人大课件 环境化学 大气环境化学

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1、第二章大气环境化学第一节大气中污染物的迁移第二节大气中污染物的转化第三节大气污染数学模式第一节大气中污染物的迁移一、大气层的结构和性质二、大气的组成三、大气稳定度和污染物扩散的关系一、大气层的结构和性质（一）大气层垂直结构根据大气在垂直方向上的温度、化学组成及物理特性，可将大气圈分为若干层次。按化学组成分布特征按大气的电离状态分布特征根据大气温度垂直分布特征大气圈中空气的运动主要由于温差引起。描述大气状态的温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀的分布，从而产生大气密度层结和大气温度层结的概念。大气温度和密度的垂直分布（一）大气层垂直结构1、对

2、流层：大气的底层，平均厚度12km。2、平流层：高度17－55km，气体状态非常稳定。3、中间层：平流层顶到约85km，气温随高度增加而降低，空气垂直运动剧烈。4、热成层：中间层顶到约800km，温度随高度增高而迅速上升，空气高度电离，也称为电离层。5、逸散层：超过800km以上的高空。大气层垂直结构1、对流层对流层的特点：气温随高度增加而降低气温垂直递减率：随高度升高气温的降低率。＝－dT/dz空气具有强烈的对流运动污染物的迁移转化主要发生在对流层2、平流层：上热下冷，空气运动以平流为主，污染物不易扩散，并引起全球性污染问题臭氧层大气透明

3、度好大气垂直结构辐射逆温层在对流层中气温变化出现的反常情况，可用气温垂直递减率的大小来描述：＝－dT/dz当<0时称为逆温气层逆温现象经常发生在较低气层中，气层稳定性强，对大气中垂直运动的发展起阻碍作用。辐射逆温是地面因强烈辐射而冷却降温所致，在平静而晴朗的夜晚最易形成，有云和风都会减弱逆温。主要由于上层空气冷却较慢而造成。（二）大气的组成表1干洁空气的组成成分含量％（V/V）成分含量％（V/V）氮78.09氖18×10-4氧20.95氦5.3×10-4氩0.93甲烷1.5×10-4二氧化碳0.03氪1.0×10-4一氧化二氮0.5×10-

4、4氢0.5×10-4氙0.08×10-4臭氧0.01-0.04×10-4（三）大气稳定度与污染物扩散的关系1、大气稳定度：在垂直方向上大气的稳定程度空气的稳定性受到密度和温度两个方面因素的影响。1）气团运动的趋势（1）空气团减速，有返回原来高度的趋势（2）空气团加速上升或下降远离原来高度（3）空气团被推到某一高度保持不动2）干绝热垂直递减率和气温垂直递减率（1）干绝热垂直递减率d（2）气温垂直递减率：（3）实际大气的气温垂直分布状况大气稳定度大气稳定度3）大气稳定度的判别d>，大气是稳定的d<，大气是不稳定的d=，大气处于平衡状

5、态（中性）在平流层中，由于<0，始终处于大气稳定状态，垂直混和很慢，以致于有些污染物在平流层内难以扩散，甚至可滞留数年之久。大气稳定度与污染物扩散的关系2、大气稳定度与污染物扩散的关系1）大气稳定度对烟流扩散的影响（1）波浪型（2）锥型（3）扇型（4）屋脊型（5）漫烟型2）污染物扩散与大气稳定与否有密切关系（四）影响大气污染物扩散的因素1、空气的机械运动：（1）空气的水平运动风：使污染物向下风向扩散湍流：使污染物向各个方向扩散，动力乱流（2）空气的垂直运动：对流，热力乱流动力乱流和热力乱流是使气层具有乱流特征的主要因素，从而形成摩擦层。在摩擦

6、层中大气稳定度较低，污染物易于扩散稀释。动力乱流和热力乱流也是污染物扩散的主要原因。摩擦层以上的自由大气中乱流及其效应微弱，一般污染物很少到达自由大气中。影响大气污染物扩散的因素风的影响风对空气污染的影响包括风向和风速两个方面：风向影响污染物的扩散，一般情况下，污染源应设在某一地区主风向的下风向；风速的大小决定着污染物的扩散和稀释状况，通常污染物在大气中的浓度和平均风速成反比，风速增大一倍，下风向污染物浓度减少一半。可用污染系数表示风向、风速联合作用对空气污染物的扩散影响。影响大气污染物扩散的因素风的影响污染系数＝风向频率/该风向的平均风速式中

7、，风向频率指某方向的风占全年各风向总和的百分率。风向频率玫瑰图和污染系数玫瑰图：可直观地反映一个地区的风向，或风向与风速联合作用对空气污染物的扩散影响，也就是说，如果看到某地区某个方向上由于风的作用容易造成严重的空气污染，这些地区就不适宜选作工业区。影响大气污染物扩散的因素2、天气形势和地理地势的影响（1）天气形势的影响天气形势指大范围气压分布的状况，局部地区的气象条件总是受天气形势的影响。如逆温现象造成的空气污染，世界上一些较大的污染事件大多在这种天气形势下形成。（2）地理地势的影响不同地形地面之间的物理性质存在差异，引起热状况在水平方向上分

8、布的不均匀性，从而形成局地环流。海陆风：海洋表面温度变化缓慢，陆地则变化剧烈城郊风山谷风3、污染源本身的特点第二节大气中污染物的转化一、光化学反应基础