第二篇 大气环境化学 - 广东嘉应学院.ppt

第二篇 大气环境化学 大气环境化学主要研究大气环境中污染物质的化学组成、性质、存在状态等物理化学特性及其来源、分布、迁移、转化、累积、消除等过程中的化学行为、反应机制和变化规律，探讨大气污染对自然环境的影响等。 第一章 天然大气和重要污染物 基本要求： 掌握天然大气的组成，大气主要层次的特点. 了解大气中离子和自由基的来源. 了解大气重要污染物的源. 了解温室效应、温室气体及其对大气环境的影响. 1.1 大气的组成和停留时间 一、大气的组成 大气主要组分是氮和氧，其次是氩和CO2，此外还有一些稀有气体和CH4、SO2、NO2、CO、NH3和O3等，总和不超过0.1%。 大气还含有0.1至5%的水，正常范围为1~3%，大气的总重量约为5500万亿吨，为地球重量的百万分之一。 粒径大于l0?m颗粒称为降尘;粒径小于l0?m的颗粒，称为飘尘。 1.1 大气的组成和停留时间 二、大气组分的停留时间 各种化学反应、生物活动、放射性衰变及工业活动等不断产生气体投放至大气；又因化学反应、生物活动、物理过程及海洋、陆地吸收而不断迁出大气。 某组分在贮库中的总输入速度(FX)和总输出速度(Rx)是相等的，若假设x组分的贮量为Mx，则可由下式确定组分x在大气中的停留时间tX： tX = Mx/Rx = Mx/ FX 1.1 大气的组成和停留时间 惰性气体Ar、Ne、He、Kr和Xe停留时间都在107年以上，属于外循环气体。 其次是参与生物、水、岩石等循环的生物循环气体N2(100万年)、02(6000年)、H2(5年)、CO2(10年)、CH4(2~5年)、N2O(8~15年)、CO(1年)。 大气中停留时间小于1年的气体，如H2O(10.1天)、O3(小于1天)、SO2(小于0.01年)、NH3(~1天)、NO和NO2(小于1月)等，它们在大气中的浓度变化比较明显。 1.2 大气的主要层次 大气划分为对流层、平流层、中层和热层等若干层。此外，还有所谓散逸层，有时也划作一个层区。 一、对流层 特点： (1)气温随高度增加而降低。 在不同地区、不同季节和不同高度，降低的数值并不相同。 (2)空气具有强烈的对流运动。 (3)气体密度大。 1.2 大气的主要层次 二、平流层 平流层内，随着高度的增高，气温保持不变或稍有上升，故又称同温层。 特点： (1)大气稳定。 (2)平流层内垂直对流运动很小。 (3)大气透明度高。 三、中层 从平流层顶到约80~85km间的一层称为中层。 1.2 大气的主要层次 四、热层 从80km到约500km称为热层。 特点： (1)气温随高度增高而普遍上升，温度最高可升至1200℃。 (2)空气处于高度电离状态。 1.3 大气中的离子及自由基 一、大气中的离子 高层大气的特征之一是存在显著数量的电子及正离子。 在约50km以上的高空是离子普遍存在的电离层，该层离子主要受紫外线照射产生，在夜间，正离子慢慢地与自由电子重新结合。 二、大气中的自由基 高层大气中的光致电离及电磁辐射可以产生自由基。 1、自由基反应 凡是有自由基生成或由其诱发的反应都叫自由基反应。 1.3 大气中的离子及自由基 甲烷与氯在光的存在下发生的反应就是一种自由基反应： Cl2 ? 2Cl? Cl? + CH4 ? CH3 ?+ HCl CH3 ? + Cl2 ? CH3 Cl + Cl? 放出的Cl?又可和甲烷反应而使反应继续进行。 2、大气中主要自由基的来源 最主要的是OH自由基，其次是HO2 ?及H3C?、H3CO?和H3COO ?等在大气中也比较活跃。 1.3 大气中的离子及自由基