第二章 大氣環(huán)境化學(xué)

1、 第二章第二章 大氣環(huán)境化學(xué)大氣環(huán)境化學(xué)2015.9.12，唐山 討論： 1.大氣質(zhì)量和人體健康的關(guān)系？ 2.當(dāng)前的大氣環(huán)境問(wèn)題有哪些？應(yīng)如何 控制？ 大氣中污染物的遷移大氣中污染物的遷移3大氣的組成大氣的組成1第二章第二章 大氣環(huán)境化學(xué)大氣環(huán)境化學(xué)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化大氣中污染物的轉(zhuǎn)化4幾個(gè)突出的環(huán)境問(wèn)題幾個(gè)突出的環(huán)境問(wèn)題5大氣污染及其影響和危害大氣污染及其影響和危害2本章要點(diǎn)：本章要點(diǎn)：v 了解大氣層結(jié)結(jié)構(gòu)和基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律；了解大氣層結(jié)結(jié)構(gòu)和基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律；v 了解大氣中的主要污染物；了解大氣中的主要污染物；v 掌握主要大氣污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程和主掌握主要大氣污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程和主要大氣污染事

2、件的形成機(jī)制（光化學(xué)煙霧、要大氣污染事件的形成機(jī)制（光化學(xué)煙霧、硫酸型煙霧、酸雨等）；硫酸型煙霧、酸雨等）；v 了解其他大氣環(huán)境問(wèn)題。了解其他大氣環(huán)境問(wèn)題。 第一節(jié) 大氣的組成v 大氣的組成v 大氣層的結(jié)構(gòu)一、大氣的主要成分一、大氣的主要成分 其組成可認(rèn)為是由恒定、可變和不定三種類(lèi)型組分所組成的 恒定組分指大氣中含有的N N 、O O 、ArAr及微量的NeNe、HeHe、KrKr、XeXe等稀有氣體 可變組分主要是指大氣中的C CO O2 2、SO2和水蒸氣等 不定組分主要是塵埃、硫、硫化氫、硫氧化物、碳氧化物及惡臭氣體等大氣（干空氣）的正常組成大氣（干空氣）的正常組成 潔凈的大氣對(duì)生命來(lái)說(shuō)

3、是至關(guān)重要潔凈的大氣對(duì)生命來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要：一個(gè)一個(gè)成年人每天呼吸大約兩萬(wàn)次成年人每天呼吸大約兩萬(wàn)次，吸吸入入的空氣量大的空氣量大約為約為1010 15m15m3 3，約為每天吃人食物重量的約為每天吃人食物重量的1010倍。倍。生命的新陳代謝一時(shí)一刻也離不開(kāi)空氣生命的新陳代謝一時(shí)一刻也離不開(kāi)空氣，人人5 5周周不吃飯不吃飯，5 5天不飲水天不飲水，尚能生存尚能生存，而而5 5分鐘不呼分鐘不呼吸就會(huì)死亡。吸就會(huì)死亡。 污染的大氣對(duì)動(dòng)植物的生長(zhǎng)和生存造成危污染的大氣對(duì)動(dòng)植物的生長(zhǎng)和生存造成危害害，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成死亡嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成死亡：在受污染的大氣中，在受污染的大氣中，常含有常含有 COCO、SOS

4、O2 2、N NOxOx、H H2 2S S、NHNH3 3、ClCl2 2、HClHCl和和碳?xì)浠衔铮ㄈ缣細(xì)浠衔铮ㄈ鏑HCH4 4、C C1010H H1616等）、過(guò)氧乙酷硝等）、過(guò)氧乙酷硝酸脂酸脂 (PAN) (PAN) 以及多種的無(wú)機(jī)或有機(jī)物氣體等。以及多種的無(wú)機(jī)或有機(jī)物氣體等。成為大氣污染物的條件成為大氣污染物的條件a.在大氣中含量較低在大氣中含量較低b.在大氣中的停留時(shí)間較長(zhǎng)在大氣中的停留時(shí)間較長(zhǎng)c.有較多的污染源排放，其在大氣中的濃度較高有較多的污染源排放，其在大氣中的濃度較高d.容易跟其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)容易跟其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng) 停留時(shí)間：某種組分在大氣中的平均時(shí)間。停留時(shí)間：某

5、種組分在大氣中的平均時(shí)間。 停留時(shí)間大氣中總量輸入速率或輸出速率停留時(shí)間大氣中總量輸入速率或輸出速率二、大氣層的結(jié)構(gòu)二、大氣層的結(jié)構(gòu) 1. 大氣層的結(jié)構(gòu)大氣層的結(jié)構(gòu) 在自然地理學(xué)上，把由于地心引力而隨地球旋在自然地理學(xué)上，把由于地心引力而隨地球旋轉(zhuǎn)的大氣層稱(chēng)為大氣圈。轉(zhuǎn)的大氣層稱(chēng)為大氣圈。 根據(jù)大氣在垂直方向上物理性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)情況的根據(jù)大氣在垂直方向上物理性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)情況的變化可將大氣分為變化可將大氣分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱對(duì)流層、平流層、中間層、熱層、逸散層層、逸散層（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖2-1）。）。 圖2-1 大氣溫度的垂直分布（1）對(duì)流層）對(duì)流層(Troposphere) v 高度從地面到離地

6、高度從地面到離地10-12km；v 氣溫隨高度上升而降低氣溫隨高度上升而降低（約約0.65/ 100 m ）；）； v 密度大密度大，75%以上的大以上的大氣總質(zhì)量和氣總質(zhì)量和90%的水蒸氣的水蒸氣在對(duì)流層；在對(duì)流層；v 污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程及天氣過(guò)程均發(fā)生在對(duì)流及天氣過(guò)程均發(fā)生在對(duì)流層；層；v 阻擋大氣氫的損失。阻擋大氣氫的損失。 在這一層里除有純凈的干空氣外在這一層里除有純凈的干空氣外，還含有一定量還含有一定量的水蒸氣的水蒸氣，適宜的濕度適宜的濕度對(duì)人和動(dòng)植物的生存起著重要對(duì)人和動(dòng)植物的生存起著重要作用。作用。對(duì)流層的溫度分布特點(diǎn)是下部氣溫高對(duì)流層的溫度分布特點(diǎn)是下部氣

7、溫高 , ,上部氣上部氣溫低溫低，所以所以，其大氣易形成較其大氣易形成較強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)。 由于太陽(yáng)輻射和大氣環(huán)流的影響由于太陽(yáng)輻射和大氣環(huán)流的影響，對(duì)流層常對(duì)流層常出現(xiàn)出現(xiàn)極其復(fù)雜的氣象現(xiàn)象極其復(fù)雜的氣象現(xiàn)象。 人類(lèi)活動(dòng)排放的污染物也大多聚集于對(duì)流層人類(lèi)活動(dòng)排放的污染物也大多聚集于對(duì)流層，即即大氣污染主要發(fā)生在這一層大氣污染主要發(fā)生在這一層，特別是靠近地面特別是靠近地面 1 1 2km 2km 的近地層的近地層，因此對(duì)流層與人類(lèi)的關(guān)系最為密切。因此對(duì)流層與人類(lèi)的關(guān)系最為密切。 海市蜃樓海市蜃樓 a.a.平流層位于對(duì)流層之上平流層位于對(duì)流層之上，平流層平流層下部的氣溫下部的氣溫幾乎

