大氣環(huán)境化學(xué)地球夢幻島風(fēng)景版

2023/9/211:281第一節(jié)大氣的組成及其主要污染物Contents

大氣的主要成分

One大氣層的結(jié)構(gòu)

Two大氣中的主要污染物

Three2023/9/211:282一、大氣的主要成分N2O2Ar&CO2H2O稀有氣體大氣固體懸浮物0%20%40%60%80%100%78.09%20.95%0.943%+0.0314%0.1~0.5%~0%降塵(大于10um)、飄塵(小于10um)2023/9/211:283第一節(jié)大氣的組成及其主要污染物Contents

大氣的主要成分

One大氣層的結(jié)構(gòu)

Two大氣中的主要污染物

Three2023/9/211:284二、大氣層的結(jié)構(gòu)對流層：是大氣的底層，其平均厚度為12km。該層內(nèi)氣溫隨高度的增加而降低，空氣垂直對流運動強烈，污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程也主要發(fā)生在對流層。原因如下：從污染源排放出來的污染物幾乎都直接進入對流層；該層內(nèi)含有全部大氣質(zhì)量3/4的大氣和幾乎所有的水汽、空氣的運動；該層有風(fēng)、雨、雷電和冷暖轉(zhuǎn)變等天氣現(xiàn)象。對流層頂部溫度低，水汽變冰，防止氫的逸失。2023/9/211:285二、大氣層的結(jié)構(gòu)很適合高空飛行？

空氣主要做水平運動，對流微弱，氣流平穩(wěn)，幾乎沒有水蒸氣和塵埃，透明度好，極少云雨等天氣現(xiàn)象，因此，超高速飛機多在平流層底部飛行，既平穩(wěn)又安全。

平流層：位于對流層之上，無對流；空氣稀薄，水汽、塵埃甚微；在30km以下的低層，氣溫隨著高度的增加保持不變，從30-50km，有臭氧層。高層臭氧優(yōu)先吸收紫外輻射而使得溫度增加。該層內(nèi)氣體狀態(tài)非常穩(wěn)定。污染物進入平流層后，它會由此而形成一薄層，使污染物遍布全球。2023/9/211:286二、大氣層的結(jié)構(gòu)中間層：臭氧層消失，氣溫隨高度增加而降低，頂部可達-92℃左右。對流運動非常激烈。熱層（電離層）：氣溫隨高度的增加而迅速上升，紫外線絕大部分被吸收。2023/9/211:287第一節(jié)大氣的組成及其主要污染物Contents

大氣的主要成分

One大氣層的結(jié)構(gòu)

Two大氣中的主要污染物

Three2023/9/211:288三、大氣中的主要污染物一次污染物：指直接從污染源排放的污染物質(zhì)，如CO、SO2等；二次污染物：指由一次污染物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成的污染物質(zhì)，如O3、硫酸鹽顆粒物等；大氣污染物按照化學(xué)組成還可以分為：

含硫化合物

sulfurcontainingcompounds

含氮化合物

nitrogencontainingcompounds

含碳化合物

carboncontainingcompounds

含鹵素化合物

halogencontainingcompounds2023/9/211:289大氣中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)、二甲基硫(CH3)2S、硫化氫(H2S)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、硫酸(H2SO4)、亞硫酸鹽(MSO3)和硫酸鹽(MSO4)等。（1）二氧化硫（sulfurdioxide,SO2）I.SO2的危害：刺激性氣體,呼吸道危害；植物危害；酸雨II.SO2的來源與消除：有60％來自煤的燃燒，30％左右來自石油燃燒和煉制過程；有50%會轉(zhuǎn)化形成硫酸或硫酸根，另外50%可以通過干濕沉降從大氣中被消除。III.SO2的濃度特征：本底濃度一般在0.2～10μL/m3之間，停留時間<3～6.5天。2023/9/211:28102023/9/211:2811西安地區(qū)SO2的質(zhì)量濃度是變化曲線早、晚SO2排放量大，且逆溫層低，空氣穩(wěn)定，排放的SO2不易擴散。影響因素包括：高度、污染源位置與風(fēng)向、風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度、低層逆溫、湍流為什么說：早晚不宜進行室外活動？2023/9/211:2812大氣中存在的含量比較高的氮的氧化物主要包括氧化亞氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。其中氧化亞氮（N2O）是低層大氣中含量最高的含氮化合物，其主要來自于天然源、即由土壤中硝酸鹽（NO3-）經(jīng)細菌的脫氮作用而產(chǎn)生：由于在低層大氣中N2O非常穩(wěn)定，是停留時間最長的氮的氧化物，一般認為其沒有明顯的污染效應(yīng)。主要討論一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），用通式NOx表示。2023/9/211:2813NO和NO2是大氣中主要的含氮污染物，它們的人為來源主要是燃料的燃燒。一般有2/3來自汽車等流動源的排放，1/3來自固定源的排放。NO占90％以上；NO2占0.5％到10％。NOx最終將轉(zhuǎn)化為硝酸和硝酸鹽微粒經(jīng)濕沉降和干沉降從大氣中去除。其中濕沉降是最主要的消除方式。（1）NOx的來源與消除2023/9/211:2814aNO的生物化學(xué)活性和毒性都不如NO2，可與血紅蛋白結(jié)合，并減弱血液的輸氧能力bNO2使肺部損傷c

植物毒性dNOx是導(dǎo)致大氣光化學(xué)污染的重要污染物質(zhì)（2）NOx的危害2023/9/211:2815（1）一氧化碳CO是一種毒性極強、無色、無味的氣體I.CO的人為來源：燃料不完全燃燒，CO氧化為CO2的速率極慢，80％是由汽車排放出來的，家庭爐灶、工業(yè)燃煤鍋爐、煤氣加工等工業(yè)過程也排放大量的CO。II.CO的天然來源：主要包括甲烷的轉(zhuǎn)化、海水中的CO的揮發(fā)、植物的排放以及森林火災(zāi)和農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒。其中以甲烷的轉(zhuǎn)化最為重要。CH4經(jīng)HO·自由基氧化可形成CO2023/9/211:2816III.CO的去除①土壤吸收：細菌能將CO代謝為CO2和CH4·②與HO自由基的反應(yīng)，該途徑可去除大氣中約50％的COIV.CO的停留時間及濃度分布：約0.4年V.CO的危害：使人體缺氧窒息；參與光化學(xué)煙霧，適量CO的存在可以促進NO向NO2的轉(zhuǎn)化，從而促進了臭氧的積累。······2023/9/211:2817

