大气环境化学大气的组成结构和性质.ppt

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1、第二章大气环境化学当前三大全球环境问题：气候变化、酸沉降、臭氧层损耗都发生在大气圈内第一节大气的结构、组成和性质第二节污染物在大气中的迁移第三节大气中污染物的转化第四节大气颗粒物1、污染物在大气中的转化1）光化学反应基础2）自由基反应和来源3）氮氧化物和碳氢化合物、硫氧化合物的转化2、几种代表性的大气环境污染问题1）酸雨，光化学烟雾，硫酸烟雾型污染2）温室效应3）臭氧层破坏3、大气颗粒物1）粒径分布2）三模态3）化学组成重点内容:第一节大气结构、组成和性质一、大气垂直分层二、大气的组成三、大气中主要污染物按化学结构组成：同质层和异质层一、大气

2、垂直分层大气大气的温度层结密度层结运动规律对流层平流层中间层热层散逸层依据划分为通常把静态大气的温度和密度在垂直方向上的分布，称为大气温度层结和大气密度层结。平均厚度12km,赤道19km，两极8-9km，云雨主要发生层，夏季厚，冬季薄。特点:1、气温随高度升高而降低；2、空气密度大；3、有三小层、天气复杂多变；4、对流运动强烈。（一）对流层垂直递减率（Γ）：垂直升高100m，气温的变化值当Γ＝0时，称为等温气层；当Γ<0时，称为逆温层当Γ>0时，正常每升高100m降低0.65℃,特点：1、空气基本无对流，平流运动占显著优势；2、 空气比下层

3、稀薄，水汽、尘埃含量很少，很少有天气现象，透明度极高；3、 在15-35km的范围内（平流层上层），厚度约20km的臭氧层。（二）平流层对流层顶到约50km（三）中间层从平流层顶到约85km的高度特点：1、空气更稀薄2、无水分3、温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低（-100℃）4、中间层中上部，气体分子（O2、N2）开始电离。（四）热层从80km到约800km的高度特点：1、温度随高度增加迅速增高；2、气更为稀薄;3、大部分空气分子被电离成为离子和自由电子，又称电离层，可以反射无线电波（五）逸散层特点：1、800km以上高空2、空气稀薄

4、，密度几乎与太空相同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二、大气的组成——气体组分和大气颗粒物（一）气体组分及分布1、气体组分1）氮（78.09%）、氧（20.95%）、氩（0.9%）、CO2（0.03%）<99%2）稀有气体（CH4、SO2、NH3、CO、O3）<0.1%3）水（正常范围1-3%）2、主要组分分布特点：1、N2一直延伸到100Km,最大浓度出现在50Km，N主要50－100Km2、O2主要在低于60Km，O高于60Km3、CO2主要在低于50Km，集中2Km4、水蒸汽主要在低于10Km，集中6K

5、m（二）大气组分的停留时间1、停留时间某种组分在大气中存在的平均时间，用τ表示P为该物质的总质量生成速率；I为该物质的总质量流入速率；R为该物质的总质量去除速率；O为该物质的总质量流出速率；假定大气中某种组分的总量为M，那么其速率变化可表示为：dM／dt=P+I-R-O总的输入速率总的输出速率（二）大气组分的停留时间τ＝MP＋IR＋OM＝当大气处于稳定态条件下时P+I=R＋O平均停留时间：（二）大气组分的停留时间例如含硫化合物在对流层的平均浓度为1µg／Kg，而对流层空气总质量为4×1021g。而硫的天然和人为源总贡献为200×106t／a，

6、求硫停留时间S总质量M=4×1021×1µg／Kg=4×106tτ=4×106t/200×106t／a=7d（二）大气组分的停留时间2、按停留时间对大气组分分类准永久性气体、可变化组分、强可变组分准永久性气体（a）N2(106)、Ar(107)、Ne(107)、Kr(107)可变组分（a）CO2(5-15)、CH4(2.5-8)、N2O(10)、O2(10)强可变组分（d）CO(73－185)、H2O(10)、SO2(2)、NOx(10)（三）大气组分浓度表示法1、ppm、ppb、ppt3、mg/m3、µg/m3（大气颗粒物）2、个数/cm3

7、（超微量组分，HO.、分子、原子）分别表示10-6，10-9，10-12mg/m3×＝ppm（三）大气组分浓度表示法1ppm相当于2.46×1013个分子/cm31ppt相当于2.46×107个分子/cm310－6（体积分数）＝RT/PM（µg/m3）例题：汽车配气中含1.5％（体积分数）CO，这相当于以µg/m3为单位的浓度值是多少？（25℃，1个大气压）1.5％＝15000［10－6（体积分数）］三、大气中的主要污染物按物理状态气态和颗粒物按形成过程一次污染物和二次污染物按化学组成含硫化物、含氮化合物、含碳化合物、含卤素化合物、光化学氧化

8、剂（5类）一次污染物：直接从污染源排放的污染物；二次污染物：由一次污染物经化学反应形成的污染物1、SO21）危害（一）含硫化合物的来源和演变人呼吸道损伤叶组织、造成