8、不幾乎不隨高度而變化隨高度而變化，為為等溫層等溫層。該等溫層的上界大約距地面為該等溫層的上界大約距地面為 20204O km 4O km 。 b. b.平流層的上部氣溫隨高度上升而增高。平流層的上部氣溫隨高度上升而增高。這是因?yàn)樵谶@是因?yàn)樵谄搅鲗拥纳喜看嬖谝缓穸燃s平流層的上部存在一厚度約為為2 20km0km的臭氧層的臭氧層。該臭氧層能。該臭氧層能強(qiáng)烈吸收強(qiáng)烈吸收20020030Onm30Onm的太陽(yáng)紫外線(xiàn)的太陽(yáng)紫外線(xiàn)，致使平流層上部的氣致使平流層上部的氣層明顯地增溫。層明顯地增溫。 (2)(2)平流層（平流層（Stratosphere)距地面距地面17-50km O2 O + O O2+O

9、O3 O3 O + O2 O3 + O 2O2形成形成消除消除 c. c.在平流層中在平流層中，很少發(fā)現(xiàn)大氣上下的對(duì)流很少發(fā)現(xiàn)大氣上下的對(duì)流，一一般多是處于平流流動(dòng)般多是處于平流流動(dòng)，極少出現(xiàn)云、雨、風(fēng)暴天氣。極少出現(xiàn)云、雨、風(fēng)暴天氣。大氣透明度好大氣透明度好，氣流也穩(wěn)定氣流也穩(wěn)定。 d. d.進(jìn)入平流層中的污染物進(jìn)入平流層中的污染物，停留時(shí)間可達(dá)數(shù)十停留時(shí)間可達(dá)數(shù)十年之久。年之久。氮氧化物、氯化氫以及氟利昂有機(jī)制冷劑氮氧化物、氯化氫以及氟利昂有機(jī)制冷劑等能與臭氧層中的等能與臭氧層中的臭氧發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)臭氧發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，致使臭氧致使臭氧濃度降低濃度降低，嚴(yán)重時(shí)臭氧層還嚴(yán)重時(shí)臭氧層還可能出現(xiàn)可

10、能出現(xiàn) “ “ 空洞空洞”。地球表面上的紫外線(xiàn)將增強(qiáng)地球表面上的紫外線(xiàn)將增強(qiáng)，從而導(dǎo)致地球上更多從而導(dǎo)致地球上更多的人患有皮膚癌的人患有皮膚癌，地球上的生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)受到極大地球上的生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)受到極大的威脅。的威脅。南極臭氧空洞南極臭氧空洞 (根據(jù)根據(jù)NASA衛(wèi)星數(shù)據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù))臭氧層破壞：氮氧化物和氯氟烴類(lèi)與臭氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。（3）中間層）中間層 （Meosphere)距地面距地面50-80km（4）熱層）熱層(Therosphere)距地面距地面80-800km（5）逸散層）逸散層(Stratopause)電離層能將地面發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電離層能將地面發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波返回地面，對(duì)全球的無(wú)電波返回地面，

11、對(duì)全球的無(wú)線(xiàn)電通信具有重要意義。線(xiàn)電通信具有重要意義。 2012年年11 由由人類(lèi)活動(dòng)人類(lèi)活動(dòng)和和自自然過(guò)程然過(guò)程排放到大排放到大氣中某種物質(zhì)的氣中某種物質(zhì)的含量超過(guò)正常水含量超過(guò)正常水平而對(duì)人類(lèi)和生平而對(duì)人類(lèi)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響時(shí)，就構(gòu)成影響時(shí)，就構(gòu)成了大氣污染物。了大氣污染物。 按物理狀態(tài)分：氣態(tài)污按物理狀態(tài)分：氣態(tài)污染物、顆粒物。染物、顆粒物。按形成過(guò)程分：按形成過(guò)程分：一次污一次污染物、二次污染物染物、二次污染物按化學(xué)組成分：按化學(xué)組成分：含硫化含硫化合物、含氮化合物、含合物、含氮化合物、含碳化合物、含鹵素化合碳化合物、含鹵素化合物、顆粒物。物、顆粒物。22222OSH

12、HOSHSHCOSCSHOCOSHCOSHOSHOHSHHO22OH25ON21H2HNO2223X燃燒2NOO 含含氮氮化化合合物物)( 21)( )(O)()( O22222慢慢極極快快極極快快極極快快極極快快NOONOHNOOHNONONNNONOOO223234HCOhvHCHOHOHCHOOCHOHCHHOCH24222321HCHHCOCOOCOHOCOHOCOHOMMOHHCOHOCO22222HONOHONOHOMMOHHCOHOCO222223222OCOOCO4222CHCOOCH厭氧細(xì)菌OHCHHOCH234HClCHClCH34ICHhvICH3334222223CHH

13、ClCHClOOHClHOClONOClNOClOClOCOClOCClCClOHHOICHClOOClOOClOOClClFCClhvFCH22323OHFCClHOFCHCl2221930年年 比利時(shí)馬斯河谷工業(yè)區(qū)。在這個(gè)狹窄的河谷里有比利時(shí)馬斯河谷工業(yè)區(qū)。在這個(gè)狹窄的河谷里有煉油廠(chǎng)、金屬?gòu)S、玻璃廠(chǎng)等許多工廠(chǎng)。煉油廠(chǎng)、金屬?gòu)S、玻璃廠(chǎng)等許多工廠(chǎng)。12月月1日到日到5日的幾天里，河谷上空出現(xiàn)了日的幾天里，河谷上空出現(xiàn)了很強(qiáng)的逆溫層，致使很強(qiáng)的逆溫層，致使13個(gè)大煙囪排出的煙塵無(wú)法擴(kuò)散，大量有害氣體積累在近地個(gè)大煙囪排出的煙塵無(wú)法擴(kuò)散，大量有害氣體積累在近地大氣層，對(duì)人體造成嚴(yán)重傷害。一周內(nèi)有大

14、氣層，對(duì)人體造成嚴(yán)重傷害。一周內(nèi)有60多人喪生，其中心臟病、肺病患者死多人喪生，其中心臟病、肺病患者死亡率最高，許多牲畜死亡。亡率最高，許多牲畜死亡。 多諾拉是位于美國(guó)賓西法尼亞州某河谷中的小鎮(zhèn)。鎮(zhèn)上有多諾拉是位于美國(guó)賓西法尼亞州某河谷中的小鎮(zhèn)。鎮(zhèn)上有許多大型煉鐵廠(chǎng)、煉鋅廠(chǎng)和硫酸廠(chǎng)。許多大型煉鐵廠(chǎng)、煉鋅廠(chǎng)和硫酸廠(chǎng)。1948年年10月月26日清晨，大霧彌漫，受反氣旋日清晨，大霧彌漫，受反氣旋和逆溫控制，工廠(chǎng)排出的有害氣體擴(kuò)散不出去，全城和逆溫控制，工廠(chǎng)排出的有害氣體擴(kuò)散不出去，全城14000人中有人中有6000人眼痛、人眼痛、喉嚨痛、頭痛胸悶、嘔吐、腹瀉，喉嚨痛、頭痛胸悶、嘔吐、腹瀉，17人死亡

