《大气化学》PPT课件

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1、第二章天然大气化学大气的构造大气的化学组成大气的物理性质大气的化学性质10/5/20212环境污染化学天然大气概念：包围在地球最外面的气体构成了人类赖以生存的大气环境(也叫大气圈)。大气基本信息：大气的厚度大约是从地面到1000～3000km高度，总质量5.257×1018kg作用：大气能提供给人们呼吸所需的氧气和植物光合作用所需的二氧化碳；由于它对太阳紫外线的阻挡，保护了地球上所有生物免受致命的太阳紫外线辐射的伤害；它是地球水循环的重要环节，大气把水从海洋输送到陆地，起着巨大的太阳能蒸发冷凝器的作用；它能够稀释各种排放到大气中的废气并且通过降水过程不断净化自身。10/5/2021

2、3环境污染化学§1大气圈结构一、大气圈垂直结构10/5/20214环境污染化学10/5/20215环境污染化学一、大气圈垂直结构对流层（～18km左右）厚度：随纬度和季节不同而发生变化。在赤道的地区，厚度约为10～18km；在中纬度地区，约为10～12km；在两极以及高纬度地区，约为8～9km。在夏季，对流层的高度会升高，在冬季，对流层的高度会降低。层次：根据温度、湿度以及气流的运动特征，对流层又可分为亚层：（1）对流上层：从5.5km高度到对流层顶(8～18km)的大气层称为对流上层。在这一气层里，水汽含量较少，气温通常在0℃以下，因此，由下部输送的水蒸气常常凝结成水滴或者冰晶形

3、成云雾。（2）对流中层：在2～5.25km高度范围的大气层称为对流中层。10/5/20216环境污染化学（3）对流下层：在2km以下的大气层称为对流层下层，对流层下层是整个大气层与地球表面临接的边界区域，所以又被叫做大气边界层(atmosphereboundarylayer)。（4）过渡层：在整个对流层和平流层之间还有一个厚度约为1～2km的过渡层。过渡层的气温变化小，对流过程受到阻碍。由于水汽、尘埃都集中在过渡层的底部，降低了大气的能见度。10/5/20217环境污染化学性质集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发生在这一层温度随高度的增加而降低，每升高100m平均

4、降温0.650C，从地面的17℃到对流层顶的-83℃，在不同地区、不同季节和不同高度，温度的变化数值也不相同；强烈对流作用，地面的热空气不断向上扩散，高层的冷空气向下运动，形成在垂直方向上强烈的空气对流；温度和湿度的水平分布不均10/5/20218环境污染化学大气边界层中，受地面冷热的直接影响，所以气温的日变化明显，特别是近地层，昼夜可达十几到几十度；受地面摩擦影响，风速随高度增加而增大；大气上下有规则和无规则的湍流运动强，水汽充足，直接影响大气污染物的传输、扩散和转化；10/5/20219环境污染化学10/5/202110环境污染化学平流层（对流层顶～50~55km）平流层的特征

5、为：①温度总体上是随着高度的增加而升高，在离开对流层的30km或者35km处，气温保持不变或稍有上升，直到30～35km处气温均保持在-15℃左右。在35km以上，气温随着高度的增加而升高，直到平流层顶，温度升高到-2℃左右；②大气层稳定，在平流层下部大气温度低，而上部大气温度高，正是由于这个原因，形成了平流层气流稳定，水汽和杂质很少，云、雨等现象少见，大气能见度高，有利于飞行物的安全飞行，但不利于污染物的扩散；③在高度为15～30km范围内，存在着薄薄的一层臭氧气体，这一厚度大约为20km的臭氧层能够吸收来自太阳的紫外线。10/5/202111环境污染化学中间层（平流层顶～85k

6、m）中间层的特征是：温度随高度增加而下降，气温从平流层顶部的2℃左右降低到中间层顶部的-113℃，这一层几乎是大气圈中温度最低的区域。由于温度梯度的出现，又形成了自上的空气对流过程，而且垂直对流运动相当强烈，10/5/202112环境污染化学一、大气圈垂直结构暖层（中间层顶～800km）气温随高度升高而增高在热成层顶部，气温可以达到1000℃以上，所以这一层也叫做热层或者，在热成层中，波长小于150nm的紫外线辐射几乎全部被吸收，所以热成层大气中的气温急剧升高；气体分子高度电离－电离层，太阳紫外线辐射强度很高，二氧化氮、氧气、臭氧等物质几乎都处于完全电离状态。热成层的空气质量约占大

7、气总质量的5%，在120km的高空，空气密度已经降到几亿分之一；在300km高度，空气密度降到百亿分之一。10/5/202113环境污染化学一、大气圈垂直结构散逸层（暖层以上-3000km）气温很高，空气稀薄空气密度极小，空气粒子可以摆脱地球引力而散逸环境化学主要是研究对流层和平流层中的环境行为10/5/202114环境污染化学§2化学组成天然大气中的元素成分主要是氧、氮、氢和碳4种元素。在整个均质层(<90km)中，氮气、氧气、二氧化碳和稀有气体的浓度基本上是恒定的