大氣環(huán)境化學(xué)

1、關(guān)于大氣環(huán)境化學(xué)第一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月主要介紹了大氣結(jié)構(gòu)，大氣中主要污染物及其遷移，光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)，重要大氣污染物化學(xué)問題及其形成機制。重點掌握污染物的遷移過程，重要污染物參與光化學(xué)煙霧、硫酸型煙霧、酸雨、溫室效應(yīng)的形成過程和機理Atmosphere Environmental Chemistry第二張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第二章 大氣環(huán)境化學(xué)1.大氣的組成及其主要污染物2.大氣中污染物的遷移3.大氣中污染物的轉(zhuǎn)化4.大氣顆粒物第三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1 大氣的主要成分1.2 大氣層的結(jié)構(gòu)1.3 大氣中的主要污染物

2、第四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月主要成分：N2（78.08%，106年），O2（20.95%，6000年），Ar（0.934%，107年），CO2（0.0314%，10年）稀有氣體（ 107年）：He、Ne、Kr、Xe痕量組分：H2（5年）、CH4（11年）、CO（0.4年）、SO2（3-6.5天）、NH3（1天）、N2O（8-15年）、NO2（1月）、O3 （1天）水（10天）的含量可變化：1%3%大氣隨高度增加而逐漸稀薄，其質(zhì)量的99.9%集中在50km以下的范圍99.9%第五張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（lonosphere）逃逸層熱層（thermsp

3、here）中間層（mesosphere)平流層（stratosphere）對流層(troposphere)與大氣溫度不同，大氣的壓力總是隨著海拔高度的增加而減小圖2-1 大氣主要成分及溫度分布第六張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月對流層特點：(1)氣溫隨海拔高度的增加而降低，即下熱上冷，大約每上升100米降低0.6(2) 在垂直方向上具有強烈的對流運動：貼近地面的空氣吸收熱量后膨脹上升，上面的冷空氣則會下降(3)氣體密度大，集中大氣總質(zhì)量3/4以上低層大氣：從污染源排放的污染物幾乎直接進(jìn)入該層自由層大氣：主要天氣過程形成在此層對流層頂層：溫度特低，水結(jié)冰不進(jìn)入平流層第七張，PPT共

4、一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月平流層特點：(1)下部30-35km以下，氣溫趨于穩(wěn)定，同溫層，30-35km以上氣溫隨海拔高度的增加而增加，即上熱下冷 (2)平流運動占優(yōu)勢無對流運動，污染物進(jìn)入此層后形成一薄層，從而遍部全球(3)空氣比對流層稀薄，很少有天氣現(xiàn)象(4)在15-60km范圍內(nèi)有厚約20km的臭氧層，臭氧生成和消除的動態(tài)過程會吸收大量紫外線光解并將其以熱量的形式釋放，溫度升高第八張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月主要污染物： 當(dāng)大氣中某種物質(zhì)含量超過正常水平而對人類和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響時，就構(gòu)成了大氣污染物 氣態(tài)污染物和顆粒污染物；一次污染物（直接排放）和二次污染

5、物（化學(xué)反應(yīng)）按照化學(xué)組成可分為： 含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、含鹵素化合物第九張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月含硫化合物：COS、CS2、H2S（自學(xué)）、SO2、SO3、H2SO4、MSO3、MSO4 、（CH3）2SSO2的危害SO2的來源與消除SO2的濃度特征第十張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月SO2的危害：刺激人體和動物的呼吸道并增加呼吸阻力，造成呼吸困難損傷植物葉組織，其損傷程度隨濕度的增加而增加，最易給氣孔打開的植物造成損傷易被氧化成SO3，與水結(jié)合成硫酸分子再反應(yīng)生成硫酸鹽，參與硫酸型煙霧和酸雨的形成第十一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于202