15、。人死亡。產(chǎn)生大氣污染的原因產(chǎn)生大氣污染的原因 探究探究 說(shuō)一說(shuō)說(shuō)一說(shuō)你能解釋逆溫天氣下為什么低層空氣中的污染你能解釋逆溫天氣下為什么低層空氣中的污染物難以擴(kuò)散嗎？物難以擴(kuò)散嗎？產(chǎn)生大氣污染的原因產(chǎn)生大氣污染的原因產(chǎn)生大氣污染的原因產(chǎn)生大氣污染的原因 想一想想一想 一、顆粒污染物對(duì)人體健康的影響一、顆粒污染物對(duì)人體健康的影響 大于10m的粒子-沉降；小于10 m顆粒物-稱(chēng)作飄塵。飄塵中0.01-0.1m的粒徑數(shù)目最多。 對(duì)人體健康危害最大的是10m以下懸浮的顆粒物一一飄塵。飄塵經(jīng)過(guò)呼吸道沉積于肺泡。沉積在肺部的污染物如被搭解，就會(huì)直接侵人血液，造成血液中毒。 工業(yè)粉塵及其可能引起的疾病。大氣中

16、主要污染物對(duì)人體的影晌大氣中主要污染物對(duì)人體的影晌 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí) 探究探究粉塵的種類(lèi)可引起的疾病燃燒排放的煙塵佝僂病氧化鉛、絡(luò)化合、氟化合物中毒性疾病鋁、鐵、鋅塵金屬熱癥植物塵枯草熱癥羽毛、毛發(fā)哮喘癥無(wú)機(jī)和有機(jī)物粉塵慢性支氣管炎懸浮硅石粉矽肺炭粉炭肺鐵粉鐵肺鋁粉鋁肺香煙塵香煙塵肺粉塵的種類(lèi)可引起的疾病焦油鐳放射性礦物粉塵肺癌石英石粉、鉻化合物塵 肺癌氧化鐵粉塵 肺癌元機(jī)和有機(jī)物粉塵流行性病、白喉、結(jié)核病氟及氟化物塵氟黑皮膚病及皮膚癌鎳塵鎳鐮濕彥可可、焦油皮膚癌二、二氧化硫二、二氧化硫?qū)θ梭w健康的影晌對(duì)人體健康的影晌 SO2 是無(wú)色具有惡臭剌激性氣體，對(duì)鼻腔和呼吸道粘膜產(chǎn)生剌激，如果吸入濃度

17、超過(guò) 10mL/m3, 人們不僅有強(qiáng)剌激感，而且還會(huì)發(fā)生鼻腔出血、呼吸受阻等現(xiàn)象。 SO2 還可增強(qiáng)致癌物苯并 (a) 芘的致癌作用。 三、氮氧化物對(duì)人體健康的影晌三、氮氧化物對(duì)人體健康的影晌 NOx 主要是指 NO 和 N02. 它對(duì)人的生理影響還不十分清楚。如果動(dòng)物與高濃度 NO 相接觸，可出現(xiàn)中樞神經(jīng)病變。 NO 與血紅蛋白 (Hb) 親和力強(qiáng)，比CO 大幾百倍。對(duì)動(dòng)物作高濃度 NO 試驗(yàn)，證實(shí)有變性血紅素 Met.Hb 和一氧化氮血紅蛋白(NOHb) 生成。使動(dòng)物血壓降低、血管擴(kuò)張、血液中生成變性血紅素，以及對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有一定的麻醉作用等 NO2 對(duì)人體的影響還與其他污染物的存在有關(guān)。N

18、02 的浮游微粒最容易侵人肺部，沉積率很高，可導(dǎo)致呼吸道及肺部病變，出現(xiàn)氣管炎、肺氣腫及肺癌等癥。 空氣中空氣中 NONO2 2 濃度對(duì)人體的影晌濃度對(duì)人體的影晌N0N02 2濃度濃度/mL-m/mL-m3 3作用時(shí)間作用時(shí)間/h/h人人 體體 所所 產(chǎn)產(chǎn) 生生 的的 癥癥 狀狀0.12有嗅覺(jué)1.6-2.O15(min)慢性支氣管炎患者呼吸困難52從事間歇運(yùn)動(dòng)的健康人出現(xiàn)呼吸阻力增大、動(dòng)脈血液中氧氣分壓降低13眼和鼻有刺激感,胸部不適25-751胸部絞痛300-500發(fā)生支氣管炎及肺水腫死亡四、光化學(xué)氧化劑對(duì)人體健康的影晌四、光化學(xué)氧化劑對(duì)人體健康的影晌 光化學(xué)氧化劑對(duì)人體的影響類(lèi)似光化學(xué)氧化

19、劑對(duì)人體的影響類(lèi)似NONOx x，但比但比NONOz z的影響更強(qiáng)。的影響更強(qiáng)。光化學(xué)氧化劑有光化學(xué)氧化劑有臭氧臭氧和和過(guò)氧乙過(guò)氧乙酰酰基硝酸醋基硝酸醋等多種物質(zhì)等多種物質(zhì)，臭氧是其臭氧是其中主要氧化劑之一中主要氧化劑之一 。 與濃度為與濃度為1mL/m1mL/m3 3臭氧接觸臭氧接觸1h1h能使能使肺細(xì)胞蛋白質(zhì)發(fā)生變化肺細(xì)胞蛋白質(zhì)發(fā)生變化；接接觸觸4h,4h,在在24h24h后后出現(xiàn)出現(xiàn)肺水腫肺水腫; ; 臭氧可直接侵人呼吸道深處臭氧可直接侵人呼吸道深處；使眼睛產(chǎn)生剌激感使眼睛產(chǎn)生剌激感；使哮喘病使哮喘病患者發(fā)作頻率增加患者發(fā)作頻率增加；使患慢性呼吸器官疾病患者病情惡化使患慢性呼吸器官疾病患

20、者病情惡化。五、五、 一氧化碳對(duì)人體健康的影晌一氧化碳對(duì)人體健康的影晌 CO是無(wú)色、無(wú)嗅的氣體。 由呼吸道吸入的CO容易與血紅蛋白(Hb)相結(jié)合生成碳氧血紅蛋白 (COHb)。碳氧血紅蛋白阻礙血紅蛋白向體內(nèi)供氧。 當(dāng)人與濃度大于1200mL/m3的CO接觸時(shí)，可使神經(jīng)麻痹，發(fā)生生命危險(xiǎn)。 六、碳?xì)浠衔飳?duì)人體健康的影晌六、碳?xì)浠衔飳?duì)人體健康的影晌 碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔镆蕴荚匾蕴荚?C)(C)和氫元素和氫元素(H)(H)形成的化合物總稱(chēng)形成的化合物總稱(chēng)。 它與氮氧化物一樣同它與氮氧化物一樣同是形成光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)是形成光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)。光化學(xué)反光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)產(chǎn)生的衍生物丙烯衍生

21、物丙烯醛醛、甲、甲醛醛等都等都對(duì)眼睛有剌激作用對(duì)眼睛有剌激作用。多環(huán)芳。多環(huán)芳烴烴中中有不少是致癌物質(zhì)有不少是致癌物質(zhì)，如如苯并苯并(a)(a)芘芘就是公認(rèn)的強(qiáng)致癌物就是公認(rèn)的強(qiáng)致癌物。 七、其他有害物質(zhì)對(duì)人體健康的影響七、其他有害物質(zhì)對(duì)人體健康的影響 鉻鉻及及鉻鉻化物化物鉻鉻及及鉻鉻化物侵人人體化物侵人人體，可蓄積于可蓄積于肝肝臟、臟、腎腎臟和臟和腸腸粘膜粘膜上。上。鉻鉻污染的積累性污染的積累性中毒可引起疼痛病中毒可引起疼痛病。 鉛及鉛化物鉛及鉛化物鉛進(jìn)入人體后鉛進(jìn)入人體后，大部分蓄積于骨髓中。但是由含大部分蓄積于骨髓中。但是由含鉛汽油中所產(chǎn)生的四乙基鉛進(jìn)入人體后鉛汽油中所產(chǎn)生的四乙基鉛進(jìn)入