CO本身也是一種溫室氣體，可以導(dǎo)致溫室效應(yīng)；大氣中CO的增加，將導(dǎo)致大氣中HO自由基減少，這使得可與HO自由基反應(yīng)的物種如甲烷得以積聚。甲烷是一種溫室氣體，可吸收太陽光譜的紅外部分。因此，一氧化碳還可以通過消耗HO自由基使甲烷積累而間接的導(dǎo)致溫室效應(yīng)的發(fā)生。2023/9/211:2818（2）二氧化碳CO2是一種無毒、無味的氣體，對人體沒有顯著的危害作用。溫室氣體。I.CO2的來源：大氣中CO2的來源也包括人為來源和天然來源兩種。

CO2的人為來源主要是來自于礦物燃料的燃燒過程。

CO2的天然來源主要包括：海洋脫氣、甲烷轉(zhuǎn)化、動植物呼吸和腐敗作用以及燃燒作用。2023/9/211:2819II.CO2的環(huán)境濃度的環(huán)境濃度人類的許多活動都直接將大量的CO2排放到大氣中；同時，由于人類大量砍伐森林、毀滅草原，使地球表面的植被日趨減少，以致減少了整個植物界從大氣中吸收CO2的數(shù)量的數(shù)量。過去250年來大氣中CO2體積分數(shù)的變化60年代:0.8mL/m3

80年代的:1.6mL/m32023/9/211:2820III.

CO2的危害溫室效應(yīng)：CO2分子對可見光幾乎完全透過，但是對紅外熱輻射，特別是波長在12～18μm范圍內(nèi)的紅外熱輻射，則是一個很強的吸收體，因此低層大氣中的CO2能夠有效地吸收地面發(fā)射的長波輻射，造成溫室效應(yīng)，使近地面大氣變曖。2023/9/211:2821（3）碳氫化合物

碳氫化合物是大氣中的重要污染物。大氣中以氣態(tài)存在的碳氫化合物的碳原子數(shù)主要在1至10之間，包括可揮發(fā)性的所有烴類。它們是形成光化學(xué)煙霧的主要參與者。其他碳氫化合物大部分以氣溶膠形式存在于大氣中。

烷烴；烯烴；芳香烴人們常常根據(jù)烴類化合物在光化學(xué)反應(yīng)過程中活性的大小，把烴類化合物區(qū)分為甲烷（CH4）和非甲烷烴（NMHC）兩類。2023/9/211:2822I.甲烷methane

甲烷是無色氣體、性質(zhì)穩(wěn)定。它在大氣中的濃度僅次于二氧化碳，大氣中的碳氫化合物有80～85%是甲烷。甲烷是一種重要的溫室氣體，可以吸收波長為7.7μm的紅外輻射，將輻射轉(zhuǎn)化為熱量，影響地表溫度。每個CH4分子導(dǎo)致溫室效應(yīng)的能力比CO2分子大20倍；而且，目前甲烷以每年1%的速率增加，增加速度之快在其他溫室氣體中是少見的。2023/9/211:2823（a）大氣中CH4的來源天然源：CH4主要是由厭氧細菌的發(fā)酵過程。如沼澤、泥塘、濕凍土帶、海洋微生物等產(chǎn)生。人為源：化石燃料（煤、石油、天然汽）、反芻類家畜、水田、生物質(zhì)燃燒、廢棄物填埋、動物排泄物、下水道處理。中國是一個農(nóng)業(yè)大國，其水稻田面積約占全球水稻田面積的1/3。因而水稻田成為中國大氣中甲烷的最大的排放源。（b）大氣中CH4的消除

甲烷在大氣中主要是通過與HO自由基反應(yīng)被消除：

CH4在大氣中的壽命約為11年。近200年來大氣中甲烷濃度的增加，70％是由于直接排放的結(jié)果，30％則是由于大氣中HO自由基濃度的下降所造成的。···2023/9/211:2824II.非甲烷烴（non－methanehydrocarbons，NMHC）全球大氣中非甲烷烴的來源包括煤、石油和植物等。非甲烷烴的種類很多，因來源而異。（a）天然來源產(chǎn)生的非甲烷烴①植被最重要，其他天然來源則包括微生物、森林火災(zāi)、動物排泄物及火山噴發(fā)。②乙烯萜烯類化合物約占非甲烷烴總量的65％2023/9/211:2825（b）非甲烷烴的人為來源①汽油燃燒②焚燒③溶劑蒸發(fā)④石油蒸發(fā)和運輸損耗⑤廢物提煉以上五種來源產(chǎn)生的非甲烷烴的數(shù)量約占碳氫化合物人為來源的95.8％（c）非甲烷烴的去除途徑大氣中的非甲烷烴可通過化學(xué)反應(yīng)或轉(zhuǎn)化生成有機氣溶膠而去除。非甲烷烴在大氣中最主要的化學(xué)反應(yīng)是與HO自由基的反應(yīng)。2023/9/211:2826（1）簡單的鹵代烴如甲基氯(CH3)Cl、甲基溴(CH3)Br和甲基碘(CH3)I。它們主要由天然過程產(chǎn)生，主要來自于海洋。CH3Cl和和CH3Br壽命較長，可以擴散進入平流層。而CH3I在對流層大氣中，主要是在太陽光作用下發(fā)生光解，產(chǎn)生原子碘：該反應(yīng)使得CH3I在大氣中的壽命僅約8天?！?023/9/211:2827許多鹵代烴是重要的化學(xué)溶劑，也是有機合成工業(yè)的重要的原料和中間體，因此，三氯甲烷(CHCl3)、三氯乙烷(CH3CCl3)、四氯化碳(CCl4)和氯乙烯(C2H3Cl)等可通過生產(chǎn)和使用過程揮發(fā)進入大氣，成為大氣中常見的污染物。它們主要是來自于人為來源。在對流層中，三氯甲烷和氯乙烯等可通過與HO自由基反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為HCl，然后經(jīng)降水而被去除。如：2023/9/211:2828（2）氟氯烴類一氟三氯甲烷(CFCl3，CFC-11或F-11)二氟二氯甲烷(CF2Cl2，CFC-12或F-12)