6、2年6月SO2的來源與消除：來源：人為來源和天然來源排放的數(shù)量相當(dāng)，大城市及其周圍地區(qū)大氣中SO2主要來源于含硫燃料的燃燒消除：50%會轉(zhuǎn)化成硫酸或硫酸根，50%通過干、濕沉降從大氣中消除第十二張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月SO2的濃度特征：SO2的本底值（背景值、未被污染）具有明顯的地區(qū)變化和高度變化一般SO2在大氣中的停留時間為36.5dSO2的城市濃度具有明顯的變化規(guī)律 p23圖2-2SO2進(jìn)入大氣后其分布與氣象條件有密切關(guān)系第十三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月SO2體積分?jǐn)?shù)在近地層隨高度增加而增加 p23圖2-3不同高度上SO2的體積分?jǐn)?shù)隨風(fēng)向變化而改變

7、：水平輸送、大污染源的下風(fēng)方 p24圖2-4SO2的體積分?jǐn)?shù)與風(fēng)速基本成反比關(guān)系 p25圖2-5SO2濃度受到大氣穩(wěn)定度和低層逆溫影響 p26圖2-6第十四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月含氮化合物： N2O（自學(xué)）、NO、NO2NOx的來源與消除燃燒過程中NOx的形成機理燃燒過程中NOx形成的因素NOx的環(huán)境濃度NOx的危害第十五張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月NOx的來源與消除：來源：人為來源主要是燃料的燃燒；2/3來自汽車等流動燃燒源，1/3來自固定燃燒源；其中90%以上是NO。消除：最終轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽經(jīng)干、濕沉降從大氣中消除，其中濕沉降是最主要的方式第十

8、六張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月NOx的形成機理：燃料中的含氮化合物在燃燒過程中氧化生成NOx空氣中的N2在燃燒過程中在高溫條件下氧化生成NOx p29第十七張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月影響NOx形成的因素：燃燒溫度：高溫既能產(chǎn)生較高的NO含量，又有助于NO的快速生成；p29圖2-9空燃比空氣質(zhì)量與燃料質(zhì)量的比值第十八張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月表2-1 NO生成量與燃燒溫度的關(guān)系 第十九張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月空燃比：當(dāng)燃燒完全即無過量的氧氣時，空氣與燃料組成的混合物稱為化學(xué)計量混合物，此時的空燃比稱為化學(xué)計量空燃比混

9、合物中空氣的量少于化學(xué)計量的量富燃料；反之則為貧燃料空燃比與汽車尾氣中NOx的排放量的關(guān)系 p30圖2-10第二十張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月NOx的環(huán)境濃度：p30NOx的本底值隨地理位置不同具有明顯的差別 全球總平均值NOx的城市濃度具有很強的季節(jié)變化，冬季濃度最高，夏季最低第二十一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月NOx的危害：NO能與血紅蛋白結(jié)合并減弱血液的輸氧能力，但此影響不是很大NOx的濃度較高會危害呼吸系統(tǒng)NOx會破壞植物組織，引起光合作用的可逆衰減NOx是導(dǎo)致大氣光化學(xué)煙霧污染的重要污染物質(zhì)第二十二張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月含碳

10、化合物：CO、CO2、有機碳?xì)浠衔?、含氧烴類CO的人為來源與天然來源CO的去除CO的停留時間及濃度分布CO的危害第二十三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CO的人為來源：主要是在燃料不完全燃燒時產(chǎn)生的，其中80%是由汽車排放的CO的天然來源：甲烷的轉(zhuǎn)化，海水中CO的揮發(fā)，植物排放，廢棄物焚燒等，其中以甲烷的轉(zhuǎn)化最為重要p31 第二十四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CO的去除土壤吸收：土壤中生活的細(xì)菌能將CO代謝為CO2和CH4；16種真菌；不同類型土壤的吸收量有差別與HO自由基反應(yīng)：CO與HO自由基反應(yīng)而被氧化為CO2，主要的消除途徑，可去除約50%的CO p32

11、 第二十五張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CO的停留時間及濃度分布CO的停留時間較短約0.4a（熱帶僅0.1a）CO的濃度分布：p32圖2-11CO的本底值隨緯度和高度有明顯變化：北半球高南半球低；海拔越高濃度越低CO的城市濃度較非城市濃度要高得多CO的城市濃度與交通密度有直接關(guān)系 p33圖2-12 第二十六張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CO的危害阻礙體內(nèi)氧氣的運輸，使人體缺氧窒息促進(jìn)NO向NO2轉(zhuǎn)化參與光化學(xué)煙霧的形成、導(dǎo)致臭氧的積累本身是溫室氣體直接導(dǎo)致溫室效應(yīng)通過消耗HO自由基使甲烷積累而間接導(dǎo)致溫室效應(yīng) 第二十七張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6

