环境化学 第二章 大气环境化学课件.ppt

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1、第二章大气环境化学第一节大气的组成及其主要污染物大气的主要成分大气层的结构大气中的主要污染物1.1大气的主要成分恒定组分氮78.08％、氧20.95％、氩0.93％，这三者共占空气总体积的99.97％，加上微量的氖、氦、氪、氙、氡等稀有气体，这一组分的比例，在地球表面上任何地方几乎是可以看作不变的。可变的组分空气中的二氧化碳和水蒸气。在通常情况下二氧化碳的含量为0.02～0.04％，水蒸气的含量为4％以下，这些组分在空气中的含量是随季节和气象的变化以及人们的生产和生活活动的影响而发生变化的。不定组分尘埃、硫、硫化氢、硫氧化物、氮氧化

2、物、盐类及恶臭气体。1.2大气层的结构大气的质量主要集中在下部，50％的质量集中在离地面5km以下，75％集中在10km以下，90％集中在30km以下的范围内。高度100km以上，空气的质量仅是整个大气圈质量的百万分之一。对流层(troposphere)（0km-17km）平流层（stratosphere）17-55km中间层（mesosphere）55-85Km热层（thermsphere）500Km1.3大气中的主要污染物硫化物H2S、SO2、SO3、H2SO4、SO32-、SO42-、有机硫化物等来源：火山喷发：H2S、SO2

3、等，土壤厌氧微生物与植物释放：H2S、(SO2)，陆地上降雨：SO2、SO42-，风吹起的海盐：SO42-，人为活动:煤使用1.3大气中的主要污染物含氮化合物NO、NO2、N2O5、NH3、NO3-、NO2-、NH4+来源：光化学反应、闪电、微生物固化、火山爆发森林失火，人为污染：燃料燃烧、氮肥、炸药、染料1.3大气中的主要污染物含碳化合物CO、CO2、CHx、含氧烃等来源：海洋中生物作用、植物叶绿素的分解、森林中CO2的放出,人为活动：含碳燃料燃烧不完全（CO）含卤素化合物第二节大气中污染物的迁移辐射逆温层大气稳定度大气污染数学模

4、式影响大气污染物迁移的因素2.1辐射逆温层大气垂直递减率：T——绝对温度(K)；z——高度。Γ=0，等温气层；Γ<0，逆温气层。2.1辐射逆温层辐射逆温:ABCDEFTlnP图2-23.辐射逆温（陈世训，1981）100-150m；平静而晴朗的夜晚上部空气比下部空气冷却慢2.2大气稳定度干空气块在绝热条件下每升高单位高度（通常取用单位高度为100m）所造成的温度下降数值。Гd=-dTi/dZ干绝热垂直递减率Гd=-dTi/dZ==1℃/100m2.2大气稳定度大气稳定度指气层的稳定程度。或者说大气中某一高度上的气块在垂直方向上相对稳

5、定的程度。图2-5未饱和空气三种不同稳定程度若<d，大气稳定若>d，大气不稳定若=d，大气平衡态稳定度对污染物扩散的影响dddT波浪型锥形平展型>d<d－d<-1HHHTT2.3大气污染数学模式高架连续点源大气污染模式大气污染箱式模型源点烟轴x*cycz2.4影响大气污染物迁移的因素风和大气湍流的影响风—使污染物向下风向扩散湍流—使污染物向各风向扩散动力乱流——湍流（地势变化）热力乱流——对流（温度变化）浓度梯度—使污染物发生质量扩散2.4影响大气污染物迁移的因素天气形势和地理地势的影响陆海风城

6、郊风山谷风2.4影响大气污染物迁移的因素2.4影响大气污染物迁移的因素2.4影响大气污染物迁移的因素第三节大气中污染物的转化自由基化学基础光化学反应基础大气中重要自由基的来源氮氧化物的转化碳氢化合物的转化光化学烟雾硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染酸性降水温室气体和温室效应臭氧层的形成与耗损3.1自由基化学基础（选学）自由基的产生热裂解、光解、氧化还原、电解、诱导分解自由基的结构和性质的关系离解能越高、自由基越不稳定新键离解能越高、自由基进攻的选择越小自由基反应单分子自由基反应、自由基-分子相互作用以及自由基-自由基相互作用三类3.2光

7、化学反应基础1.光化学反应过程分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应称光化学反应，大气光化学反应分为初级和次级两个过程。3.2光化学反应基础初级过程化学物种吸收光量子形成激发态光物理光化学辐射跃迁碰撞失活光离解光化合次级过程初级过程中反应物与生成物之间进一步发生的反应，如大气中HCl的光化学反应过程：（初级过程）（次级过程）3.2光化学反应基础3.2光化学反应基础光化学第一定律分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱，才能产生光化学反应。当激发态分子的能量足够使分子内的化学键断裂，即光子的能量大于化学键时才能引起光离解反应。光

8、化学第二定律光被分子吸收的过程是单光子过程由于电子激发态分子的寿命<10-8s，在如此短的时间内，辐射强度比较弱的情况下，只可能单光子过程，再吸收第二个光子的几率很小。光量子能量与化学键之间的关系光量子能量c—光速2.9979×101