它們可以用做致冷劑，氣溶膠噴霧劑，電子工業(yè)的溶劑，制造塑料的泡沫發(fā)生劑和消防滅火劑等。2023/9/211:2829II.消除方式氟氯烴類化合物在對流層大氣中性質(zhì)非常穩(wěn)定。①由于它們能透過波長大于290nm的輻射，故在對流層大氣中不發(fā)生光解反應(yīng)；②由于氟氯烴類化合物與HO的反應(yīng)為強吸熱反應(yīng)，很難被HO氧化；③氟氯烴類化合物不溶于水，不容易被降水所清除。④有證據(jù)表明，海洋也不是氟氯烴類化合物的歸宿。因此，它們最可能的消除途徑就是擴散進入平流層。2023/9/211:2830III.危害進入到平流層的氟氯烴類化合物，在平流層強烈的紫外線作用下，會發(fā)生下面的反應(yīng)：每放出1個氯原子就可以和105個臭氧分子發(fā)生反應(yīng)。而在烷烴分子中尚有H未被取代的氟氯烴類化合物，壽命要短得多。這是因為含H的鹵代烴在對流層大氣中能與HO發(fā)生反應(yīng)：該反應(yīng)導(dǎo)致了的壽命約為22年?！ぁぁぁぁぁ?023/9/211:2831氟氯烴類化合物也是溫室氣體，特別是CFC-11和CFC-12，它們吸收紅外線的能力比CO2要強得多。大氣中每增加一個氟氯烴類化合物的分子，就相當(dāng)于增加了104個CO2分子。因此，氟氯烴類化合物既可以破壞臭氧層也可以導(dǎo)致溫室效應(yīng)。2023/9/211:2832輻射逆溫層大氣穩(wěn)定度自學(xué)了解大氣污染數(shù)學(xué)模式自學(xué)了解影響大氣污染物遷移的因素第二節(jié)大氣中污染物的遷移一二三四2023/9/211:2833一）輻射逆溫層(temperatureinversion)對流層大氣的重要熱源是來地面的長波輻射，故離地面越近氣溫越高；離地面越遠氣溫越低。隨高度升高氣溫的降低率稱為大氣垂直遞減率：ΓGamma（大寫Γ，小寫γ），是第三個希臘字母。

在對流層中，dT/dz<0，Γ=0.6K/100m，即每升高100m氣溫降低0.6℃當(dāng)Г>0時，為正常狀態(tài)；當(dāng)Г=0時，為等溫氣層；當(dāng)Г<0時，為逆溫氣層。2023/9/211:2834Aqua衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀拍攝于2009年10月28日。地點在華北地圖上空。圖中華北地區(qū)上空有厚厚的云層，那是被稱之為逆溫的現(xiàn)象。2023/9/211:2835逆溫現(xiàn)象逆溫是環(huán)境中很重要的大氣現(xiàn)象，許多嚴重的污染事件都與之有關(guān)。a.常發(fā)生在較低氣層中；b.氣層穩(wěn)定性強，阻礙大氣作垂直運動；c.不利于大氣中污染物的擴散，導(dǎo)致排放的氣體污染物累積并產(chǎn)生污染事故。2023/9/211:2836亂流逆溫下沉逆溫鋒面逆溫近地面層的逆溫自由大氣的逆溫動力學(xué)條件名稱區(qū)別

根據(jù)逆溫形成的過程不同，可分為兩種：輻射逆溫平流逆溫融雪逆溫地形逆溫?zé)崃W(xué)條件逆溫現(xiàn)象的種類及原因2023/9/211:2837a輻射逆溫，晴朗無風(fēng)的夜晚，地面輻射減弱，地面大氣迅速冷卻，上層大氣降溫較慢，形成逆溫；2023/9/211:283812月6日，哈爾濱松花江畔籠罩在大霧中

當(dāng)日，冰城哈爾濱市由于輻射降溫，形成大氣逆溫層，導(dǎo)致地面水氣和煙塵顆粒難以擴散，形成煙霧天氣。

2023/9/211:2839阿佤山位于云南省思茅市西盟縣，云海是西盟縣阿佤山獨特的自然景觀。冬春時分，阿佤山夜間輻射強烈，低海拔河谷的暖氣與高海拔沿山下滑的冷空氣相遇，導(dǎo)致了逆溫層以下形成了厚厚的云海，覆蓋著幽靜的山谷。太陽出來后，云海變得絢麗迷人。中午時分，氣溫升高，這時云層開始急劇地翻滾、奔涌、群山、云海忽隱忽現(xiàn)，千萬景象為一體。阿佤山云海自午夜形成一直到次日11時以后，才漸漸消散。一些峰尖刺破云層，突兀矗立于蒼穹，像春筍出土，一個個小山帽游離于云海半截的山腰，偈舢板，蕩漾于云海波濤之中。2023/9/211:2840b平流逆溫，當(dāng)暖空氣水平移動到冷卻的地面、水面或氣層之上時，底層空氣因受下墊面的影響而迅速降溫，上層空氣因距離較遠，降溫較慢，于是產(chǎn)生逆溫。冬半年，沿海地區(qū)，海陸溫差顯著，當(dāng)海上暖空氣流到大陸上時，常常出現(xiàn)平流逆溫。c地形逆溫，山谷盆地中，晚上較重的冷空氣，沿山坡流動，聚集在谷底，由此形成下部冷、上部暖。另外還有融雪逆溫、下沉逆溫、鋒面逆溫等。

20世紀世界6起嚴重的大氣污染事件都與逆溫有關(guān)，比如多諾拉事件、倫敦?zé)熿F事件、洛杉磯光化學(xué)煙霧事件等。2023/9/211:2841逆溫現(xiàn)象的利與弊利：①可以抑制沙塵暴的發(fā)生，因為沙塵暴發(fā)生的條件是大風(fēng)、沙塵、強對流運動。②逆溫出現(xiàn)在高空，對飛機的飛行極為有利。因為飛機在飛行中不會有大的顛簸，飛行平穩(wěn)。同時，萬里晴空提高了能見度，使飛行更加安全。2.弊：①不利于大氣污染物的擴散，對空氣質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。②阻礙空氣的垂直對流運動，妨礙煙塵、污染物、水汽凝結(jié)物的擴散，有利于霧的形成并使能見度變差，使大氣污染更為嚴重。2023/9/211:2842四）影響大氣污染物遷移的因素1、風(fēng)和大氣湍流的影響污染物在大氣中的擴散取決于三個因素。