12、月CO2的來源CO2的環(huán)境濃度CO2的危害第二十八張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CO2的人為來源：主要來自礦物燃料的燃燒過程CO2的天然來源：甲烷的轉(zhuǎn)化、動植物呼吸、腐敗作用、燃燒作用、海洋脫氣等。 第二十九張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CO2的環(huán)境濃度大氣中CO2的含量急劇增加（人類活動排放大量CO2；陸地植被減少）是全球溫暖化的主要原因CO2的濃度變化具時空分布格局性、季節(jié)變化性、變化區(qū)域性 p35圖2-14、p36圖2-15 第三十張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CO2的危害CO2的出路：進(jìn)入海洋使海水變酸；進(jìn)入生物圈；停留在大氣圈增加大氣C

13、O2的含量導(dǎo)致全球變暖CO2能夠有效吸收地面發(fā)射的長波輻射，造成溫室效應(yīng)使近地面大氣變暖 第三十一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月碳?xì)浠衔铮褐匾廴疚?，光化學(xué)煙霧的主要參與者已檢出的烷烴有100多種，其中直鏈烷烴最多（C1-37）大氣中的芳香烴有單環(huán)芳烴和多環(huán)芳烴（PAH）根據(jù)烴類化合物在光化學(xué)反應(yīng)中活性大小，分為甲烷和非甲烷烴（NMHC） 甲烷的來源、消除、濃度分布特征第三十二張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CH4有人為和天然來源 p39表2-2除燃燒和原油天然氣泄漏外，其它產(chǎn)生CH4的機制都是厭氧細(xì)菌的發(fā)酵作用反芻類動物水稻田是中國大氣中CH4的最大排放源，排

14、放量受多種因素影響 第三十三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CH4的消除 主要是通過與HO自由基反應(yīng)而被消除在大氣中的壽命約為11a少量（15%）會擴(kuò)散進(jìn)入平流層與氯原子反應(yīng)生成鹽酸，然后進(jìn)入對流層通過降水被消除 第三十四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CH4的濃度分布特征CH4濃度的季節(jié)變化主要受HO自由基（夏增冬減）控制夏低冬高CH4的排放源主要分布在北半球 p42圖2-20CH4的濃度雖然有季節(jié)和若干年的周期變化，但總體上逐年增加的趨勢是十分明顯的 第三十五張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月含鹵素化合物：主要指有機的鹵代烴和無機的氯化物、氟化物，其

15、中以有機鹵代烴對環(huán)境影響最為嚴(yán)重簡單鹵代烴、氟氯烴類常見為甲烷的衍生物，主要為天然來源（海洋），可與HO自由基反應(yīng)，可發(fā)生光解此外許多鹵代烴是重要的化學(xué)溶劑或有機合成工業(yè)重要的原料和中間體，主要來自于人為來源（生產(chǎn)和使用過程）第三十六張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月氟氯烴類（CFCs)：指同時含有元素氟和氯的烴類化合物，其中重要的是一氟三氯甲烷（CFC-11）和二氟二氯甲烷（CFC-12）來源：主要是通過生產(chǎn)和使用過程進(jìn)入大氣消除方式：性質(zhì)非常穩(wěn)定（不發(fā)生光解、很難被HO自由基氧化，不溶于水）,不易在對流層被去除，只可能擴(kuò)散進(jìn)入平流層危害：破壞臭氧層p46；導(dǎo)致溫室效應(yīng)（吸收紅外

16、線的能力比CO2強得多）p47第三十七張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月大氣中污染物遷移是指由污染源排放的污染物由于空氣運動（主要由溫度差異引起）使其傳輸和分散的過程使污染物濃度降低2.1 輻射逆溫層2.2 大氣穩(wěn)定度（自學(xué)）2.3 大氣污染數(shù)學(xué)模式（自學(xué)）2.4 影響大氣污染物遷移的因素第三十八張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月大氣垂直遞減率：隨高度升高氣溫的降低率 = -dT/dz T絕對溫度 K z高度輻射逆溫層：當(dāng)0時為逆溫氣層.輻射逆溫是地面因強烈輻射而冷卻降溫所形成.多發(fā)生在距地面100150m高度內(nèi).最有利的形成條件是平靜而晴朗的夜晚.第三十九張，PPT共

