第二章大气环境化学

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1、第二章大气环境化学主要内容•大气的组成和结构•大气中主要污染物及其来源•大气污染物的迁移转化•典型大气污染现象的产生、危害与防治对策第一节大气环境化学基础知识•地球上的大气是自然环境的组成部分。人类一刻也离不开大气，没有大气就没有地球上的生命，就没有生机勃勃的世界。大气又是人类极其重要的自然资源。•在环境保护中，对室内或某个特定场所或区域（如教室、车间等），供人和动植物生存的气体称为“空气”。•而以大区域或全球性的气流为研究对象时，则采用“大气”一词。•总之：空气和大气均指围绕地球周围的气体。一、大气的组成大气总质量约为5.3×1018㎏，相当于地球质量的1×106倍，其质

2、量的99.9﹪集中在50km以下范围内（大气厚度为从地表到1000~3000km的高度）。按体积比含量大小可分为：主要成分：N2（78.08%）、O2（20.95%）、Ar（0.93%）（三者约占大气总体积的99.96%）微量成分（次要成分）：水汽、CO2、CH4、He、Ne、Kr痕量成分：H2、CO、SO2、NH3、NO2、O3、Xe等按成分的可变性可分为：稳定组分：N2、O2、Ar、He、Ne、Kr、Xe可变组分：H2O、CO2、CH4、O3不定组分：尘埃、硫氧化物、氮氧化物、有机物等————是造成大气污染的主要物质二、大气层结构气象要素（气压、气温、大气密度、化学组成

3、等）的垂直分布情况叫做大气层结构。根据大气温度随高度垂直变化情况将大气层分为五层，分别为对流层、平流层、中间层、热层、逸散层。a、对流层：大气层最低的一层，平均厚度12km,赤道附近为16~18km，两极8-9km，中纬度地区为10~12km.云雨主要发生层，夏季厚，冬季薄。主要成分：N2、O2、H2O、CO2、Ar特点：（1）空气密度大，含有全部大气质量3／4的大气和几乎所有的水气。（2）气温随高度升高而降低(低纬度地区对流层顶的气温约-83℃，高纬度地区对流层顶的气温约-53℃)。约每升高100m，温度降低0.6℃---下热上冷（3）垂直方向上发生对流运动，使得对流层上

4、下空气发生交换。--有利于污染物稀释扩散。（4）天气复杂多变。对流层水汽、尘埃较多，雨、雪、云、雾、雹、霜等主要天气现象发生在这一层。--主要大气污染现象发生在此层。b、平流层：对流层顶以上距地面约在50㎞之间，主要成分O3、O2、N2、He、Ne、Kr、Xe、H2。特点：（1）在25km以下的低层，随高度增加气温保持不变，为等温层。从25km开始，气温随高度的增加而升高，到平流层顶，温度可接近273.15K，-----上热下冷，逆温层（大气温度随高度增加而升高的现象）（2）在10-35km的范围内存在厚度约20km的臭氧层，其含量在20-25km处达到最大。臭氧层可强烈吸

5、收太阳紫外辐射。（3）空气垂直对流运动很小，只能随地球自转而产生平流运动，所以该层内气体非常稳定，进入该层的污染物形成一薄层遍布全球，且停留时间长。（4）空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，没有天气现象，透明度极高，飞机多在该层底部飞行。c、中间层（平流层顶～80Km)，主要成分：N2、O2为主，几乎没有O3.特点：（1）空气更稀薄（2）  无水分（3） 由于臭氧层的消失，又没有其他能吸收射线的物质，故温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低，可降到190.15~160.15K,空气垂直对流运动相当强烈，---上冷下热。d、热层（暖层）：从80km到约800km的地方，主要

6、成分：下层为氮气，上层为氧、氦等气体的原子状态。特点：（1）大气更为稀薄，大气质量仅占总质量的0.5﹪;（2）能够吸收太阳紫外线和宇宙射线的能量，波长小于150nm的紫外线几乎全部被吸收，温度随高度增加而迅速增高，顶部温度可达1000K；（3）在太阳紫外线和宇宙射线作用下，该层空气处于高度电离状态，因此也称为电离层，越望上原子态越多，可以反射无线电波，对远距离通讯有重要作用。e、逸散层（1）800km以上高空，关于该层的上界到哪还没有一致的看法。（2） 空气稀薄，密度几乎与太空相同，故又常称为外大气层（3） 空气分子受地球引力极小，所以气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去。（

7、4）该层的温度随高度增加而略有增加。三、大气温度层结——静大气的温度在垂直方向上的分布1.气温垂直递减率：单位高度（通常为100m）气温变化的负值r=−dT/dz气温随高度增加而降低，r＞0，称为递减层结；如对流层、中间层；Г=0.6K/100m，每升高100m，气温降低0.6k(℃)等温层，r=0；气温随高度增加而增加，r＜0，称为递增层结；如平流层上层、热层，也称为逆温层。2.辐射逆温层指地面由于向空中进行长波辐射而冷却，进而造成地面附近大气的温度随着高度的增加而升高的现象。辐射逆温层形成的原理太阳向地面辐射主