風(fēng)—使污染物向下風(fēng)向擴散；

湍流—使污染物向各個方向擴散；

濃度梯度—使污染物發(fā)生質(zhì)量擴散。其中風(fēng)和湍流起主導(dǎo)作用。2023/9/211:28432、天氣形勢和地理形勢的影響

天氣形勢是指大范圍氣壓分布的狀況。局部地區(qū)的擴散條件與大氣氣壓分布有關(guān)。例如，由于大氣壓分布不均，在高壓區(qū)里存在下沉氣流，于是形成逆溫現(xiàn)象，不利于污染物擴散。世界上一些大的污染大多在這種天氣下形成的。3、地理地勢的影響由于不同地形地面之間的物理性質(zhì)之間的差異，從而引起熱狀況在水平方向上的不均勻。這種熱力差異在弱的天氣系統(tǒng)條件下就能產(chǎn)生局部環(huán)流。例如，陸海風(fēng)、城郊風(fēng)、山谷風(fēng)。2023/9/211:2844海陸風(fēng)產(chǎn)生原理圖2023/9/211:2845城郊風(fēng)產(chǎn)生原理圖2023/9/211:2846山谷風(fēng)產(chǎn)生原理圖2023/9/211:2847第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化

遷移過程只是使污染物在大氣中的空間分布發(fā)生了變化，而它們的化學(xué)組成不變。污染物的轉(zhuǎn)化，是污染物在大氣中經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)(如光解、氧化還原、酸堿中和等反應(yīng))，轉(zhuǎn)化為無毒化合物，從而去除了污染，或者轉(zhuǎn)化成為毒性更大的二次污染物，加重了污染。2023/9/211:2848一、自由基化學(xué)基礎(chǔ)二、光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)三、大氣中重要自由基來源四、氮氧化物的轉(zhuǎn)化五、碳氫化合物的轉(zhuǎn)化六、光化學(xué)煙霧七、硫氧化物的轉(zhuǎn)化及硫酸煙霧型污染八、酸性降水九、溫室效應(yīng)十、臭氧層的形成與損耗Contents2023/9/211:2849一、自由基化學(xué)基礎(chǔ)ChemicalfoundationforfreeradicalsChemicalradicals自由基也稱游離基，是指由于共價鍵均裂而生成的帶有未成對電子的碎片。大氣中常見的自由基如HO?、HO2?、RO?、RO2?、RC(O)O2?等都是非?；顫姷?，他們的存在時間很短，一般只有幾分之一秒。生物體系主要遇到的是氧自由基，例如超氧陰離子自由基、羥自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上過氧化氫、單線態(tài)氧和臭氧，通稱活性氧。自由基對人體的損害主要有三個方面：一、使細胞膜被破壞；二、使血清抗蛋白酶失去活性；三、損傷基因?qū)е录毎儺惖某霈F(xiàn)和蓄積。

2023/9/211:28501自由基的產(chǎn)生方法(途徑)熱裂解法、光解法、氧化還原法、電解法和誘導(dǎo)分解法等。在大氣化學(xué)中，有機化合物的光解是產(chǎn)生自由基的最重要的方法。許多物質(zhì)在波長適當(dāng)?shù)淖贤饩€或可見光的照射下，都可以發(fā)生鍵的均裂，生成自由基，如：2023/9/211:28512.自由基的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系（1）自由基的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性I.R—H鍵的離解能（D值）越大，R?越不穩(wěn)定II.碳原子取代烷基越多越穩(wěn)定III.共軛增加穩(wěn)定性IV.不飽和碳自由基穩(wěn)定性小于飽和碳2023/9/211:2852（2）自由基的結(jié)構(gòu)和活性鹵原子奪氫的活性是：F?>Cl?>Br?

伯<仲<叔，取代活性增加2023/9/211:28533.自由基反應(yīng)（1）自由基反應(yīng)的分類自由基反應(yīng)、自由基—分子相互作用、自由基—自由基A.自由基反應(yīng)：自由基不穩(wěn)定，發(fā)生碎裂或重排B.自由基—分子相互作用：一是加成反應(yīng)，一是取代反應(yīng)。2023/9/211:2854C自由基—自由基HO·+HO·H2O2(兩個相同的自由基結(jié)合)2HO·+2HO2·2H2O2+O2(兩個不同的自由基結(jié)合)（2）自由基鏈反應(yīng)2023/9/211:2855

初級過程：

化學(xué)物種吸收光量子形成激發(fā)態(tài)物種：

A+hn→A*1．光化學(xué)反應(yīng)過程分子、原子、自由基或離子吸收光子而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)稱光化學(xué)反應(yīng)。分為兩個過程。光解過程：A*→B1+B2+…(1)

直接反應(yīng)：A*+B→C1+C2+…(2)

輻射躍遷：A*→A+hn(熒光、磷光)(3)

無輻射躍遷(碰撞失活)：A*+M→A+M(4)二、光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)隨后，激發(fā)態(tài)A＊可能發(fā)生如下幾種反應(yīng)：2023/9/211:2856次級過程:

初級過程中反應(yīng)物與生成物之間進一步發(fā)生的反應(yīng)，如大氣中HCl的光化學(xué)反應(yīng)過程：

HCl+hn→H·+Cl·

（初級過程）

H·+HCl→H2+Cl·

（次級過程）

Cl·+Cl·→Cl2對于大氣環(huán)境化學(xué)來說，光化學(xué)過程最重要的是受激分子會在激發(fā)態(tài)通過反應(yīng)而產(chǎn)生新的物種。2023/9/211:2857大氣光化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律

光化學(xué)第一定律當(dāng)激發(fā)態(tài)分子的能量足夠使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂，即光子的能量大于化學(xué)鍵時才能引起光離解反應(yīng)。

其次，為使分子產(chǎn)生有效的光化學(xué)反應(yīng)，光還必須被所作用的分子吸收，即分子對某特定波長的光要有特征吸收光譜，才能產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)。2023/9/211:2858光化學(xué)第二定律光被分子吸收的過程是單光子過程，由于電子激發(fā)態(tài)分子的壽命<10-8s，在如此短的時間內(nèi)，輻射強度比較弱的情況下，只可能是單光子過程，再吸收第二個光子的幾率很小。對于大氣污染化學(xué)來說，反應(yīng)大都發(fā)生在對流層，只涉及太陽光，符合光化學(xué)第二定律。2023/9/211:2859光量子能量與化學(xué)鍵之間的關(guān)系根據(jù)Einstein公式，