17、一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月影響大氣污染物遷移的因素：空氣的機械運動（風(fēng)和湍流）、天氣形勢和地理地勢（逆溫現(xiàn)象、局地環(huán)流）、污染源本身的特性風(fēng)和大氣湍流的影響天氣形勢和地理地勢的影響海陸風(fēng) 城郊風(fēng) 山谷風(fēng)第四十張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月污染物大氣中的擴(kuò)散取決于3個因素 風(fēng)使污染物向下風(fēng)向擴(kuò)散 湍流使污染物向各方向擴(kuò)散 濃度梯度使污染物發(fā)生質(zhì)量擴(kuò)散其中風(fēng)和湍流起主導(dǎo)作用第四十一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月氣塊作有規(guī)則運動時，其速度在 水平方向的分量風(fēng) 鉛直方向的分量鉛直速度 （系統(tǒng)性鉛直速度、對流）污染源可自排放源 向下風(fēng)向遷移稀釋 隨鉛直對流運動升到

18、高空擴(kuò)散第四十二張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月具有亂流特征的氣層稱為摩擦層/亂流混合層。亂流的起因： 動力亂流湍流：有規(guī)律水平運動 的氣流遇到起伏不平的 地形擾動所產(chǎn)生的 熱力亂流對流：地表面溫度與地表面 附近溫度不均一，近地面空 氣受熱膨脹上升，上面的冷 空氣下降從而形成污染物的分散取決于對流與湍流的混合程度第四十三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月天氣形勢：指大范圍氣壓分布的狀況 局部地區(qū)氣象條件總是受天氣形勢影響,不利的天氣形勢和地形特征結(jié)合在一起常使污染程度大大加重下沉逆溫：大氣壓分布不均造成氣流下沉運動，形成上熱下冷的逆溫現(xiàn)象 持續(xù)時間長、范圍分布廣、厚度

19、厚使污染物長時間積累在逆溫層不能擴(kuò)散第四十四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月局地環(huán)流：由于地形地面物理性質(zhì)的差異，造成熱狀況在水平方向上分布不均勻，在弱天氣系統(tǒng)條件下產(chǎn)生的海陸風(fēng)對空氣污染的作用： 海風(fēng)白天 海洋流向大陸 陸風(fēng)夜間 陸地流向海洋循環(huán)作用：積累達(dá)到較高濃度，提高下層上風(fēng)向濃度往返作用：海風(fēng)帶回陸地，形成逆溫頂蓋，造成封閉型和漫煙型污染第四十五張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月城郊風(fēng)對空氣污染的作用：城市熱島效應(yīng)：市區(qū)的溫度比郊區(qū)高城郊環(huán)流：城市熱島上暖而輕的空氣上升，四周郊區(qū)的冷空氣向城市流動而形成環(huán)流污染物聚積在城市上空形成煙幕，導(dǎo)致市區(qū)大氣污染加劇第

20、四十六張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月山谷風(fēng)對空氣污染的作用是山坡和谷地受熱不均而產(chǎn)生的局地環(huán)流 谷風(fēng)白天 谷底流向山坡 山風(fēng)夜間 山坡流向谷底山谷風(fēng)轉(zhuǎn)換往往造成嚴(yán)重空氣污染山區(qū)逆溫天數(shù)多、逆溫層厚、逆溫強度大、持續(xù)時間長第四十七張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月污染物轉(zhuǎn)化是指污染物在大氣中經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無毒化合物去除污染或毒性更大的二次污染物加重污染3.1 自由基化學(xué)基礎(chǔ)（自學(xué)）3.2 光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)3.3 大氣中重要自由基的來源3.4 氮氧化物的轉(zhuǎn)化3.5 碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化第四十八張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3.6 光化學(xué)煙霧（洛杉磯型煙霧

