环境化学_戴树桂版_第二版_课件_2第二章1节.ppt

第二章：大气环境化学 概述： 大气污染的影响可以分为两个方面： 第一，对大气性质的影响 降低能见度：高浓度气体分子和颗粒物对光的吸收和散射。 形成雾以及降水：城市雾和降水形成概率高于农村。 减少太阳辐射：颗粒物本身以及颗粒物形成的凝结核对太阳辐射的阻碍。 改变温度和风的分布，气候变化：污染改变大气组成，使其吸光特性变化（阳伞效应和温室效应）。 第二章：大气环境化学 第二，污染对于健康的危害 气态污染物的健康危害：光化学烟雾、臭氧层破坏 颗粒态污染物的健康危害：沙尘暴、烟尘污染 复合型污染危害：硫酸型烟雾、珠三角的灰霾 间接型健康风险和危害：对于大气性质的影响间接地形成健康风险，如全球气候变化导致的疾病流行（新型病菌/病毒出现、传染病菌突破传统影响区域） 主要内容当前三大全球环境问题：气候变化、酸沉降、臭氧层损耗都发生在大气圈内 重点内容: （1）污染物在大气中的迁移 ??气象基础：大气垂直分层、气象要素、气温绝热变化、大气稳定度、大气混合层 ??污染物迁移影响因素：混合层、地形、逆温、山谷风、海陆风等 ??污染物迁移的数学模式：推导与应用 （2）污染物在大气中的转化 ?? 光化学反应基础 ?? 自由基反应和来源 ?? 氮氧化物和碳氢化合物、硫氧化合物的转化 （3）几种代表性的大气环境污染问题 ???酸雨，光化学烟雾， ???温室效应，全球变暖 ???臭氧层破坏 迁移：污染物由于空气的运动而使其传输和分散的过程。原因：空气运动形成风，风的形成主要是由于温度差异引起的。所以大气中温度的差异是空气运动的动力源。 一、大气垂直分层:1962,WMO, 对流层、平流层、中间层、热成层、逸散层。 二、基本气象要素 5、太阳辐射 太阳常数：在与光传播方向垂直的平面上单位面积接受到光的总量，其平均值为1368 W/m2。  6、大气成分对太阳辐射的吸收 太阳辐射通过大气层到达地面的过程中，大气组分如N2、O2、O3、H2O和CO2等能吸收一定波长的太阳辐射。波长小于290 nm的太阳辐射被N2、O2、O3分子吸收，并使其解离。 7、地球与大气的能量平衡 三、气块的绝热过程和干绝热递减率 四、大气稳定度 五、逆温 六、局地环流对污染物扩散的影响 七、大气化学组分介绍 化学组分：大气主要由氮、氧和几种惰性气体组成，它们约占大气总量的99.9%以上。除气体外，大气中还悬浮着大量固体和液体颗粒。 按照停留时间的长短，大气组分可分为三类：(1) 准永久气体：N2、Ar、Ne、Kr、Xe。(2)可变组分：CO2、CH4、H2、N2O、O3、O2。(3) 强可变组分：H2O、CO、NO、NH3、SO2、碳氢化合物(HC)、颗粒物、H2S。 七、大气化学组分介绍 七、大气化学组分介绍 大气中氮循环： 固氮细菌、蓝绿藻、雷电作用可将空气中的氮转变成硝酸盐 植物从土壤中吸收硝酸盐和铵盐在体内转变成各种氨基酸，然后再合成各种蛋白质。 动物借食用植物而获取氮，蛋白质进入食物链。 动植物死后，其中的蛋白质被生物分解成铵盐返回土壤，一部分被植物直接吸收；另一部分被细菌逐渐转化为亚硝酸盐和硝酸盐，既可被植物吸收，也可被细菌的脱氮作用转化成N2O，或通过反硝化作用产生N2；而亚硝酸盐也可通过化学去氮作用转化成N2或NO；土壤中的铵盐也可转化成NH3并进入大气。 八、大气化学的研究特点 与光化学密切相关，可以说是大气化学的基础。光辐射是大气化学的起点，并可能决定着化学转化的方向和反应的终止程度； 大气化学过程不是简单的均相过程，包括了更复杂的异相反应（三相）； 大气化学过程可以说更多是动力学问题，而非热力学平衡问题； 微量、痕量物质，采用微量/痕量的分析手段； 其化学转化并非仅取决于物质本身活性，还与气象、大气物理条件有很大（甚至是决定性）关系。 七、思考题-划线作业 海洋和大陆在白天和夜间的热力差异，导致的白天和夜间海洋和陆地之间的风向转换。 白天：海风，夜晚：陆风 对污染扩散的影响： 白天海风吹向陆地，海风处于下层，温度较低，易于形成逆温。 夜间陆风吹向海洋，陆风处于下层，温度和海洋差别不大，不易形成逆温 易造成污染物往返，海陆风转换期间，原随陆风吹向海洋的污染物又会被吹会陆地。循环作用，如果污染源处于海路风交界处，并处于局地环流，则污染物很难扩散出去，并不断累积达到很高的浓度。 1、海陆风 2、城郊风 主要动力是城市热岛效应造成的 城市空气从上层流向郊区，郊区温度较低的空气从下部流向城市，形成城市和郊区间的大气局地环流。 使得污染物在城区很难扩散出去，形成城市烟幕，导致市区大气污染加剧。 郊区 城市 郊区 3、山谷风 白天：山坡升温快，山坡气流快速上升，空气由谷底补充山坡——谷风 夜间：山坡降温快，山坡冷空气流向谷底——山风 处于山