大气环境化学（一）.pptVIP

第二章 大气环境化学 Atmospheric environment chemistry 大气环境化学 是化学、环境科学和大气科学的交叉学科。 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。 主要内容 2.1 大气中污染物的迁移 2.2 大气中污染物的转化 2.3 大气污染数学模式 2.4 大气环境化学的必威体育精装版研究进展及发展趋势 大气化学 大气圈概况 大气圈是包围整个地球的空气层，总质量估计为5．14×1015t，相当于地球质量(6×1021t)的百万分之一． 2.1 大气中污染物的迁移 指污染物由于空气的运动使其传输和分散的过程。 结果：可使污染物浓度减低。 大气圈中的空气运动主要由于温度差异引起。 主要影响因素：大气温度层结及由此引起的空气运动的规律 主要内容 一、大气温度层结和密度层结 二、辐射逆温层 三、气块的绝热过程和干绝热递减率 四、大气稳定度 五、影响大气污染物迁移的因素 一、大气温度层结和密度层结 静大气的温度和密度在垂直方向上的分布称为大气温度层结和密度层结。 出现原因：由于不同高度的各层次大气对太阳辐射吸收程度上的差异，使得温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀分布。 大气圈的分层结构 根据大气温度随高度垂直变化的特征，将大气分为： 对流层：12KM 平流层：17～55KM 中间层：55～85KM 热成层： ＜900KM 逸散层 1．对流层 最靠近地面的大气层，厚度约12km，存在着强烈的垂直对流作用．水汽、尘埃较多．雨、雪、云、雾、雷电等主要天气现象和过程都发生在这一层里．对人类影响最大，大气污染通常指这一层靠地面2km范围． (15 ℃~-56 ℃) 特点： (1)气温随高度增加而降低。（在不同的地区、季节和高度，降低数值并不相同，大约平均达6.5℃／km ） (2)空气具有强烈的对流运动 (3)气体密度变化较大 大气垂直递减率：指随大气高度升高气温的减低率。 Γ＝－dT/dz，此式可表示大气的温度层结 对流层中， Γ＝0.6K/100m 可见， Γ＞0 气温随高度增加而降低 Γ ＜ 0 气温随高度增加而升高 由于对流层内大气的重要热源是来自地面的长波辐射，故离地面越近气温就越高，离地面越远气温就越低，使得对流层内Γ＞0 2．平流层 (同温层) 从对流层顶到约52km高度的范围为平流层．其下部有一很明显的温度稳定区，然后随高度增加而温度上升，其原因是地表辐射影响减少以及氧和臭氧对太阳辐射吸收加热，这种温度结构抑制大气垂直对流运动，而主要作水平方向运动． （-56 ℃ ~-2 ℃） 特点：(1)上热下冷，大气稳定。 (2)平流层内垂直对流运动很小。 (3)大气透明度高。 平流层温度层结特征 平流厚度约在17—55km之间。 25kM以下的低层，随高度的增加气温保持不变成稍有上升。 从25km开始，气温随高度的增加而升高。 到平流层顶时，温度可接近0℃。 平流层温度升高的原因：在15～35KM高度范围内存在一臭氧层，其浓度在25km处达到最大。O3能够吸收来自太阳的紫外辐射而分解为氧原子和氧分子，当它们又重新化合为O3时便可释故出大量的热能。 3．中间层 由平流层顶到约86km高度的范围称中间层．在这层中温度随高度增加而下降，到中间层顶，气温达到极低值，约为180K．特征：下热上冷，空气对流强烈。 4．热成层 (电离层) 由中间层顶到约800km处称为热成层，其温度随高度增加而上升，白天最高温度可达1250—1750K. 由于太阳和其它星球辐射各种射线，该层中大部分空气分子发生电离，成为原子、离子和自由电子，所以这层也叫电离层． 5．逸散层 (外大气层) 在热成层以上的大气层称为逸散层（800km上的高空），也称外大气层． 因为那里空气更为稀薄，又远离地面．气体分子受地球引力极小，因而大气质点会不断地向星际空间逃逸。 在大气圈中，水蒸气的总量估计为1．3×1013t，干空气总量为5．12×1015t．热成层以下，除水蒸气外，组成基本上是稳定的． 二、辐射逆温层 一般，对流层中Γ ＞ 0 逆温层：温度随高度增加升高，气层稳定性强，对大气垂直运动起阻碍作用。 Γ ＝ 0，称等温层 Γ ＜ 0 气温随高度增加而升高，称逆温气层。 近地面多由热力学条件形成，以辐射逆温为主 辐射逆温：地面因强烈辐射而冷却降温所形成 有利形成条件：平静而晴朗