21、）3.7 硫氧化物轉(zhuǎn)化及硫酸煙霧型 污染3.8 酸性降水3.9 溫室氣體和溫室效應(yīng)3.10 臭氧層的形成與耗損第四十九張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)光化學(xué)反應(yīng)過程量子產(chǎn)率（自學(xué)）大氣中重要吸光物質(zhì)的光解第五十張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月光化學(xué)反應(yīng)：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)。初級過程：化學(xué)物種吸收光量子形成激發(fā)態(tài)物種次級過程：初級過程中反應(yīng)物、生成物之間進(jìn)一步發(fā)生的反應(yīng)。第五十一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月如：大氣中HCl的光化學(xué)反應(yīng)過程初級過程：次級過程：第五十二張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年

22、6月光化學(xué)第一定律：只有光子的能量大于化學(xué)鍵能時才能引起光解反應(yīng)；只有分子對某特定波長光有特征吸收光譜，才能產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)第二定律：分子吸收光的過程是單光子過程第五十三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月大氣中重要吸光物質(zhì)的光解O2、N2的光解 240nm 120nm第五十四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月O3的光解：平流層中O3的來源：三個粒子碰撞發(fā)生反應(yīng)消除O的主要過程 290nm第五十五張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月NO2 的光解：據(jù)稱是大氣中唯一已知O3的人為來源 420nm第五十六張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月HNO2的

23、光解：初級過程或次級過程 HNO3的光解： 300nm 120335nm第五十七張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月SO2 的光解： SO2的鍵能較大一般不發(fā)生光解，只能生成激發(fā)態(tài) 240400nmSO2*在污染大氣中可參與許多光化學(xué)反應(yīng)第五十八張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月甲醛的光解： 初級過程次級過程第五十九張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月對流層中由于有O2的存在，可進(jìn)一步反應(yīng)：醛類光解是大氣中過氧自由基的主要來源第六十張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月鹵代烴光解：對大氣污染化學(xué)作用最大 鹵代甲烷在近紫外光照射下光解如含有一種以上的鹵素則

24、斷裂最弱的鍵：CH3-FCH3-HCH3-ClCH3-BrCH3-I高能量短波長紫外光照射，可能斷裂2個鍵，應(yīng)斷2個最弱的鍵即使是最短波長光，3鍵斷裂也不常見p74第六十一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月大氣中重要自由基的來源 在自由基電子殼層的外層有一不成對電子，因而有很高活性，具有強氧化作用。以HO和HO2最為重要大氣中HO和HO2的含量大氣中HO和HO2的來源R 、RO 、RO2 等自由基的來源第六十二張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月大氣中HO和HO2的含量 自由基的日變化曲線顯示：它們的光化學(xué)生成產(chǎn)率白天高于夜間，峰值出現(xiàn)在陽光最強的時間，夏季高于冬季 第六

25、十三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月大氣中HO和HO2的來源清潔大氣：O3的光解是大氣中HO的主要來源第六十四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月污染大氣：HNO2和 H2O2的光解，其中 HNO2 的光解是污染大氣中HO 的主要來源。第六十五張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月HO2 的主要來源：大氣中醛的光解尤其是甲醛的光解是HO2的主要來源任何光解過程只要有H和HCO產(chǎn)生，就可與空氣中的氧結(jié)合生成HO2第六十六張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月亞硝酸酯和H2O2的光解作用也可導(dǎo)致HO2的生成第六十七張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6

26、月當(dāng)體系有CO存在時：第六十八張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月R存在量最多的是CH3 CH3 主要來源：乙醛和丙酮的光解，同時生成兩個羰基自由基第六十九張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月烷基R主要來源：O和HO與烴類發(fā)生H摘除反應(yīng)生成烷基自由基第七十張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月甲氧基CH3O 主要來源：甲基亞硝酸酯和甲基硝酸酯的光解產(chǎn)生甲氧基第七十一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月過氧烷基RO2 主要來源：烷基與空氣中的氧結(jié)合形成過氧烷基第七十二張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月氮氧化物的轉(zhuǎn)化 是大氣中主要的氣態(tài)污染物，溶于