E=hn=hc/l若一個分子吸收一個光量子，則一摩爾分子吸收的總能量為：

E=N0hn=N0hc/l

式中：c為光速，其他為常數(shù)代入上式得：

E=119.62×106/l2023/9/211:2860

若λ=300nm，E=398.7kJ/mol；

λ=700nm，E=170.9kJ/mol。一般化學(xué)鍵的鍵能大于167.4kJ/mol，因此波長大于700nm的光就不能引起光化學(xué)反應(yīng)。E=119.62×106/l2023/9/211:28613．大氣中重要吸光物質(zhì)的光離解2023/9/211:2862(1)O2、N2的光離解

氧分子的鍵能為493.8kJ/mol，l<240nm的紫外光可以引起氧的光解。120nm以下的紫外光在上層大氣中被N2吸收，

N2鍵能較大，為939.4kJ/mol，對應(yīng)的光波長為127nm。吸收波長低于120nm的紫外光后解離。

N2的光離解限于臭氧層以上。2023/9/211:2863

O3的鍵能為101.2kJ/mol，離解能很低，在紫外光和可見光范圍內(nèi)均有吸收，主要吸收來自波長小于290nm的紫外光，最強吸收在254nm。而較長波長的紫外線則有可能透過臭氧層進入大氣的對流層以至地面。(2)O3的光解反應(yīng)：該反應(yīng)是平流層中O3主要來源，也是O消除的主要過程。2023/9/211:2864（3）NO2的光離解NO2的鍵能為300.5kJ/mol，在大氣中活潑，易參加許多光化學(xué)反應(yīng)，是城市大氣中重要的吸光物質(zhì)。在低層大氣中可以吸收全部來自太陽的紫外光和部分可見光。據(jù)稱是大氣中唯一已知O3的人為來源。2023/9/211:2865(4)HNO2、HNO3的光解

亞硝酸

HO-NO間鍵能為

201.1kJ/mol，H-ONO間鍵能為324.0kJ/mol，HNO2對200-400nm的光有吸收：HNO2的光解是大氣中HO·的重要來源之一。2023/9/211:2866

HNO3的HO-NO2間鍵能為199.4kJ/mol,對120-335nm的輻射有不同的吸收，其光解機理是：若有COHO?+CO+→CO2+H?H?+O2+M→HO2?（過氧氫基）+M2HO2?→H2O2+O22023/9/211:2867(5)SO2對光的吸收

SO2的鍵能為545.1kJ/mol，吸收光譜中呈現(xiàn)三條吸收帶，鍵能大，240-400nm的光不能使其離解，只能生成激發(fā)態(tài)：SO2吸收光譜(HeichlenJ,1976)2023/9/211:2868(6)甲醛的光離解

HCHO中H-CHO的鍵能為356.5kJ/mol，它對240–360nm范圍內(nèi)的光有吸收，吸光后的光解反應(yīng)為：對流層中，初級反應(yīng)生成的H?自由基很快與O2反應(yīng)生成HO2?

醛類光解是過氧自由基的主要來源。其它醛類，乙醛光解：CH3CHO+hν→H?+CH3CO?H?+O2→HO2?2023/9/211:2869（7）鹵代烴CH3X的光解

鹵代甲烷的光解，對大氣污染作用最大，CH3X光解的初級過程如下：如果有一種以上的鹵素，則斷裂的是最弱的鍵。

CH3-F>CH3-H>CH3-Cl>CH3-Br>CH3-I

強→弱CFCl3(氟里昂-11)的光解：175nm≤l≤220nm反應(yīng)a、b是鏈鎖反應(yīng)，循環(huán)進行的結(jié)果是1個?Cl原子可以消耗10萬個O3分子，結(jié)果使臭氧層遭到破壞。2023/9/211:2870三、大氣中重要自由基來源自由基反應(yīng)是大氣化學(xué)反應(yīng)過程中的核心反應(yīng)。光化學(xué)煙霧的形成，酸雨前體物的氧化，臭氧層破壞等都與此有關(guān)；許多對流層中有機污染物的降解也與此有關(guān)。大氣中存在的重要自由基有HO?、HO2?、R?（烷基）、RO?（烷氧基）和RO2?（過氧烷基）等。其中以HO?和HO2?更為重要。1、HO?和HO2?濃度分布2、HO?和HO2?來源3、R?、RO?、RO2?來源2023/9/211:28711、HO?和HO2?濃度分布A、HO?最高濃度出現(xiàn)在熱帶B、兩個半球之間HO?分布不對稱C、光化學(xué)生成產(chǎn)率白天高于夜間，峰值出現(xiàn)在陽光最強時，夏季高于冬季夏季高于冬季

HO?自由基是迄今為止發(fā)現(xiàn)的氧化能力最強的化學(xué)物種，能使幾乎所有的有機物氧化，它與有機物反應(yīng)的速率常數(shù)比O3大幾個數(shù)量級。?2023/9/211:28722、HO·和HO2·自由基的來源

HO?是大氣中最重要的自由基，在大氣化學(xué)反應(yīng)過程中HO?是十分活潑的氧化劑。如HO?與SO2、NO2的均相氧化生成HOSO2和HONO2是造成環(huán)境酸化的重要原因之一。HO?自由基的來源：清潔空氣中O3的光離解是大氣中HO·的主要來源：污染大氣中，HNO2和H2O2的光離解：其中HNO2的光離解是污染大氣中HO·的重要來源。2023/9/211:2873源于醛的光解尤其是甲醛的光解。大氣中HO2·的主要來源：任何反應(yīng)只要能生成H?或HCO?自由基，就是HO2?的來源。其他醛類在大氣中濃度較低，光解作用不如甲醛重要。亞硝酸脂的光解作用：2023/9/211:2874當(dāng)有CO存在時H2O2的光解作用：2023/9/211:2875甲基自由基：乙醛和丙酮的光解，生成大氣中含量最多的甲基，同時生成兩個羰基自由基。3、R·、RO·、RO2·等自由基的來源烷基自由基：O?和HO?與烴類發(fā)生H摘除反應(yīng)生成烷基自由基。甲氧基自由基：甲基亞硝酸酯和甲基硝酸酯的光解產(chǎn)生甲氧基。2023/9/211:2876過氧烷基：烷基自由基與空氣中的氧結(jié)合形成過氧烷基。a,大氣中的自由基各有其形成的途徑，同時又可以通過多種反應(yīng)而消除。b,雖然它們壽命很短，由于形成反應(yīng)和消除構(gòu)成了循環(huán)，使它們作為中間體在大氣中保持一定的濃度。c,盡管自由基的濃度很小(一般是10-7mL/m3數(shù)量級)，然而卻是大氣中的高活性組分，在大氣污染化學(xué)中占有重要地位。2023/9/211:28771．氮氧化物的來源大氣中氮氧化物主要包括NO和NO2等，常用NOX表示。

