大气污染控制：有机污染物的形成

有机污染物，常常指未燃尽的碳氢化合物，是燃料燃烧不完全的结果。从生理学观点考虑，有些碳氢组分，例如烷烃，对人体健康的危害并不严重，它在低浓度下总是惰性的。其他碳氢化合物，例如多核有机化合物（POM），已经证明当积累到某一临界浓度之上后能够引起癌症。比较活泼的碳氢化合物可能是产生光化学烟雾的直接原因。

燃烧排出的碳氢化合物的相对浓度受燃料组成的影响很大，对于含有较高浓度烯烃和芳香烃的燃料，燃烧尾气含有较高浓度的易反应的碳氢化合物和POM。已经发现燃料中相对分子质量较高的碳氢化合物的浓度与排出POM水平之间的相关性。燃烧过程中碳氢化合物通过链式反应进行热分解，同时也会发生合成反应。在简单燃料的火焰后区形成复杂的碳氢化合物，其主要历程如下。

（1）链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔。

（2）延长乙炔的链形成各种不饱和基。

（3）不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔。

（4）不饱和基通过环化反应形成C6—C2型芳香族化合物。

（5）C6—C2基逐步合成为多环有机物。

上述步骤与积炭的形成紧密相关。积炭是在未燃尽的碳氢化合物存在下形成的，但未燃尽的碳氢化合物未必导致积炭的形成。(www.xing528.com)

碳氢组分氧化的机理被划分为两个区域：低温区（T＜1000 K）和高温区（T＞1000 K）。存在于燃烧尾气中的大部分碳氢组分是在低温条件下形成的。

链式反应通过下述反应激发

RH+O2→R+HO2

式中，R——烃基。

高温氧化机理不同于低温时的情况，因为有几种中间组分（比如过氧化物、醛类和过酸类）的重要性降低了。

在氮的氧化物被认为是一种重要的大气污染物之前，曾经通过充分混合把许多燃烧系统排出的碳氢化合物的浓度降到非常低的水平，并且在低过量空气下亦获得很高的燃烧效率。在这些系统中较高的温度有利于氮氧化物（NOx）形成，而NOx的浓度加大会造成污染，故要改变空燃比，以降低燃烧温度，以减少NOx的排放量，但增加了碳氢化合物的排放量，同时也降低了燃烧效率。要同时满足减少碳氢化合物和NOx两者的排放量，只能通过仔细控制混合的形式、温度水平和在整个系统内的停留时间分布来实现。