第课大气环境化学.ppt

2 天然大气环境特征及化学组成 一般按照停留时间把大气物质分为三类： 1、准永久性气体 N2、 Ar、Ne、Kr、氙 2、可变组分 CO2、 CH4、 H2、 N2O、O3 、 O2 3、强可变组分 H2O、CO、NOx、 NH3 、 SO2 、 HC、 颗粒物、H2S 大气中的的自由基 自由基在清洁的大气中的浓度仅为1/1012左右，但对对流层光化学反应有很重要的作用。自由基的外层电子层有不成对电子，倾向得到一个电子达到稳定结构，因此具有极强的化学活性。 大气中存在的重要自由基包括： H·、HO · 、HO2·、 R·、 RO· 、 RO2 · 、 HCO ·、RCO· 等 过氧氢氧自由基（ HO2·）的来源 HCHO + hv (λ370 nm) H · + HCO · H · ＋O2 HO2· HCO · ＋ O2 HO2· ＋CO HO·自由基在对流层中随高度和纬度的分布 HO·自由在氧化大气微量气体中的作用 ·OH和HO2· 之间的转化和汇 ·OH和HO2·自由基在清洁大气中可以相互转化，互为源汇。 ·OH自由基在清洁大气中的主要去除过程是与 CO和CH4的反应： ·OH＋CO CO2＋H· CH4＋·OH CH3·＋H2O 所生成的H·和CH3·自由基能很快大气中O2分子结合，生成HO2·和CH3O2·自由基。 HO2·自由基的一个重要去除反应是与大气中的NO或O3反应，产生OH自由基 HO2·＋NO NO2＋·OH HO2·＋O3 2O2＋·OH 这个反应是·OH—HO2·转化的关键反应。 自由基也可通过复合反应去除。 HO2·＋·OH H2O＋O2 · OH＋·OH H2O2 HO2· ＋HO2· H2O2＋O2 1. 含硫化合物 大气硫循环主要包括SO2，SO3，H2S，H2SO4, CS2、COS、硫酸盐，亚硫酸盐 1) H2S 天然源主要来自生物、火山、有机S。其中生物源包括水、土壤中有机残体无氧 细菌作用、海洋生物活动排放，源强为（1~2.5) ×106t/a 人为源主要是工业排放，其中H2S源强为SO2源强的2% 汇机制有自身光解和氧化过程： N2O + hν = N2 + O (λ＜315nm) N2O + O = N2 + O2 N2O + O = 2NO(平流层中NO天然源) NOx的天然源 天然源包括生物源如N2O氧化和NH3的氧化,源强为70×100t/a 还有放电过程: N2＋O2 2NO NO＋O2 NO2 3)NH3 主要来自动物废弃物、土壤腐殖质的氨、氨基肥料的损失及工业排放 天然源主要是来自生物残体或排泄物，源强在47~100×106t/a 人为源主要来自工业排放和煤燃烧，源强为4~12×106t/a 汇机制包括NH+4态气溶胶湿沉降，源强为38~85×106t/a 干沉降，源强为10×106t/a，还有大气化学反应转化为NOX等 3. 碳氧化物 CO、 carbon dioxide 二氧化碳 天然源主要是火山喷发 人为源包括以下 使用萤石、冰晶石、磷灰石的工业 以土为原料的工业 燃煤工业排放 6. 光化学氧化剂 包括O3、PAN（过氧乙酰硝酸酯 ）、NO2、醛、H2O2、R2O2等 1) O3 臭氧是天然大气中重要的微量组分,平均含量为0.01-0.1ml/m3；大部分集中在10-30km的平流层，对流层臭氧仅占有10%左右，O3不仅能阻止λ＜290nm的紫外线到达地面，而且改变了透射对流层阳光辐射分布 对流层臭氧的天然源一是由平流层输入；二是光化学反应产生，自然界的光化学过程是O3的重要来源 CO＋·OH CO2＋·H ·H＋O2＋M HO2·＋M HO2·＋NO