NOx的人為來源主要是礦物燃料的燃燒、汽車尾氣和固定的排放源等。氮氧化合物與其他污染物共存時，在陽光照射下可發(fā)生光化學(xué)煙霧。四、氮氧化物的轉(zhuǎn)化2．氮氧化物的氣相轉(zhuǎn)化

NO的氧化化

NO是燃燒過程中直接向大氣排放的污染物。在空氣中可被許多氧化劑氧化，如：·2023/9/211:28782023/9/211:2879

NO2的轉(zhuǎn)化

NO2是大氣主要污染物之一，也是大氣中O3的人為來源。這是污染大氣中氣態(tài)HNO3的主要來源，同時也對酸雨和酸霧的形成起重要作用。氣態(tài)HNO3濕沉降是其在大氣中去除的主要過程。NO2在陽光下與HO?反應(yīng)：2023/9/211:2880對流層中，NO2和O3濃度較高時，此反應(yīng)是大氣中NO3的主要來源。NO2與O3的反應(yīng)：這一可逆反應(yīng)使大氣中在光照和無光照時保持一定濃度的N2O5和NO2NO2可與NO3進一步反應(yīng)：2023/9/211:2881

PAN是由乙?；c空氣中的氧結(jié)合形成過氧乙酰基，再與NO2

化合生成的化合物。過氧乙酰硝酸酯(PAN,peroxyacetylnitrate)的生成引發(fā)者乙?；膩碓矗河梢胰┕饨馍蛇^氧乙?；鵓AN大氣中的乙醛來源于乙烷的氧化：

PAN是重要的二次污染物，能刺激眼睛，還能對植物生長等產(chǎn)生不利的影響。2023/9/211:2882碳氫化合物，除個別(如某些多環(huán)芳烴)之外，作為一次污染物，本身的危害并不嚴重。但可被大氣中的O?、O3、HO?及HO2?等氧化，特別是被HO?氧化，產(chǎn)生危害嚴重的二次污染物，是形成光化學(xué)煙霧的主要參與者。另外，烴類可被氧化成醛、酮、醇、酸、烯等類化合物，同時產(chǎn)生各種自由基。五、碳氫化合物的轉(zhuǎn)化2023/9/211:2883碳氫化合物在大氣中的反應(yīng)烷烴與自由基的反應(yīng)：

RH與HO?的反應(yīng)速率比與O?的反應(yīng)速率快得多，而且隨RH分子中碳原子數(shù)目增加而增大。RH+HO·→R·+H2ORH+O·→R·+HO·R?+O2→RO2?強自由基RO2?+NO→RO?+NO22023/9/211:2884生成的烷基自由基R?再與空氣中的O2結(jié)合生RO2?:如甲烷的氧化反應(yīng)：強氧化性自由基上述反應(yīng)不斷消耗O?，而大氣中O?來源于O3的光解，因此CH4不斷消耗O3，也是導(dǎo)致臭氧層損耗的原因之一。2023/9/211:2885烷烴一般不與O3發(fā)生反應(yīng)，但可與NO3(源于NO2與O3反應(yīng))發(fā)生較慢的反應(yīng)：

這是城市夜間上空HNO3的主要來源（NO3易光解，白天不易積累）2023/9/211:2886烯烴與自由基的反應(yīng)：烯烴的反應(yīng)活性比烷烴大，故易與?OH、O?、O3及NO3等反應(yīng)。與?OH加成反應(yīng)氫原子摘除反應(yīng)?OH2023/9/211:2887與O3氧化反應(yīng)二元自由基二元自由基二元自由基氧化性很強，可氧化NO和SO2等。2023/9/211:2888環(huán)烴在大氣中主要與HO?發(fā)生氫原子摘除反應(yīng)：·與O3的反應(yīng)2023/9/211:2889單環(huán)芳香烴的反應(yīng)主要是與HO·

發(fā)生加成(90%)反應(yīng)和氫原子摘除(10%)反應(yīng)2023/9/211:2890生成的自由基可與NO2

反應(yīng)，生成硝基甲苯加成反應(yīng)生成的自由基也可與O2

作用，經(jīng)氫原子摘除反應(yīng)生成HO2

和甲酚2023/9/211:2891生成過氧自由基

2023/9/211:2892將NO氧化成NO2

生成的自由基與O2

反應(yīng)而開環(huán)2023/9/211:2893醚、醇、酮、醛的反應(yīng)主要與HO?發(fā)生氫原子摘除反應(yīng)。其中甲醛最為重要，幾乎所有大氣污染反應(yīng)都有甲醛參與。HCHO+HO?→HCO?+H2OHCO?+O2→CO+HO2?HO2?能與甲醛迅速反應(yīng)，生產(chǎn)過氧自由基(比較穩(wěn)定）

：HCHO+HO2?

→(HO)H2COO?2023/9/211:2894(HO)H2COO?可氧化NO，然后與O2生成甲酸：(HO)H2COO?+NO→(HO)H2CO?+NO2(HO)H2CO?+O2→HCOOH+HO2?甲酸會對酸雨有貢獻。從上面的反應(yīng)可見，不同碳氫化合物的氧化會產(chǎn)生各種各樣的自由基，除?OH、HO2?外，還有R?、RO?、ROO?、RC(O)OO?、RC(O)O?等。這些活潑自由基能促進NO向NO2的轉(zhuǎn)化，并傳遞各種反應(yīng)形成光化學(xué)煙霧中的重要二次污染物，如臭氧、醛類、PAN(過氧乙酰硝酸酯)等。2023/9/211:2895五、光化學(xué)煙霧(photochemicalsmog)

1．光化學(xué)煙霧現(xiàn)象污染源排放的碳氫化合物、NOX等一次污染物在陽光紫外線照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一些氧化性很強的O3、醛類、PAN、H2O2等二次污染物，這種由參加反應(yīng)的一、二次污染物的混合物形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧首先出現(xiàn)在美國洛杉磯。研究表明，在60N（北緯）～60S（南緯）之間的一些大城市，都可能發(fā)生光化學(xué)煙霧。2023/9/211:2896A、形成條件（1）大氣中有氮氧化物和碳氫化合物（2）氣溫較高（3）強陽光照射特征：蘭色煙霧，強氧化性，具有強刺激性，使大氣能見度降低，在白天生成傍晚消失，高峰在中午。現(xiàn)象：紅眼、咽喉發(fā)炎、頭痛、胸悶、呼吸衰弱；家畜患病、植物枯萎、橡膠老化等。產(chǎn)物：①O3②PAN(過氧乙酰脂)③高活性自由基（HO2·、RO2·