22、人體后，多蓄積于多蓄積于肝臟和腎臟肝臟和腎臟。無(wú)。無(wú)機(jī)鉛中毒可使四肢機(jī)鉛中毒可使四肢肌肉麻木面色蒼白。有肌肉麻木面色蒼白。有機(jī)鉛中毒能引起嚴(yán)重的機(jī)鉛中毒能引起嚴(yán)重的神神經(jīng)狂或神經(jīng)錯(cuò)亂等病癥經(jīng)狂或神經(jīng)錯(cuò)亂等病癥。 氟及氟化物氟及氟化物氟及氟化氫對(duì)眼睛及呼吸道有強(qiáng)烈的剌激作用。氟及氟化氫對(duì)眼睛及呼吸道有強(qiáng)烈的剌激作用。吸入高濃度的氟及氟化氫氣體時(shí)吸入高濃度的氟及氟化氫氣體時(shí)，可引起可引起肺水腫和支氣管炎肺水腫和支氣管炎。 氯及氯化氫氯及氯化氫氯是有毒的氣體氯是有毒的氣體，其濃度在其濃度在5lOmL/5lOmL/曠時(shí)對(duì)人的曠時(shí)對(duì)人的上呼吸道發(fā)生上呼吸道發(fā)生剌激作用剌激作用; ; 在在5050100m

23、L/m100mL/m3 3時(shí)可時(shí)可引起肺水腫引起肺水腫。決定大氣污染程度的因素決定大氣污染程度的因素源參數(shù)源參數(shù)氣象條件氣象條件下墊面狀況下墊面狀況 通過(guò)影響大通過(guò)影響大氣中污染物的氣中污染物的遷移而影響局遷移而影響局地大氣環(huán)境污地大氣環(huán)境污染狀況。染狀況。遷移遷移污染物由于空氣的運(yùn)動(dòng)而使其傳輸和分散的過(guò)程。污染物由于空氣的運(yùn)動(dòng)而使其傳輸和分散的過(guò)程。原因原因空氣的運(yùn)動(dòng)空氣的運(yùn)動(dòng)水平運(yùn)動(dòng)水平運(yùn)動(dòng)風(fēng)風(fēng)垂直運(yùn)動(dòng)垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)流對(duì)流動(dòng)力源：溫度差異動(dòng)力源：溫度差異二、風(fēng)和湍流對(duì)大氣污染物遷移的影響二、風(fēng)和湍流對(duì)大氣污染物遷移的影響一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移三、其它氣象因

24、素對(duì)大氣污染物遷移的影響三、其它氣象因素對(duì)大氣污染物遷移的影響四、地理地勢(shì)對(duì)大氣污染物遷移的影響四、地理地勢(shì)對(duì)大氣污染物遷移的影響（二）（二）大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度（一）（一）氣溫遞減與溫度層結(jié)氣溫遞減與溫度層結(jié)（三）（三）逆溫逆溫一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移溫度層結(jié)溫度層結(jié):垂直方向上的溫度分布，稱(chēng)為大氣溫度層結(jié)。垂直方向上的溫度分布，稱(chēng)為大氣溫度層結(jié)。 干絕熱垂直遞減干絕熱垂直遞減（d或或rd ）：干空氣（氣團(tuán)）在絕熱升降過(guò)）：干空氣（氣團(tuán)）在絕熱升降過(guò)程中每變化單位高度（通常取程中每變化單位高度（通常取100米）空氣（氣團(tuán)）自身溫度的米）空氣（氣團(tuán)）自身溫度

25、的變化值。變化值。 表示干空氣的熱力學(xué)性質(zhì)，是一個(gè)氣象常數(shù)，表示干空氣的熱力學(xué)性質(zhì)，是一個(gè)氣象常數(shù)，rd=0.98l00m。而。而r是實(shí)際環(huán)境氣溫隨高度的分布，因時(shí)因地而異。是實(shí)際環(huán)境氣溫隨高度的分布，因時(shí)因地而異。 氣溫垂直遞減率氣溫垂直遞減率（或或r） ：大氣垂直方向上每升高：大氣垂直方向上每升高100米溫米溫度的降低值，（度的降低值，（ l00m）（一）（一）氣溫遞減與溫度層結(jié)氣溫遞減與溫度層結(jié)一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移p大氣溫度層結(jié)有三種類(lèi)型：大氣溫度層結(jié)有三種類(lèi)型：一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移（一）（一）氣溫遞減與溫度

26、層結(jié)氣溫遞減與溫度層結(jié) 氣溫隨高度遞減，氣溫隨高度遞減，r0，稱(chēng)正常分布層結(jié)或遞減層結(jié)，稱(chēng)正常分布層結(jié)或遞減層結(jié); r= 0，氣溫不隨高度變化，稱(chēng)等溫層結(jié)，氣溫不隨高度變化，稱(chēng)等溫層結(jié); r0,氣溫隨高度增加，稱(chēng)氣溫隨高度增加，稱(chēng)逆溫層結(jié)逆溫層結(jié)。 p大氣穩(wěn)定度的含義大氣穩(wěn)定度的含義 污染物在大氣中的遷移與大氣穩(wěn)定度有密切的關(guān)系，大氣污染物在大氣中的遷移與大氣穩(wěn)定度有密切的關(guān)系，大氣穩(wěn)定度是指在垂直方向上大氣穩(wěn)定的程度。穩(wěn)定度是指在垂直方向上大氣穩(wěn)定的程度。 假如一空氣塊由于某種原因受到外力的作用，產(chǎn)生了上升假如一空氣塊由于某種原因受到外力的作用，產(chǎn)生了上升或下降運(yùn)動(dòng)，但外力去除后，可能發(fā)生三

27、種情況：或下降運(yùn)動(dòng)，但外力去除后，可能發(fā)生三種情況：氣塊減速并返回原位，則大氣氣塊減速并返回原位，則大氣穩(wěn)定穩(wěn)定; ;繼續(xù)加速或下降，則繼續(xù)加速或下降，則不穩(wěn)定不穩(wěn)定; ;停止或作等速運(yùn)動(dòng)，則停止或作等速運(yùn)動(dòng)，則中性中性。 （二）（二）大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移p大氣穩(wěn)定度的大氣穩(wěn)定度的判據(jù)判據(jù)r rd時(shí)，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)；時(shí)，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)；r = rd時(shí)，大氣處于中性平衡狀態(tài)。時(shí)，大氣處于中性平衡狀態(tài)。rr d r rd時(shí)時(shí),大氣大氣非常穩(wěn)定非常穩(wěn)定，最，最不利于污染物擴(kuò)散不利于污染物擴(kuò)散，因此這種層結(jié)在，因此這種層結(jié)在大氣污染問(wèn)

28、題研究中特別引人注目大氣污染問(wèn)題研究中特別引人注目 。（二）（二）大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度氣塊減速氣塊減速氣塊繼續(xù)加速氣塊繼續(xù)加速或下降或下降氣塊停止或氣塊停止或等速等速p大氣穩(wěn)定度的判據(jù)大氣穩(wěn)定度的判據(jù)r =0.8 r =1.2 r = 1 12（二）大氣穩(wěn)定度（二）大氣穩(wěn)定度12圖圖 2-3穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定中性中性r = rdr rd逆溫逆溫 , 即即逆溫。逆溫。（三）（三）逆逆 溫溫一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移逆溫層逆溫層逆溫高度逆溫高度逆溫強(qiáng)度逆溫強(qiáng)度（三）（三）逆逆 溫溫與大氣與大氣污染密污染密切相關(guān)切相關(guān)（三）（三）逆逆 溫溫輻射逆溫輻射逆溫輻射逆溫

