空气过滤器设计专家的空气净化故事（四）

臭氧催生粉尘
阳光真好！人们有喜欢阳光的100条理由。第101条理由是，阳光与空气产生光化学反应，生成微小颗粒物，那些颗粒物使高空水蒸汽凝成雨滴，供给我们赖以生存的雨水。且慢，搞空气净化的人也许不那么认同这第101条理由。
近来大气污染加剧，大气中有机物增加，阳光照射污染空气时发生比正常情况下更强烈的光化学反应，产生二次污染（臭氧、颗粒物等）。在无风、干燥的晴朗天气，蓝天仍可能被薄雾遮挡，那些干雾就是光化学反应生成的颗粒物，所谓“光化学烟雾”。
大气中微量气体可以转化为颗粒物，光化学烟雾是污染大气在特定天气条件下的一种特殊现象，是气相物质经过光化学反应后急剧向颗粒态转化的结果。在氮氧化物NOx和碳氢化合物（或称VOCs，volatile organic compounds，挥发性有机化合物）氧化产生光化学烟雾的过程中，臭氧O3和OH自由基起关键作用，而O3和OH的浓度与大气中污染物NOx和VOCs的含量直接相关，NOx和VOCs越多，O3和OH就越多，光化学反应就越剧烈。
光化学污染可以分为两个阶段：臭氧浓度上升、颗粒物形成。
第一阶段：臭氧浓度上升阶段。近年来，由于汽车废气、化肥、以及其他的大气污染，空气中可能存在高浓度NO【1】。如果存在高浓度的NO，在太阳辐射条件下，NO→NO2 ，一旦产生了NO2，在紫外光辐射条件下就可以产生O3，O3进而加剧NO→NO2反应，这就导致了大气中O3浓度的上升。除O3外，光化学反应也产生OH自由基，它也加剧NO→NO2反应。
第二阶段：颗粒物形成阶段。在气态物质与颗粒物的转化过程中，气相反应物主要是NOx和VOCs，颗粒状物质主要是硝酸铵、有机硝酸盐以及其他一些复杂的有机化合物。
产生颗粒的典型反应有：
O3+NO O2+NO2
（CH3CO）O2+NO2 （CH3CO）O2NO2 (PAN)
n（NH4NO3）(气体) (NH4NO3)n (晶体)
其中：PAN是过氧酰基硝酸盐，n表示硝酸铵分子组成晶粒的个数。 
这样就实现了气态物质到颗粒物之间的转化。
因此，氮氧化物、紫外光是空气中产生臭氧的重要原因；而产生的臭氧、OH自由基又会导致气态碳氢化合物转化为颗粒物，同时伴有一些更复杂的氧化反应以及氧化产物。
值得注意的是，一些实验测试数据表明【2】，室内混有VOCs和O3时，空气中的粉尘浓度明显增加，这也是个“气—粒”转化过程。
空气中含碳氢化合物和氮氧化物时，阳光（紫外光）照射发生光化学反应，光化学反应产生颗粒物。臭氧与空气中的碳氢化合物反应，并非将污染物全部无害化，反应的生成物之一是颗粒物。