27、水后可生成硝酸和亞硝酸。與其它污染物共存時在陽光照射下可發(fā)生光化學(xué)煙霧NOx和空氣混合體系的光化學(xué)反應(yīng)（自學(xué)）NOx的氣相轉(zhuǎn)化NOx的液相轉(zhuǎn)化（自學(xué)）第七十三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月NO的氧化： NO是燃燒過程中直接向大氣排放的污染物，可通過許多氧化過程氧化成NO2可被O3、RO2、HO、RO等自由基氧化第七十四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十五張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月NO2的轉(zhuǎn)化：比較重要的有與O3、HO、NO3等自由基反應(yīng)這是大氣中氣態(tài)硝酸的主要來源，同時也對酸雨和酸霧的形成起重要作用第七十六張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2

28、022年6月NO2與O3反應(yīng)此反應(yīng)在對流層中很重要，尤其在NO2與O3濃度較高時，是大氣中NO3的主要來源NO2與NO3反應(yīng)這是一個可逆反應(yīng)第七十七張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月過氧乙酰基硝酸酯（PAN） 是由乙?；cO2結(jié)合形成過氧乙酰基再與NO2化合生成的化合物，具熱不穩(wěn)定性第七十八張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化烷烴的反應(yīng)烯烴的反應(yīng)環(huán)烴的氧化（以氫原子摘除反應(yīng)為主）單環(huán)芳烴的反應(yīng)（加成反應(yīng)和氫原子摘除反應(yīng)）PAH的反應(yīng)（加成反應(yīng)和氫原子摘除反應(yīng)）醚、醇、酮、醛的反應(yīng)第七十九張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月烷烴的反應(yīng)：主要與大氣中

29、的HO和O發(fā)生氫原子摘除反應(yīng) 甲烷p84與NO3的反應(yīng)速率很慢，也是氫原子摘除反應(yīng)，是城市夜間硝酸的主要來源一般不與O3反應(yīng)第八十張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月烯烴的反應(yīng)：主要與大氣中的HO發(fā)生加成反應(yīng)CH2=CH2 + HO CH2CH2OH CH3CHCH2OHCH3CH=CH2 + HO CH3CHCH2 OH與HO發(fā)生氫原子摘除反應(yīng)CH3CH2CH=CH2 + HO CH3CHCH=CH2 + H2O第八十一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月烯烴與O3反應(yīng)速率慢，但O3在大氣中的濃度遠(yuǎn)高于HO，因而此反應(yīng)顯得很重要。機理為將O3加成到烯烴雙鍵上，形成臭氧化物

30、，再迅速分解為羰基化合物和二元自由基 O R1 R3 R1 O O R3O3 + C=C CC R2 R4 R2 R4 第八十二張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月光化學(xué)煙霧 (Photochemical Smog) 大氣中碳?xì)浠衔锖偷趸锏纫淮挝廴疚镌陉柟庹丈湎掳l(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二次污染物，這種由一、二次污染物的混合物（包括氣體污染物和氣溶膠）形成的煙霧污染現(xiàn)象光化學(xué)煙霧現(xiàn)象光化學(xué)煙霧形成的簡化機制（12個反應(yīng)）光化學(xué)煙霧的控制對策第八十三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月光化學(xué)煙霧的特征 蘭色煙霧，強氧化性，強刺激性，使大氣能見度降低，白天生成傍晚消失，高峰在中午

31、光化學(xué)煙霧的形成條件 大氣中有氮氧化合物和碳?xì)浠衔锎嬖冢髿鉂穸容^低，有強陽光照射光化學(xué)煙霧的日變化曲線煙霧箱模擬曲線氧化煙霧第八十四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十五張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十六張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十七張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月控制反應(yīng)活性高的有機物的排放 如碳?xì)浠衔锉夭豢缮俚慕M分?？刂品磻?yīng)活性高的有機物的排放能有效控制光化學(xué)煙霧的形成與發(fā)展控制臭氧的濃度 氮氧化物和碳?xì)浠锏捏w積分?jǐn)?shù)比值影響生成臭氧最大體積分?jǐn)?shù)及其生成速率第八十八張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月