、RCO·

）④醛、酮、有機酸2023/9/211:2897B、日變化曲線（1）白天生成，傍晚消失，污染高峰在中午或稍后（2）NO和烴最大值發(fā)生在早晨交通繁忙時，NO2

濃度很低（3）隨太陽輻射增強，NO2、O3

濃度迅速增大，中午達較高濃度，它的峰值通常比NO峰值晚出現(xiàn)4~5小時。形成標志：臭氧濃度升高是光化學(xué)煙霧污染的標志。2023/9/211:2898最主要的危害：形成光化學(xué)煙霧。成份：CO、CHx、NOx、SO2、煙塵微粒(重金屬化合物、鉛化合物、黑煙及油霧)、臭氣(甲醛等)。元兇：汽車尾氣CO：導(dǎo)致組織缺氧，引起頭痛等；NOx：進入肺泡形成亞硝酸和硝酸，造成肺氣腫。亞硝酸鹽造成高鐵血紅蛋白，引起組織缺氧。CHx：多環(huán)芳烴、苯并芘等致癌物。離公路越近，汽車流量越大，肺癌死亡率越高；鉛化合物：干擾血紅素的合成，引起貧血；損害神經(jīng)系統(tǒng)，引起腦損傷；影響兒童生長和智力發(fā)育。2023/9/211:28992．光化學(xué)煙霧形成的簡單機制引發(fā)反應(yīng)終止自由基傳遞引發(fā)自由基傳遞終止共13個反應(yīng)生成活性基團氧化NO····PAN2023/9/211:28100是通過鏈式反應(yīng)形成的；以NO2

光解生成原子氧作為主要的鏈引發(fā)反應(yīng)；由于碳氫化合物的參與，導(dǎo)致NO→NO2，烴類物質(zhì)是自由基轉(zhuǎn)化和增殖的根本原因；NO2既起鏈引發(fā)作用，又起終止作用；NO→NO2不需要O3參與也能發(fā)生，導(dǎo)致O3不斷積累，烴類不斷消耗，并導(dǎo)致許多羥基自由基；最終生成O3，HNO3，PAN和硝酸酯等。光化學(xué)煙霧形成機制的定性描述2023/9/211:281013．光化學(xué)煙霧的控制對策1)首先確定當(dāng)?shù)爻粞醯膩碓矗?)改善發(fā)動機結(jié)構(gòu)與工作狀態(tài)，以減少燃料的消耗以及廢氣的排放；3)替代燃料乙醇、液化石油氣、天然氣、液態(tài)氫。截止2009年6月西安已有天然氣汽車14285輛

4)尾氣凈化催化劑

2NO+2CO==N2+2CO2

2NO2+4CO==N2+4CO2

2023/9/211:28102六、硫氧化物的轉(zhuǎn)化及硫酸煙霧型污染含硫礦物燃料燃燒過程中直接排入大氣中的主要是SO2，煤含硫0.5-0.6%，石油含硫0.5-3%。天然來源主要是火山噴發(fā)。2023/9/211:281031．SO2的氣相氧化在大氣中激發(fā)態(tài)的SO2以三重態(tài)的形式存在。（形成硫酸煙霧、酸雨、硫酸鹽氣溶膠）能量較高的單重態(tài)可以躍遷到三重態(tài)或基態(tài)：A、SO2

的光化學(xué)氧化：直接光解2023/9/211:28104B、SO2

的光化學(xué)氧化：與自由基反應(yīng)與HO?反應(yīng)：是SO2在大氣中轉(zhuǎn)化的重要反應(yīng)SO2

與其他自由基的反應(yīng)：SO2

與二元自由基反應(yīng)，都生成SO3

2023/9/211:281052．SO2的液相氧化液相平衡：SO2被水吸收

SO2+H2O?SO2·H2OSO2+H2O?H++HSO3-HSO3-?H++SO32-液相中O3對SO2的氧化：

微量的Fe3＋、Mn2＋可作為催化劑2023/9/211:28106

3．硫酸煙霧型污染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。

1952年12月，倫敦?zé)熿F：因居民用煙煤取暖，排放出大量的SO2和粉塵，又遇逆溫天氣，濃霧不散。煙霧吸入肺部，發(fā)生胸悶、咳嗽、喉痛、嘔吐等癥狀。5天內(nèi)死亡4000多人，以后兩個月內(nèi)又有8000人死亡。2023/9/211:281071952年12月，倫敦大煙霧2023/9/211:28108發(fā)生條件：(1)冬季，氣溫較低；(2)濕度較高；(3)日光較弱。在硫酸煙霧形成過程中，SO2轉(zhuǎn)化為SO3的氧化反應(yīng)主要靠霧滴中錳、鐵、氨的催化作用而加速。硫酸煙霧型污染屬于還原性混合物，稱還原煙霧。2023/9/211:28109光化學(xué)煙霧與倫敦型煙霧的比較2023/9/211:28110八、酸性降水AcidprecipitationAcidprecipitation酸性降水是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。1872年，英國的Smith分析了倫敦市的雨水成分，發(fā)現(xiàn)雨水中含硫酸或酸性的硫酸鹽，提出了“酸雨”這個名詞。酸雨被稱為“空中死神”。2023/9/211:28111酸雨的危害2023/9/211:28112酸雨的危害2023/9/211:281131.使水體酸化，造成江河湖泊的生態(tài)環(huán)境紊亂；2.使森林大片死亡。酸雨侵入樹葉氣孔，妨礙植物的呼吸；3.造成土壤礦物質(zhì)元素流失，導(dǎo)致土壤貧瘠化，使農(nóng)作物大面積減產(chǎn)；4.使土壤的有毒金屬溶解出來，一方面影響植物生長，另一方面造成有毒金屬遷移；5.腐蝕建筑物、文物等。酸雨的危害2023/9/211:28114我國酸雨區(qū)域分布圖四川、貴州、廣西、浙江1.重慶pH3.322.貴陽pH3.703.廬山pH3.102023/9/211:281152010年8月24日，《陜西省酸雨監(jiān)測公報》:強酸雨：西安、延安、漢中、安康、榆林、渭南、咸陽、略陽和石泉等未檢測到酸雨：扶風(fēng)、商州。

