第3篇 大气环境化学 第1章 大气成分

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1、第三篇大气环境化学研究大气环境中污染物质的化学组成、性质、存在状态等物理化学特性及其来源、分布、迁移、转化、累积、消除等过程中的化学行为、反应机制和变化规律,探讨大气污染对自然环境的影响等。1第一章大气成分掌握天然大气的组成,大气主要层次的特点。了解大气中离子和自由基的来源。了解大气重要污染物的源。了解温室效应、温室气体及其对大气环境的影响。2地球大气成分-分类方法浓度、平均停留时间(1)浓度绝对量、相对量绝对量如体积质量,单位为mg/m3,g/m3等,常用来表示大气气溶胶的浓度.相对量如ppm(10-6),ppb

2、(10-9)和ppt(10-12)等ppmm、ppmv(2)平均停留时间某成分的所有分子更新一次所需要的时间(“平均寿命”)3地球大气成分-干洁大气除水汽以外的纯净大气称为干洁大气(干空气)。干洁大气主要成分、微量成分和痕量成分主要成分:N2,O2,Ar及CO2,浓度在300ppmv以上;微量成分:1~20ppmv,如CH4等;痕量成分:1ppmv以下,O2、H2、氮氧化合物、硫化物、氟氯烃类4地球大气成分-干洁大气5地球大气成分-干洁大气6地球大气成分-干洁大气(按平均停留时间)基本不变成分或准定常成分、可变成分、

3、气体成分(1)基本不变成分或准定常成分平均寿命大于1000a;N2,O2,Ar,Ne,Kr,Xe及He等.(2)可变成分平均寿命为几年到十几年,比例随时间、地点而变,如CO2,CH4,H2,N2O和O3等(3)气体成分平均寿命短于1a,如碳、硫、氮化合物。7地球大气成分-干洁大气(干空气状态方程)(1)道尔顿分压定律(2)混合理想气体的状态方程平均摩尔质量8地球大气成分-干洁大气(干空气状态方程)体积百分比90km以下干空气的平均摩尔质量Md=28.9644×10-3kg/mol.干空气的比气体常数9地球大气成分-干

4、洁大气(干空气状态方程)若干空气的密度为干空气的状态方程气体成分的比热容分别为c1,c2,…,cn,则m克混合气体增温△T所需的热量混合气体的比热容c10地球大气成分-大气中的水汽水汽0.1%-3%水汽的来源海洋表面蒸发,副热带洋面的蒸发→大气环流向赤道和高纬地区上空输送。水汽上升凝结形成水云或冰云,以降水的形式降到陆地和海洋。陆地、海洋和大气中的水量及年交换量11地球大气成分-大气中的水汽12地球大气成分-大气湿度的表示方法湿空气:水汽和干空气的混合气体空气湿度--表示湿空气中水汽含量的物理量。测量水汽含量方法--

5、称重法基本的湿度参量--混合比、比湿13地球大气成分-大气湿度的表示方法混合比与比湿q水汽质量mv克,干空气质量md克,混合比为水汽与干空气的质量比比湿q为水汽与湿空气的质量比与q关系(单位:g/g或g/kg)14地球大气成分-大气湿度的表示方法水汽压e大气中水汽的分压强湿空气--水汽的摩尔分数水汽和干空气的摩尔数水汽的分压强15地球大气成分-大气湿度的表示方法令:湿空气中水汽的摩尔分数16地球大气成分-大气湿度的表示方法水汽压与混合比及比湿的关系大气中通常e60hPa,可认为17地球大气成分-纯水汽的饱和水

6、汽压纯水汽的饱和水汽压仅与温度有关。饱和水汽压随温度的变化率→克拉珀龙-克劳修斯方程式中T-温度,-纯水平液面时的饱和水汽压RV-水汽的比气体常数LV-相变(汽化)潜热。18地球大气成分-纯水汽的饱和水汽压若汽化潜热LV为常数,纯水平液面时的饱和水汽压积分表达式:是T0(273.15K)时的饱和水汽压世界气象组织(WorldMeteorologicalOrganization,简称WMO)饱和水汽压公式→戈夫-格雷奇(Goff-Gratch)公式(纯水汽)平液面(-49.9~100℃)19地球大气成分-纯水汽的饱和水

7、汽压平冰面(-100~0.0℃)T是热力学温度(K),T00=-273.16K是水的三相点温度。若LV近似为T的线性函数,积分马格纳斯(Magnus)公式.20地球大气成分-纯水汽的饱和水汽压经验公式Tetens经验公式计算水面和冰面的饱和水汽压以10为底的指数形式21地球大气成分-纯水汽的饱和水汽压在低温下误差比较大(例如t=-30℃,误差约2%)O℃以下的水面饱和水汽压值,采用22地球大气成分-纯水汽的饱和水汽压饱和混合比rs和饱和比湿qs的计算式23地球大气成分-水汽密度纯水汽状态方程假设纯水汽的状态方程式对湿

8、空气中的水汽也适用,仍以e表示水汽压,利用干空气的比气体常数Rd水汽密度(单位为g/m3)24地球大气成分-相对湿度一定温度、压强下,水汽和饱和水汽的摩尔分数之比。相对湿度与混合比及比湿的关系25大气的分层和结构-大气分层大气分层图26大气的分层和结构-按热力结构分层对流层、平流层、中间层和热层低层大气以太阳辐射加热地面后引起的对流、湍流交换作

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