霧箱具有的在線監測系統、有效空間的配氣光解反應和置換系統，以及內置的小功率紫外光源，安全實施了包括：光化學煙霧污染成因的驗證；光波長頻率對光化學煙霧污染的相關性；揮發性有機物的協同作用，以及煙霧箱體的邊壁效應等。通過實驗教學模擬，對光化學煙霧污染發生和發展的影響因素以定量表征，說明大氣光化學煙霧污染的行為規律。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種大氣光化學煙霧污染的教學實驗方法，其特征在于，基于內置小功率紫外光源的仿真煙霧箱，步驟如下：

1)、以所述仿真煙霧箱，模擬光化學煙霧并實施氣體成分的在線示蹤分析；

2)、通過鑒定光化學煙霧的表征物臭氧(O₃)，驗證光化學煙霧污染的成因；

3)、比較光強及光波長頻率與光化學煙霧污染的相關性；

4)、實驗揮發性有機物的協同作用；

5)、以不同的氣體及濃度達到平衡的時間，判斷煙霧箱的邊壁作用；

其中，每次實驗均設計在相同的背景值下；