酸雨頻率：略陽、安康、石泉超過80%，其中略陽高達90.6%，居全省之最；咸陽達80.8%，寶雞酸雨頻率僅為6.3%。2023/9/211:281161.瑞典和挪威最早發(fā)現(xiàn)酸雨；2.瑞典和挪威大氣中70％的SO2來自德國、英國等；3.加拿大則大多來自美國；酸雨的“跨國旅行”2023/9/211:28117降水的pH背景值問題清潔大氣中，溶于水、含量較大的氣體是CO2；若只把CO2作為影響天然水pH的因素，根據(jù)CO2（全球大氣濃度為330ml/m3）與純水的平衡，可計算出降水的pH值為5.6；酸雨的判斷標準已知雨水的pH值約為5.6，可看作清潔大氣降水的pH背景值，并作為判斷酸雨的界限。2023/9/211:28118由于大氣中的酸堿物質(zhì)除CO2

外還可能有H2SO4、HNO3、NH3等，這都對雨水pH值有貢獻，因此僅用pH5.6判斷不一定合理。從而提出：降水的pH背景值。根據(jù)世界各地不同的自然地理條件，經(jīng)過長期測定確定其背景值。2023/9/211:28119酸雨的形成涉及一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，包括污染物遷移過程、成云成雨過程以及在這些過程中發(fā)生的均相或非均相化學(xué)反應(yīng)等；酸雨中絕大部分是硫酸和硝酸，以硫酸為主；SO2和NOx的排放是形成酸雨的主要起始物。酸雨的形成SO2NOx歐美，H2SO4:HNO3=2:1我國，H2SO4:HNO3>9:12023/9/211:28120我國南方多酸雨的原因1.北方干燥，含水少，酸性氣體溶解在水中的幾率小；南方水汽多，加上沿海工業(yè)發(fā)展迅速，排放的酸性氣體并不比只有重工業(yè)的北方少；2.西南地區(qū)，因為西南方的喜瑪拉雅山脈的阻攔，北方南下的空氣停留在那里，積少成多，再加上當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的和別處隨空氣帶來的酸性氣體，固而多酸雨出現(xiàn)；3.北方空氣顆粒物中的堿性物質(zhì)較多，緩沖作用強；2023/9/211:28121陜西省,南部是酸雨區(qū),北部是堿雨區(qū)南部略陽等地,氣候濕潤,來自四川盆地高空吹來的酸化雨云,行成酸雨區(qū)。關(guān)中渭南、銅川和西安等地,酸雨率10%左右;而寶雞等地酸雨率近于零,因此關(guān)中地區(qū)可視為非酸雨區(qū)。陜北榆林、延安等地酸雨率為零,特別是榆林地處沙漠邊緣,年降水pH值超過7.0,為堿雨區(qū)。2023/9/211:28122甘肅省,東頭是酸雨區(qū),西頭是堿雨區(qū)東南部隴南地區(qū)受四川盆地吹來的酸性雨云的影響,屬于酸雨區(qū)。西部張掖、酒泉、嘉峪關(guān),年降水平均pH值達到7.57,屬于堿雨區(qū),其堿性來自于附近沙漠吹來的堿性顆粒。中部的定西、臨夏、白銀和武威,年降水平均pH值為7.19--7.58,屬于偏堿性降水區(qū)域。2023/9/211:28123減少酸雨的對策1.原煤洗選技術(shù)，除去煤所含的硫份(黃鐵礦硫)；2.煤氣化技術(shù)，將固體煤轉(zhuǎn)化成氣體燃料；3.流化床燃燒技術(shù)，把煤和脫硫劑懸浮燃燒；4.煙氣凈化技術(shù)，在吸收塔內(nèi)，用石灰水淋洗煙氣。2023/9/211:28124九．溫室氣體和溫室效應(yīng)

1.地球的熱平衡紫外光可見光紅外光長波輻射吸收長波的主要有CO2和H2O2023/9/211:28125大氣中的水分子能吸收700-850nm和1100-1400nm的紅外輻射，且吸收極弱。所以，水分子只能截留一小部分紅外輻射能量；CO2量少，但強烈吸收1200-1630nm的紅外輻射，因此CO2可截留大量紅外輻射能量，對維持地球熱平衡起著重要的作用。如果截留紅外輻射能量的氣體過多，則地球的熱平衡會出現(xiàn)問題。2023/9/211:281262.溫室效應(yīng)CO2起單向過濾器作用，可吸收地面輻射出的紅外光，把能量截留于大氣中，從而使大氣溫度升高，即溫室效應(yīng)。2023/9/211:281273.溫室氣體：能引起溫室效應(yīng)的氣體CO2、CO、N2O、CH4、C2H2Cl2、CCl4、O3、CFCs等CH4是CO2的20倍；N2O是CO2的130倍；CFCs是CO2的104倍。2023/9/211:28128臭氧層存在于對流層上面的平流層中，距地面10-50km，臭氧層吸收99%以上來自太陽的紫外輻射，從而保護地球生物不受其傷害，維持地球的生態(tài)平衡。十．臭氧層的形成與耗損2023/9/211:28129太陽紫外線分為三個波段：UV-C(100~295nm)有害UV-B(295~320nm)有害UV-A(320~400nm)全部通過O3吸收99%以上2023/9/211:281301．臭氧層的形成生成反應(yīng)：O2+hn

(l＜240nm)→2O·O·+O2+M→O3+M平流層O2光解，臭氧層形成：光解反應(yīng)：O3+hn(l＜290nm)→O2+O·消除反應(yīng)：O3+O·→2O2生成和消除過程同時存在，處于動態(tài)平衡中，因而，臭氧的濃度保持恒定。2023/9/211:28131導(dǎo)致臭氧層破壞的催化反應(yīng)過程：總反應(yīng)若人類排放的污染物，進入平流層，形成自由基，則會加速臭氧的消除過程，起到催化劑的作用。2．臭氧層的損耗Y－直接參加破壞O3的催化活性物種，包括NOX、HOX·、ClOX·等。2023/9/211:28132NOX破壞O3總反應(yīng)平流層中的NOx的來源：1.源于N2O的氧化。土壤硝酸鹽脫氮、銨鹽硝化