29、輻射逆溫下圖白天的層結(jié)曲線(xiàn)為下圖白天的層結(jié)曲線(xiàn)為ABC下沉逆溫下沉逆溫（三）（三）逆逆 溫溫p逆溫對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響逆溫對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響 逆溫層對(duì)空氣的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)的發(fā)展是逆溫層對(duì)空氣的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)的發(fā)展是巨大的障礙巨大的障礙，如同，如同蓋子蓋子，對(duì)污染物的擴(kuò)散起阻擋作用，故稱(chēng)它為，對(duì)污染物的擴(kuò)散起阻擋作用，故稱(chēng)它為阻擋層阻擋層。阻擋。阻擋層的存在嚴(yán)重阻礙了地面帶有污染物的氣團(tuán)的上升運(yùn)動(dòng)，使層的存在嚴(yán)重阻礙了地面帶有污染物的氣團(tuán)的上升運(yùn)動(dòng)，使大氣污染物停滯在接近地面的大氣層中，大氣污染物停滯在接近地面的大氣層中，加劇大氣污染的程加劇大氣污染的程度度。一、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移一、

30、溫度層結(jié)與大氣污染物的遷移溫度層結(jié)溫度層結(jié)決定決定大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度影響影響湍流強(qiáng)度湍流強(qiáng)度污染物遷移污染物遷移影響影響r rd，r rd，r =rd，r 0，逆溫，逆溫，嚴(yán)重污染嚴(yán)重污染造成造成二、風(fēng)和湍流的影響二、風(fēng)和湍流的影響（一）（一）風(fēng)的影響風(fēng)的影響風(fēng)風(fēng)-空氣的水平運(yùn)動(dòng)?？諝獾乃竭\(yùn)動(dòng)。輸送作用輸送作用-污染物向污染物向下風(fēng)向下風(fēng)向輸送，輸送，風(fēng)向風(fēng)向影響著污染物的遷影響著污染物的遷移方向。移方向。稀釋作用稀釋作用-風(fēng)速風(fēng)速大小決定著污染物的遷移和稀釋的速度，大小決定著污染物的遷移和稀釋的速度，影響著污染物的輸送距離。影響著污染物的輸送距離。污染系數(shù)污染系數(shù)= =風(fēng)向頻率風(fēng)向頻率該

31、風(fēng)向的平均風(fēng)速該風(fēng)向的平均風(fēng)速風(fēng)向頻率風(fēng)向頻率-某方向的風(fēng)占全年各風(fēng)向總和的百分率。某方向的風(fēng)占全年各風(fēng)向總和的百分率。（二）（二）湍流的影響湍流的影響動(dòng)力湍流（亂流）：也稱(chēng)動(dòng)力湍流（亂流）：也稱(chēng)湍流湍流，起因于有規(guī)律水平運(yùn)動(dòng)，起因于有規(guī)律水平運(yùn)動(dòng)的氣流遇到起伏不平的地形擾動(dòng)所產(chǎn)生，它們主要取決的氣流遇到起伏不平的地形擾動(dòng)所產(chǎn)生，它們主要取決于風(fēng)速梯度和地面粗糙等。于風(fēng)速梯度和地面粗糙等。熱力湍流（亂流）：也稱(chēng)熱力湍流（亂流）：也稱(chēng)對(duì)流對(duì)流，起因于地表面溫度與地，起因于地表面溫度與地表面附近的溫度不均一，近地面空氣受熱膨脹而上升，表面附近的溫度不均一，近地面空氣受熱膨脹而上升，隨之上面的冷空氣

32、下降，從而形成垂直運(yùn)動(dòng)。隨之上面的冷空氣下降，從而形成垂直運(yùn)動(dòng)。二、風(fēng)和湍流的影響二、風(fēng)和湍流的影響湍流湍流-大氣的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)大氣的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 。湍流是大氣污染物擴(kuò)散的主要原因。湍流是大氣污染物擴(kuò)散的主要原因。風(fēng)風(fēng)湍流湍流風(fēng)可使污染物向下風(fēng)向擴(kuò)散，湍流風(fēng)可使污染物向下風(fēng)向擴(kuò)散，湍流可使污染物向各方向擴(kuò)散。可使污染物向各方向擴(kuò)散。風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，污染物的擴(kuò)散風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，污染物的擴(kuò)散速度就越快，污染物濃度就越低。速度就越快，污染物濃度就越低。 風(fēng)和湍流是決定污染物在大氣中擴(kuò)散稀釋最直接最本質(zhì)的因素。風(fēng)和湍流是決定污染物在大氣中擴(kuò)散稀釋最直接最本質(zhì)的因素。二、風(fēng)和湍流的影響二、風(fēng)和湍流的

33、影響 三、其它氣象因素對(duì)污染物遷移的影響三、其它氣象因素對(duì)污染物遷移的影響天氣形勢(shì)是指大范圍氣壓分布的狀況。天氣形勢(shì)是指大范圍氣壓分布的狀況。天天氣氣形形勢(shì)勢(shì)u天氣形勢(shì)的影響天氣形勢(shì)的影響u霧的影響霧的影響霧像一頂蓋子，不利于遷移，加劇空氣污染狀況。霧像一頂蓋子，不利于遷移，加劇空氣污染狀況。 u降水的影響降水的影響 各種形式的降水，特別是降雨，能有效地吸收、淋洗空各種形式的降水，特別是降雨，能有效地吸收、淋洗空氣中的各種污染物，減輕大氣污染程度。氣中的各種污染物，減輕大氣污染程度。四、地理地勢(shì)對(duì)污染物遷移的影響四、地理地勢(shì)對(duì)污染物遷移的影響（一）地形地物的影響（一）地形地物的影響（二）局地環(huán)

34、流的影響（二）局地環(huán)流的影響 地形地勢(shì)對(duì)大氣污地形地勢(shì)對(duì)大氣污染物的遷移和濃度分染物的遷移和濃度分布有重要影響。地形布有重要影響。地形地勢(shì)千差萬(wàn)別，但對(duì)地勢(shì)千差萬(wàn)別，但對(duì)大氣物遷移擴(kuò)散的影大氣物遷移擴(kuò)散的影響其本質(zhì)上都是通過(guò)響其本質(zhì)上都是通過(guò)改變局部地區(qū)（流場(chǎng)改變局部地區(qū)（流場(chǎng)和溫度層結(jié)等）氣象和溫度層結(jié)等）氣象條件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。條件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。u海陸風(fēng)的影響海陸風(fēng)的影響u山谷風(fēng)的影響山谷風(fēng)的影響u城郊風(fēng)的影響城郊風(fēng)的影響 地貌（地面自然物和建筑物）影響風(fēng)速和風(fēng)向地貌（地面自然物和建筑物）影響風(fēng)速和風(fēng)向故影響污染物的擴(kuò)散。故影響污染物的擴(kuò)散。 山谷盆地，地形屏障影響，靜風(fēng)、小風(fēng)比重大，山谷盆地，地形

