第2章：大气环境化学1..ppt

第二章：大气环境化学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 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、思考题 * * 第一节、污染物在大气中的迁移 一、大气垂直分层 二、基本气象要素 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 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）气温随高度升高而降低。 （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，平流运动占显著优势。 （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的范围内（平流层上层），厚度约20km的臭氧层。 2、平流层: 对流层顶到约50km的地方 3、中间层 从平流层顶到约85km的高度。 （1） 空气更稀薄 （2）??无水分 （3）? 温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低 （-100℃） （4） 中间层中上部，气体分子（O2、N2）开始电离。 4、热（成）层 从80km到约800km的地方 温度随高度增加迅速增高； 大气更为稀薄; 大部分空气分子被电离成为离子和自由电子，又称电离层，可以反射无线电波 5、逸散层 （1）??? 800km以上高空 （2）??? 空气稀薄，密度几乎与太空相同 （3）??? 空气分子受地球引力极小，所以 气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去 气温、气压、湿度、风、云量 1、气温 一般气象中采用的气温是指离地面1.5m高度处百叶箱中观测到的空气温度。 大气预测模型中使用的气温一般也是指该温度。 气温在水平方向的差异导致气流水平方向运动的动力，形成风，能够稀释和迁移污染物 气温在垂直方向的差异导致气流的上下强烈对流，有利于形成降水，能够冲刷污染物。 2、气压: 初始状态： 地面处高度0： 压强p1=ρgz 高度增加△z, 则高度△z处： 压强p2=ρg(z-△z) 所以，得到：P2-P1=△p=-ρg△z 转化为微分形式则： (1) （ρ密度g/m3，空气=1.29g/L，g重力加速度9.8m/s2）。 另外，气象学上用比气体常数来表示状态方程，其推导过程为：pv=nRT = (令 ) = (2) 其中R=8.314J．mol-1．K-1,M气体摩尔质量（空气的摩尔体积为22.4l．mol-1，空气密度=1.29g．l-1,所以M=22.4*1.29=28.869gmol-1）,所以R’=R/M=287 J．kg-1．K-1。 由（1）和（2）得到： = = = = = （3） 可见只要知道温度随高度的分布函数形式，就可以推得气压随高度的变化函数形式。 风玫瑰图（m/s） 3、风 水平方向的空气运动，垂直方向则称为对流或升降气流。 一般用风向、风速来表示风的特征 风向一般用16个方位表示，(E S W N) 风速是单位时间内空气在水平方向移动的距离（m/s） 一般风速是地面以上10m处风速仪观测得到的平均值 4、云 大