第2章-大气环境化学-6-转化.pptVIP

3.9 温室气体和温室效应 3.9.1地球的热平衡： 来自太阳的辐射，一部分在到达地面之前被大气反射回外空间或者被大气吸收之后再辐射而返回外空间（反射）；一部分直接到达地面或者通过大气而散射到地面（地面吸收）。 到达地面的辐射有少量短波长的紫外光、大量的可见光和长波红外光。这些辐射在被地面吸收之后，最终以长波辐射的形式返回外空间，从而维持地球的热平衡。 3.9.2吸收长波辐射的物质 大气中能够吸收长波长的主要有CO2和水蒸气分子。 大气中的CO2虽然含量比水分子低得多，但它可强烈地吸收波长为1200～1630nm的红外辐射，因而它在大气中的存在对截留红外辐射能量影响较大。对于维持地球热平衡有重要的影响。 ★ 3.9.3 温室气体和温室效应 大气中的CO2吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。能够引起温室效应的气体，称为温室气体。 矿物燃料的燃烧是大气中CO2的主要来源。由于人们对能源利用量逐年增加，使大气中CO2的浓度逐渐增高。另一方面，地球表面的植被日趋减少，以致降低了植物对CO2的吸收作用。 CO2在一年内的周期变化呈现出夏季低而冬季高。 除CO2之外，大气中还有一些痕量气体也会产生温室效应，其中有些比CO2的效应还要强。 气温变暖在全球不同地域有明显的差异。例如，若全球平均气温升高2℃赤道地区至多上升1.5℃，而高纬度地区能上升6℃以上。这样高、低纬度之间的温差将明显减小，使由温差而产生的大气环流运动状态发生变化。温室效应对北半球影响更为严重。 某些地域暴雨 0.9-0.7 0.9-0.7 低纬度(0°- 30°) 夏季少雨 1.2-1.4 0.8-1.0 中纬度(30°- 60°) 冬季多雨 2.0-2.4 0.5-0.7 高纬度(60°- 90°) 冬季 夏季 降水变化 温度变化值为全球预测平均数的倍数 地域 表2-29 北半球气候变化的地域性差异 由温室效应导致的气温变暖，在北半球高纬度地带的冬季变化幅度最大。 臭氧层存在于平流层中 浓度峰值在20-25Km处，空气分子数密度的变化趋势为由下而上减少，而臭氧混合比是在30-35Km处有一峰值，向上向下均降低。 3.10臭氧层的形成与耗损 ★ 3.10.1臭氧层形成与耗损的化学反应 1）形成：臭氧层的生成是由于平流层中O2光解的结果 O2 + hv→2O· （λ243nm） 2O· + 2 O2 + M→2 O3 + M 总反应： 3O2 + hv→2O3 2）臭氧的消耗过程，其一为光解（保护、储能）， O3 + hv → O2 + O· （210nm＜λ＜290nm） 另一个消耗过程为： O3 + O→2O2 　　臭氧层破坏的催化反应过程： Y · + O3 →YO · + O2 YO · + O →Y · + O2 总反应 O3 + O→2O2 　其中O也是O3光解的产物。已知的Y物种有NOX(NO·、NO2 ·)、 HOX(H·、HO·、HO2·)、ClOX(ClO·、Cl·)。 ClOX的人为来源是致冷剂，如F-11（CFC13）和F-12（CF2Cl2）等。在175～220nm的紫外光照射下会产生Cl· CFCl3 + hv→CFCl2 · + Cl · CF2Cl2 + hv→CF2Cl · + Cl · 光解所产生的Cl可破坏O3，其机理为： Cl · + O3→ClO · + O2 ClO · + O→Cl · + O2 总反应 O3 + O→2O2 3.10.2南极的臭氧洞现象 D.U.的含义是将0℃，标准海平面压力下，10-5m厚的臭氧定义为1个Dobson单位，1D.U.。 为什么仅仅在南极、北极出现臭氧空洞？ 为什么在热带地区的平流层中没有发现臭氧空洞？ 保护臭氧层国际公约 思考题 说明酸雨形成的原因，确定酸雨pH界限的依据是什么？ 论述影响酸雨形成的因素。 何谓温室效应和温室气体？ 说明臭氧层破坏的原因和机理。 第三节 大气中污染物的转化 3.8 酸雨 3.9 温室效应 3.10 臭氧层破坏 思考题： ⒈论述影响酸雨形成的因素。 ⒉温室效应和