35、屏障影響，靜風(fēng)、小風(fēng)比重大，不利于大氣污染物的擴(kuò)散。不利于大氣污染物的擴(kuò)散。 城市中的高層建筑物，在局部地區(qū)產(chǎn)生渦流，不城市中的高層建筑物，在局部地區(qū)產(chǎn)生渦流，不利于大氣污染的擴(kuò)散。利于大氣污染的擴(kuò)散。四、地理地勢(shì)對(duì)污染物遷移的影響四、地理地勢(shì)對(duì)污染物遷移的影響（一）地形地物的影響（一）地形地物的影響 由于陸地和海洋的熱力差異而引起。發(fā)生在海陸交界地界，以由于陸地和海洋的熱力差異而引起。發(fā)生在海陸交界地界，以小時(shí)為周期的一種大氣局地環(huán)流。造成污染物在海陸之間反復(fù)運(yùn)移，小時(shí)為周期的一種大氣局地環(huán)流。造成污染物在海陸之間反復(fù)運(yùn)移，影響擴(kuò)散影響擴(kuò)散 。（二）局地環(huán)流的影響（二）局地環(huán)流的影響u海陸風(fēng)

36、的影響海陸風(fēng)的影響可能的后果：夜間隨可能的后果：夜間隨陸風(fēng)吹到海面上的污染陸風(fēng)吹到海面上的污染物，在白天又隨海風(fēng)吹物，在白天又隨海風(fēng)吹回來(lái)?；貋?lái)。進(jìn)入海路風(fēng)局地環(huán)流進(jìn)入海路風(fēng)局地環(huán)流中，使污染物不能充分中，使污染物不能充分的擴(kuò)散稀釋而造成嚴(yán)重的擴(kuò)散稀釋而造成嚴(yán)重的污染。的污染。山谷風(fēng)對(duì)污染物輸送有明顯的影響。吹谷風(fēng)時(shí)排放的污染物向外流出，若不久山谷風(fēng)對(duì)污染物輸送有明顯的影響。吹谷風(fēng)時(shí)排放的污染物向外流出，若不久轉(zhuǎn)為山風(fēng)，被污染的空氣又被帶回谷內(nèi)。特別是山谷風(fēng)交替時(shí)，風(fēng)向不穩(wěn)，時(shí)轉(zhuǎn)為山風(fēng)，被污染的空氣又被帶回谷內(nèi)。特別是山谷風(fēng)交替時(shí)，風(fēng)向不穩(wěn)，時(shí)進(jìn)時(shí)出，反復(fù)循環(huán)，使空氣中污染物濃度不斷增加，造成

37、山谷中污染加重。進(jìn)時(shí)出，反復(fù)循環(huán)，使空氣中污染物濃度不斷增加，造成山谷中污染加重。（二）局地環(huán)流的影響（二）局地環(huán)流的影響u山谷風(fēng)的影響山谷風(fēng)的影響山風(fēng)：山坡和山風(fēng)：山坡和山頂?shù)睦淇諝馍巾數(shù)睦淇諝忭樕狡孪禄巾樕狡孪禄焦鹊仔纬傻娘L(fēng)谷底形成的風(fēng)冷冷暖冷暖暖谷風(fēng)：由谷風(fēng)：由谷地吹向谷地吹向山坡的風(fēng)山坡的風(fēng)熱島環(huán)流對(duì)擴(kuò)散的影響：使城區(qū)大氣中的污染物難以擴(kuò)散熱島環(huán)流對(duì)擴(kuò)散的影響：使城區(qū)大氣中的污染物難以擴(kuò)散。 由城市溫度差引起的局地風(fēng)。由城市溫度差引起的局地風(fēng)。 由于城市溫度經(jīng)常比郊區(qū)高，氣壓比郊區(qū)低，所形成的一種從周?chē)紖^(qū)吹由于城市溫度經(jīng)常比郊區(qū)高，氣壓比郊區(qū)低，所形成的一種從周?chē)紖^(qū)吹向城市的局

38、地風(fēng)。又稱(chēng)城市熱島環(huán)流。向城市的局地風(fēng)。又稱(chēng)城市熱島環(huán)流。（二）局地環(huán)流的影響（二）局地環(huán)流的影響u城郊風(fēng)的影響城郊風(fēng)的影響大氣污染物大氣污染物(SO2、CO2、NOx、CxHy、顆粒物顆粒物)光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧硫酸煙霧硫酸煙霧酸雨酸雨溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)臭氧層破壞臭氧層破壞顆粒物污染顆粒物污染遷移、轉(zhuǎn)化遷移、轉(zhuǎn)化 第四節(jié)第四節(jié) 大氣中污染物的轉(zhuǎn)化大氣中污染物的轉(zhuǎn)化一、光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)一、光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ) 1.1.光化學(xué)（光化學(xué)（photochemistryphotochemistry）反應(yīng)過(guò)程）反應(yīng)過(guò)程 分子、原子、自由基或離子吸收光子而分子、原子、自由基或離子吸收光子而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為發(fā)生的化

39、學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為光化學(xué)反應(yīng)光化學(xué)反應(yīng)。熱化學(xué)反應(yīng)：熱化學(xué)反應(yīng)：分子碰撞分子碰撞發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。要求分子具有足夠的動(dòng)能克服分子間要求分子具有足夠的動(dòng)能克服分子間的勢(shì)壘，使反應(yīng)分子足夠接近，使電的勢(shì)壘，使反應(yīng)分子足夠接近，使電子云相互穿透，使電子發(fā)生轉(zhuǎn)移子云相互穿透，使電子發(fā)生轉(zhuǎn)移熱能轉(zhuǎn)化熱能轉(zhuǎn)化的動(dòng)能的動(dòng)能能量來(lái)自光能能量來(lái)自光能N2、O2？大氣化學(xué)是直接或間接的由太陽(yáng)輻大氣化學(xué)是直接或間接的由太陽(yáng)輻射引起的光化學(xué)反應(yīng)引起的。射引起的光化學(xué)反應(yīng)引起的。激發(fā)激發(fā): A + hv = A* 1 產(chǎn)生熒光產(chǎn)生熒光: A* = A + hv 2無(wú)輻射躍遷無(wú)輻射躍遷: A* + M = A + M

40、3光解離光解離: A* = B1 + B2 4 碰撞失活碰撞失活: A* + B = C1 + C2 + . 5 上式中上式中1、2、3為光物理過(guò)程，為光物理過(guò)程， 而而4、5為光化學(xué)過(guò)程。為光化學(xué)過(guò)程。 對(duì)環(huán)境化學(xué)而言，光化學(xué)過(guò)程更為重要。對(duì)環(huán)境化學(xué)而言，光化學(xué)過(guò)程更為重要。 初級(jí)過(guò)程初級(jí)過(guò)程：化學(xué)物種吸收光量子形成激發(fā)：化學(xué)物種吸收光量子形成激發(fā)態(tài)物種，基本步驟為：態(tài)物種，基本步驟為： 化學(xué)物種吸收光量子后可產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)物種吸收光量子后可產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)的初級(jí)過(guò)程和次級(jí)過(guò)程。初級(jí)過(guò)程和次級(jí)過(guò)程。 次級(jí)過(guò)程次級(jí)過(guò)程：在初級(jí)過(guò)程中：在初級(jí)過(guò)程中反應(yīng)物反應(yīng)物、生成生成物物之間進(jìn)一步發(fā)生的反