32、硫氧化物的轉(zhuǎn)化及硫酸煙霧型污染二氧化硫的氣相氧化（SO2氧化成SO3隨后被水吸收形成硫酸，從而形成酸雨或硫酸煙霧或硫酸鹽氣溶膠） SO2的直接光氧化 SO2被自由基氧化二氧化硫的液相氧化硫酸煙霧型污染第八十九張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月SO2的直接光氧化1SO2為單重態(tài)，不穩(wěn)定，3SO2為三重態(tài)是大氣環(huán)境中重要的SO2物質(zhì)形態(tài)，能量較高的單重態(tài)分子躍遷到三重態(tài)或回到基態(tài)第九十張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月激發(fā)態(tài)的SO2主要以三重態(tài)存在，并進(jìn)一步反應(yīng)或第九十一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月SO2被自由基氧化SO2與HO的反應(yīng)第九十二張，PPT共一

33、百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月反應(yīng)中生成的HO2通過反應(yīng)使得HO又再生，上述氧化過程又循環(huán)進(jìn)行，其決定步驟為SO2和HO的反應(yīng)。第九十三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月與其他自由基的反應(yīng)（二元活性自由基）第九十四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月被氧原子氧化第九十五張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月硫酸煙霧型污染(Pollution of H2SO4 Smog)硫酸煙霧（倫敦型煙霧） 由于煤燃燒而排放出來的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒物所造成的大氣污染現(xiàn)象硫酸煙霧的形成條件 冬季，氣溫低，濕度高，日光弱的氣象條件SO2轉(zhuǎn)化為SO3的氧

34、化反應(yīng)主要靠霧滴中錳、鐵、氨的催化作用而加速硫酸煙霧是還原性混合物還原煙霧。第九十六張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十七張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月酸性降水(Acid Rain) 指通過降水將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程，最常見的就是酸雨，稱濕沉降。（氣流作用干沉降）降水的pH值（pH5.6） 未被污染的大氣中，可溶于水并含量較大的酸性氣體是CO2，如只把CO2作為影響天然水pH的因素，根據(jù)CO2與純水的平衡，計算得pH=5.6。第九十八張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月降水的pH的背景值 由于世界各地區(qū)自然條件不同會造成各地區(qū)降水pH不同。

35、把pH=5.0作為酸雨pH的界限更為確切。降水的化學(xué)組成 大氣中固定氣體成分、無機物、有機物、光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物、不溶物。降水中的離子成分第九十九張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月降水中最重要的離子成分：SO42-NO3-、Cl-、 NH4+、 Ca2+ 、H+在國外，硫酸和硝酸是降水酸度的主要貢獻(xiàn)者，兩者比例21；在我國，一般是硫酸型，SO42-含量約為NO3-的310倍降水中Ca2+ 離子提供了相當(dāng)大的中和能力第一百張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月酸雨的化學(xué)組成：陽離子：H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+、Mg2+ 陰離子：SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-

36、降水酸度主要是SO42-、Ca2+、NH4+3種離子相互作用而決定的酸雨區(qū)和非酸雨區(qū)陰離子（SO42-+NO3-）濃度相差不大，而陽離子（ Ca2+、NH4+K+）卻相差很大第一百零一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月表224 我國部分地區(qū)降水酸度和主要離子含量(mol/L) 項目重慶貴陽市區(qū)貴陽郊區(qū)北京市區(qū)PHH+SO42-NO3-Cl-NH4+Ca2+Na+K+Mg2+4.17314221.515.381.450.517.114.815.54.094.91739.58.963.374.59.89.521.74.718.641.715.65.126.122.58.24.96.76

37、.80.1613750.31571419214140第一百零二張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月表225 降水中離子濃度比較 注：本表摘自王曉蓉，1993。北京和天津城區(qū)數(shù)據(jù)平均值。重慶銅元局和貴陽噴水池數(shù)據(jù)平均值。地點 (Ca2+ + NH4+ +K+) (SO42- +NO3-)非酸雨（1981）酸 雨（1980）非酸雨(瑞典)酸 雨(瑞典)419.6209.68.744.39335.2329.53.323.26第一百零三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月影響酸雨形成的因素：酸性污染物的排放及其轉(zhuǎn)化條件 SO2污染嚴(yán)重則降水中SO42-濃度就高，降水pH就低;溫度高

