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第二章：大气环境化学

当前三大全球环境问题：气候改变、酸沉降、臭氧层损耗都发生在大气圈内;第一节、污染物在大气中迁移;1.对流层:平均厚度12km,赤道19km，两极8-9km，云雨主要发生层，夏季厚，冬季薄。

特点:（1）气温随高度升高而减少。

（2）空气密度大。

（3）天气复杂多变。

（4）对流层下部湍流。;;

特点:

（1）???空气基本无对流，平流运动占明显优势。

（2）???空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，很少有天气现象，透明度极高。

（3）???在15-35km范围内（平流层上层），厚度约20km臭氧层。;;3.中间层从平流层顶到约85km高度。;;;二、基本气象要素;;其中R=8.314J．mol-1．K-1,M气体摩尔质量（空气摩尔体积为22.4l．mol-1，空气密度=1.29g．l-1,因此M=22.4*1.29=28.869gmol-1）,因此R’=R/M=287J．kg-1．K-1。

由（1）和（2）得到:

=

=

=

=

=（3）

可见只要知道温度随高度分布函数形式，就能够推得气压随高度改变函数形式。

;风玫瑰图（m/s）;4.云

大气中水汽凝结产物

?普通用云量、云高来拟定大气稳定度

云高：云层底部距离地面高度，高云（5000m）中云（2500-5000m）低云（2500m）

云量：云遮蔽天空成数。将可见天空分为10份，被云遮挡了几份，云量就是几。晴空无云，云量为0，乌云遮天，云量为10.;三、气块绝热过程和干绝热递减率;;2.气团运动绝热方程

依据热力学第一定律：

dq=du+dw(q—外界加于体系热量，u—体系内能改变，w—体系对外做功)

绝热过程中：

外界加于体系热量dq=0

体系对外做功dw=pdv(体系膨胀或压缩)

体系内能改变du=nCvdT(体积不变情况下，内能改变，定容比热Cv);因此:pdv=-nCvdT（4）

又由于pv=nRT,取全微分得到:pdv+vdp=nRdT（5）

由（4）和（5）可得:nRdT—vdp=pdv=-nCvdT;===

对于空气R=287Jmol-1K-1Cp=996.5Jmol-1K-1

因此：

3.干绝热递减率

气团干绝热升高或减少单位距离时，温度减少或升高数值，称为干绝热递减率:

推导过程：rd=-

由于：（干绝热方程）;因此rd=-=

又由于

因此:rd==

又由于p=ρRT

故rd===0.98K/100m

（1N=1kgms-2,1J=1Nm）;四、大气稳定度;解释:

当rrd时，气团离开本来位置上升到某一高度时，由于rrd，因此气团内降温（速率为rd）要比气团外降温（速率为r）幅度大，相同起始温度情况下，气团内温度会比气团外温度低，因此气团有回归趋势。

当r〉rd时，气团离开本来位置上升到某一高度时，由于r〉rd，因此气团内降温（速率为rd）要比气团外降温（速率为r）幅度小，相同起始温度情况下，气团内温度会比气团外温度高，因此气团有继续移动离开趋势。;五、逆温;几种常见典型逆温形成

1、辐射逆温（最常见地面逆温）

地面辐射出大量热量后，温度过度减少。

晴朗无云，无风夜晚，没有云层阻挡，地面辐射丧失大量能量，温度减少过多，易于形成辐射逆温（地面冷）；

若风速在2-3m/s，辐射逆温不易形成，若风速不小于6m/s，则可完全制止辐射逆温形成，这是由于风带来气流运动，使外界较暖气团运动过来后补充了当地地面辐射热量损失。

2.下沉逆温（地面逆温）

下沉压缩增温效应引起，普通上升降温，下沉增温；;;六、局地环流对污染物扩散影响;2.城郊风

主要动力是都市热岛效应造成

都市空气从上层流向郊区，郊区温度较低空气从下部流向都市，形成都市和郊区间大气局地环流。

使得污染物在城区很难扩散出去，形成都市烟幕，造成市区大气污染加剧。;七、思考题