41、應(yīng)。如大氣中之間進(jìn)一步發(fā)生的反應(yīng)。如大氣中HCl的的光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程：光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程： HCl + hv = H + Cl 6H + HCl = H2 + Cl 7Cl + Cl + M = Cl2 + M 8 其中其中6為初級(jí)過(guò)程，而為初級(jí)過(guò)程，而7、8為次級(jí)過(guò)程。為次級(jí)過(guò)程。自由基自由基 光化學(xué)第一定律光化學(xué)第一定律表明：只有光子能量大于化表明：只有光子能量大于化學(xué)鍵能時(shí)才能引起光離解反應(yīng)，而且分子對(duì)某些學(xué)鍵能時(shí)才能引起光離解反應(yīng)，而且分子對(duì)某些特定波長(zhǎng)的光要有特征吸收光譜，才能產(chǎn)生光化特定波長(zhǎng)的光要有特征吸收光譜，才能產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)。學(xué)反應(yīng)。 光化學(xué)第二定律光化學(xué)第二定律說(shuō)明：分子吸收光的

42、過(guò)程是說(shuō)明：分子吸收光的過(guò)程是單光子過(guò)程，（激發(fā)態(tài)壽命很短）在輻射強(qiáng)度較單光子過(guò)程，（激發(fā)態(tài)壽命很短）在輻射強(qiáng)度較弱時(shí)弱時(shí), 再吸收第二個(gè)光子的幾率極低。再吸收第二個(gè)光子的幾率極低。 光量子能量與化學(xué)鍵之間的關(guān)系：光量子能量與化學(xué)鍵之間的關(guān)系： 設(shè)光量子能量為設(shè)光量子能量為E, 根據(jù)根據(jù)Einstein公式公式: E = hv = hc/ -光量子波長(zhǎng)光量子波長(zhǎng); h-普朗克常數(shù)普朗克常數(shù), 6.626 10-34Js/光量子光量子 c -光速光速, 2.9979 1010 cm/s 如果一個(gè)分子吸收一個(gè)光量子，則如果一個(gè)分子吸收一個(gè)光量子，則1mol分分子吸收的總能量為：子吸收的總能量為：

43、E = No hv = No hc/ No 為阿伏加德羅常數(shù)為阿伏加德羅常數(shù), 6.022 1023 . 當(dāng)當(dāng) = 400 nm 時(shí)時(shí): E = 299.1 kJ/mol E = No hv = No hc/ = 6.022 1023 6.626 10-34(Js) /2.9979 1010 (cm/s)/ 400 nm = 299.1 kJ/mol當(dāng)當(dāng) = 700 nm 時(shí)時(shí): E = 170.9 kJ/mol 通常通?；瘜W(xué)鍵能大于化學(xué)鍵能大于164.7 kJ/mol ，所以波，所以波長(zhǎng)長(zhǎng)大于大于700nm的光就不能引起光化學(xué)解離的光就不能引起光化學(xué)解離。 光化學(xué)煙霧就是光化學(xué)反應(yīng)形成的。光

44、化學(xué)煙霧就是光化學(xué)反應(yīng)形成的。紅外光紅外光2. 大氣中重要吸光物質(zhì)的光離解大氣中重要吸光物質(zhì)的光離解(1) O2log (nm)4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4120 160 200 240 右圖右圖 O2 的吸收光譜的吸收光譜, 在在147nm左右吸收達(dá)最大左右吸收達(dá)最大, O2的鍵能為的鍵能為493.8kJ/mol, 剛剛好與相應(yīng)的波長(zhǎng)好與相應(yīng)的波長(zhǎng)243nm 開(kāi)開(kāi)始吸收，通常認(rèn)為始吸收，通常認(rèn)為240nm以下的紫外光可引起以下的紫外光可引起O2的的光解光解:2402OOhvOnm+(2) N2氮分子鍵能較大，為氮分子鍵能較大，為939.4kJ/mol，對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為12

45、7nm，對(duì)低于，對(duì)低于120nm的光才有明顯的的光才有明顯的吸收，在吸收，在60120 nm之間呈帶狀光譜，在之間呈帶狀光譜，在60nm以下為連續(xù)光譜。以下為連續(xù)光譜。1202NNhvNnm+(3) O3O3 的鍵能為的鍵能為101.2kJ/mol，主要吸收來(lái)自太，主要吸收來(lái)自太陽(yáng)波長(zhǎng)小于陽(yáng)波長(zhǎng)小于290nm的紫外光，最強(qiáng)吸收在的紫外光，最強(qiáng)吸收在254nm。22903OOhvOnm+320nm）和少量中波UV-B能夠輻射到地面。 臭氧層就象撐在空中的一把傘，保護(hù)著地球上的生靈免遭短波紫外線(xiàn)的傷害。億萬(wàn)年來(lái)，萬(wàn)物生靈在臭氧層保護(hù)傘的蔭護(hù)下得以生存和繁衍。臭氧層的作用臭氧層的作用南極臭氧空洞2、

46、臭氧層的現(xiàn)狀、臭氧層的現(xiàn)狀 19851985年，英國(guó)科學(xué)家在南極哈雷灣觀測(cè)站發(fā)現(xiàn)：在過(guò)去年，英國(guó)科學(xué)家在南極哈雷灣觀測(cè)站發(fā)現(xiàn)：在過(guò)去10-1510-15年間、每到春天南極上空的臭氧濃度就會(huì)減少約年間、每到春天南極上空的臭氧濃度就會(huì)減少約30%30%，有近，有近95%95%的臭氧被破壞。從地面上觀測(cè)，高空的臭氧層已極其稀薄，與的臭氧被破壞。從地面上觀測(cè)，高空的臭氧層已極其稀薄，與周?chē)啾认袷切纬梢粋€(gè)周?chē)啾认袷切纬梢粋€(gè)“洞洞”，直徑達(dá)上千公里，直徑達(dá)上千公里，“臭氧洞臭氧洞”由此而得名。衛(wèi)星觀測(cè)表明，到由此而得名。衛(wèi)星觀測(cè)表明，到19981998年臭氧空洞面積比年臭氧空洞面積比19971997年

47、年增大約增大約 15%15%，幾乎相當(dāng)于三個(gè)澳大利亞大。日本環(huán)境廳發(fā)表的，幾乎相當(dāng)于三個(gè)澳大利亞大。日本環(huán)境廳發(fā)表的一項(xiàng)報(bào)告稱(chēng)，一項(xiàng)報(bào)告稱(chēng)，19981998年南極上空臭氧空洞面積已達(dá)到歷史最高記年南極上空臭氧空洞面積已達(dá)到歷史最高記錄，為錄，為27202720萬(wàn)平方公里萬(wàn)平方公里，比南極大陸還大約，比南極大陸還大約1 1倍。倍。 美、日、英、俄等國(guó)家聯(lián)合觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)，北極上空臭美、日、英、俄等國(guó)家聯(lián)合觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)，北極上空臭氧層也減少了氧層也減少了20%20%。在被稱(chēng)為是世界上。在被稱(chēng)為是世界上“第三極第三極”的青藏高原，的青藏高原，中國(guó)大氣物理及氣象學(xué)者的觀測(cè)也發(fā)現(xiàn)，青藏高原上空的臭

48、氧中國(guó)大氣物理及氣象學(xué)者的觀測(cè)也發(fā)現(xiàn)，青藏高原上空的臭氧正在以每正在以每1010年年2.7%2.7%的速度減少。根據(jù)全球總臭氧觀測(cè)的結(jié)果表的速度減少。根據(jù)全球總臭氧觀測(cè)的結(jié)果表明，除赤道外，明，除赤道外，1978-19911978-1991年總臭氧每年總臭氧每1010年間就減少年間就減少1%-5%1%-5%。20002000年年9 9月的空前臭氧洞月的空前臭氧洞 n圖圖 是美國(guó)航空航天局用衛(wèi)星測(cè)繪出的南極是美國(guó)航空航天局用衛(wèi)星測(cè)繪出的南極臭氧層空洞，左圖是臭氧層空洞，左圖是2001年年9月月24日的臭日的臭氧層空洞圖像，雖然只有一個(gè)，但其面積氧層空洞圖像，雖然只有一個(gè)，但其面積比北美洲還大。右