38、濕度大利于SO2轉(zhuǎn)化大氣中的NH3 NH3是大氣中唯一的氣態(tài)堿，易溶于水與酸起中和作用，從而降低雨水的酸度；大氣中NH3主要來源于有機物分解和農(nóng)田施用的含氮肥料；酸雨區(qū)與非酸雨區(qū)NH3含量區(qū)別很明顯第一百零四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月顆粒物酸度及其緩沖能力 顆粒物主要來源于土地飛起的揚塵，酸堿度取決于土壤的性質(zhì)。對酸雨的作用一是所含金屬可催化SO2氧化成硫酸，二是對酸起中和作用天氣形勢的影響 氣象條件和地形有利擴(kuò)散，則大氣污染物濃度降低，酸雨就減弱，反之則加重第一百零五張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月溫室氣體和溫室效應(yīng)溫室效應(yīng) 大氣中的二氧化碳等氣體吸收了地面

39、輻射出來的紅外光，把能量截留于大氣之中，從而使大氣溫度升高溫室氣體：能夠引起溫室效應(yīng)的氣體CO2：主要來源于礦物燃料燃燒；在一年內(nèi)周期變化呈現(xiàn)夏季低冬季高的特征；人們對能源利用逐年增加和地球植被日趨減少，使得CO2濃度逐年上升第一百零六張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月痕量氣體也產(chǎn)生溫室效應(yīng) CH4、CO、O3、F11、F12、CCl4近百年來平均氣溫上升0.30.6，海平面上升1020cm氣溫變暖在全球有地域差異性，北半球溫室效應(yīng)更為嚴(yán)重第一百零七張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月臭氧層的形成與耗損臭氧層 存在于平流層中，距地面1050km范圍內(nèi)，濃度峰值在2025k

40、m；能吸收99%以上的紫外輻射，使生物免受紫外輻射的傷害臭氧層破壞的化學(xué)機理平流層中臭氧的來源O2的光解平流層中臭氧的消除途徑O3的光解、真正被清除的反應(yīng)第一百零八張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月平流層O2光解,臭氧層形成： 243nm臭氧層的消除臭氧的光解真正被清除，包括NOx、HOx、ClOx等對臭氧的破壞第一百零九張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1 大氣顆粒物的來源與消除4.2 大氣顆粒物的粒徑分布4.3 大氣顆粒物的化學(xué)組成4.4 大氣顆粒物來源的識別（自學(xué)）4.5 大氣顆粒物中的PM2.5第一百一十張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月大氣顆粒

41、物： 大氣是由各種固體或液體微粒均勻分散在空氣中形成一個龐大的分散體系氣溶膠體系。氣溶膠體系中分散的各種粒子稱為大氣顆粒物。是大氣的一個組分，參與大氣降水過程第一百一十一張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一次顆粒物：直接由污染源排放的二次顆粒物：某些污染物組分之間或組分與大氣成分發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的按大小和成因可分為：粉塵、煙、灰、霧、靄、煙塵、煙霧等第一百一十二張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月大氣顆粒物的來源天然來源 地面揚塵、火山灰、森林燃燒物、植物花粉等人為來源： 燃料燃燒的煤煙灰飛、汽車排放的含鉛化合物、硫酸鹽粒子等大氣顆粒物的消除：干沉降、濕沉降第一百一十三張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月干沉降去除量約占總量的1020% 在重力作用下或與其它物體碰撞后沉降。其機制一是重力使其降落；二是粒徑小于0.1um的顆?？坎祭蔬\動擴(kuò)散，凝聚成較大顆粒再通過大氣湍流擴(kuò)散到地面或碰撞而去除第一百一十四張，PPT共一百二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月濕沉降去除量約占總量的8090% 通過降雨、雪等使顆粒物從大氣中去除，有效方法。其機制一是雨除即顆粒物形成凝結(jié)核再增大為雨滴降落到地面；二是沖刷即顆粒物與雨滴發(fā)生碰撞或擴(kuò)散、吸附而去除不論雨除或沖刷，對半徑為2um左右的顆粒物都沒有