49、圖是比北美洲還大。右圖是2002年年9月月24日的日的圖像，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)臭氧層空洞居然一圖像，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)臭氧層空洞居然一分為二，但總面積比去年減少了分為二，但總面積比去年減少了40%，科，科學(xué)家認(rèn)為這要?dú)w因于南極洲氣溫的上升學(xué)家認(rèn)為這要?dú)w因于南極洲氣溫的上升 破壞臭氧層對(duì)人體的影響破壞臭氧層對(duì)人體的影響 皮膚癌皮膚癌 白內(nèi)障和其他眼部疾病白內(nèi)障和其他眼部疾病 抑制免疫系統(tǒng)抑制免疫系統(tǒng)3 臭氧層破壞對(duì)地球的影響臭氧層破壞對(duì)地球的影響臭氧洞的危害臭氧洞的危害損損害害人人類(lèi)類(lèi)健健康康破壞臭氧層對(duì)破壞臭氧層對(duì)其他生物的其他生物的影響影響 減少海里浮游生物減少海里浮游生物的的數(shù)目數(shù)目 減少企鵝減少

50、企鵝的的數(shù)目數(shù)目 減少減少蛙卵的成功孵化率蛙卵的成功孵化率破破壞壞地地球球生生態(tài)態(tài)平平衡衡4 臭氧洞的形成原因臭氧洞的形成原因發(fā)發(fā) 現(xiàn)現(xiàn) 史史 從左：從左： 馬克思馬克思 柏蘭克柏蘭克（Max Planck）化學(xué)研究所）化學(xué)研究所的的保羅保羅.庫(kù)森庫(kù)森（Paul Crutzen）德國(guó)的德國(guó)的Mainz和馬薩諸塞科和馬薩諸塞科技研究所的技研究所的 馬里奧馬里奧.穆連穆連(Mario Molina)，諾貝爾獎(jiǎng)，諾貝爾獎(jiǎng)的共同獲得者的共同獲得者 。左上，左上，Irvine州加利福尼亞州加利福尼亞大學(xué)的大學(xué)的F.希拉伍德希拉伍德.羅蘭羅蘭（ F Sherwood Rowland），）， 1995年獲諾

51、貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)導(dǎo)致臭氧層破壞的催化反應(yīng)過(guò)程：導(dǎo)致臭氧層破壞的催化反應(yīng)過(guò)程：總反應(yīng)總反應(yīng) Y - 直接參加破壞直接參加破壞O3的催化活性物種，的催化活性物種，包括包括NOX、HOX、ClOX等等23OYOOY2OYOYO232OOOCl a 平流層中NO，NO2來(lái)自于N2O氧化：NOOON22223ONOONO平流層中NOx對(duì)臭氧層破壞的影響 b 超音速飛機(jī)排放是NO，NOX的人為來(lái)源，破壞O3層 總反應(yīng)： 223ONOONO22ONOONO232OOO 平流層中HO2來(lái)源于H2O，CH4等的反應(yīng): 2222323422OHOOHOOHOOHOHOHOHHOCHOCHHOOOH232

52、OOO總反應(yīng)平流層中HOx對(duì)臭氧層破壞的影響 一九二八年，一九二八年，CFCs（氟氯碳化物）這種（氟氯碳化物）這種“神奇神奇氣體氣體”被發(fā)明，并在商業(yè)上被發(fā)明，并在商業(yè)上得以廣泛的應(yīng)用。得以廣泛的應(yīng)用。 CFCs無(wú)毒、性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒、性質(zhì)穩(wěn)定、不易燃燒、易于儲(chǔ)存、價(jià)格不易燃燒、易于儲(chǔ)存、價(jià)格便宜而被廣泛用作致冷劑、便宜而被廣泛用作致冷劑、噴霧劑、發(fā)泡劑及清洗劑等。噴霧劑、發(fā)泡劑及清洗劑等。 日常生活的許多方面，日常生活的許多方面，如吸煙，家用電器，沙發(fā)，如吸煙，家用電器，沙發(fā)，冰箱、空調(diào)使用等都涉及到冰箱、空調(diào)使用等都涉及到氯氟烴類(lèi)物質(zhì)的使用。到氯氟烴類(lèi)物質(zhì)的使用。到80年初，全世界每年向大氣

53、排年初，全世界每年向大氣排放放100多萬(wàn)噸該類(lèi)物質(zhì)，而多萬(wàn)噸該類(lèi)物質(zhì)，而歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家的排放量歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家的排放量占全世界占全世界90% 以上。以上。罪魁禍?zhǔn)鬃锟準(zhǔn)茁嚷确鸁N烴產(chǎn)量產(chǎn)量 氟氯碳化物氟氯碳化物 (CFCs)：包含氯、氟及碳，在包含氯、氟及碳，在1930年由杜邦化工公司開(kāi)發(fā)，很受工業(yè)界歡迎。年由杜邦化工公司開(kāi)發(fā)，很受工業(yè)界歡迎。 特點(diǎn)：毒性低，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格便宜特點(diǎn)：毒性低，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格便宜 用途：制冷劑，發(fā)脹劑，制作軟發(fā)泡劑，清潔劑，用途：制冷劑，發(fā)脹劑，制作軟發(fā)泡劑，清潔劑，推動(dòng)劑。推動(dòng)劑。CFCs 是各種噴霧產(chǎn)品的推動(dòng)劑是各種噴霧產(chǎn)品的推動(dòng)劑CFCs昔日曾用

54、作電冰箱的制冷劑昔日曾用作電冰箱的制冷劑地球上全年 S02 的發(fā)生量 單位 :106t發(fā) 生 源發(fā) 生 量煤燃燒石油燃燒石油煉制有色金屬冶煉從工廠(chǎng)發(fā)生的硫氧化物6225.53.710.71.9人為污染源排放的二氧化硫總量103.8從海洋發(fā)生的 S02( 其中 H2S 折算成 S02)從陸地上發(fā)生的S02( 其中 H2S 折算成 S02)從海鹽粒子形成的 S02（S042- 折算成 S02）火山活動(dòng)發(fā)生的 SO2 (將其中 H2S 折算成 S02)5048445天然污染源排放的二氧化硫總量147全世界由人為和天然污染源向大氣排放 NOxNOx 的估算最 單位 216t/a污 染 源排 放 量 估

55、 算StedmanStedman等人等人(1983)(1983)Logan (1983)Logan (1983)天然源: 閃電 平流層注入 NH3氧化 生物質(zhì)燃燒 土壤排放10103 33 31616333326262 23 3333339392626 天然源總計(jì)排放量65659696126126人為污染源g66661081081 通常通常NOx指的是指的是NO和和NO2 , 主要人為源主要人為源是礦物燃料的燃燒是礦物燃料的燃燒, 其中其中NO占占90%。 光化學(xué)煙霧形成的簡(jiǎn)化機(jī)制光化學(xué)煙霧形成的簡(jiǎn)化機(jī)制 光化學(xué)煙霧形成反應(yīng)是一個(gè)鏈反應(yīng)，鏈的引發(fā)主要是NO2的光解。倫敦硫酸煙霧和洛杉磯光化學(xué)煙霧的區(qū)別倫敦硫酸煙霧和洛杉磯光化學(xué)煙霧的區(qū)