教学课件 化学与社会 孟长功 主编 第四章 化学与大气.pptVIP

化 学 与 社 会; 第四章 化学与大气 空气是人类一刻也缺少不了的生存条件。一个人可以一周不吃饭，几天不喝水，但几分钟不呼吸空气就因缺氧而死亡。成人每天需吃1斤粮食和喝2公斤的水，但对空气的需求量每天约13.6公斤（约10m3）。可见空气对维持人的生命是十分重要的。同时，大气除了提供氧气外，大气还吸收来自外层空间的大部分宇宙射线，也吸收来自太阳波长在300~2500nm外的大部分电磁辐射，特别是大气吸收了300nm以下的紫外辐射，因为该大气层是地球上生命的有效保障空间。此外大气还维持了地球的热平衡，为我们提供了适应的生存环境。 随着人类社会的不断发展，人类对大气的抗干扰和破坏，造成了大气污染越来越严重。所以，为了人类的健康，为了人类社会的可持续发展，必须保护好我们的环境，防止大气污染。; 第一节 大气结构与组成 大气圈：包围地球并随地球运动的大气层，称为大气圈。因为大气圈和宇宙空间没有确切的划分标准，一般将大气圈厚度定为1000~3000Km，总质量约为5.2×1018Kg，为地球质量的百万分之一。 一、大气结构 大气结构是指大气在垂直方向和水平方向上气象要素分布不均匀性的状况。在垂直方向上，根据温度、成分、电荷等物理性质，将大气圈按其化学组成可分为：均质层（85 Km以下），非均质层（85 Km以上）。按大气电离状态分布，又将大气圈分为电离层（60 Km以上）和非电离层（60 Km以下）。目前国际上较普遍采用的是根据大气在垂直高度上温度变化情况将大气圈分为对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层等5个层次，即为大气的垂直分层。在水平方向上，在对流层内，由于受纬度、海陆和地形等因素的影响，可以划分出物理属性比较均匀的各类气团，如热带海洋气团、热带大陆气团、极地海洋气团、极地大陆气团等；在冷气团与暖气团交绥的地带却形成气象要素和天气状况变化剧烈的锋面。如见下图帮助理解：;;; 1、对流层 位于大气的最低层，集中了约75％的大气质量和90％以上的水汽质量。其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。在低纬度地区平??高度为17～18公里，在中纬度地区平均为10～12公里，极地平均为8～9公里，并且夏季高于冬季。在该层中，二氧化碳、水蒸气等气体能吸收地球表面的长波辐射，使该层气体随温度上升而降低，气温的垂直递减率为6.50C.KM-1。由于上冷下热，使大气形成大规模的强烈对流运动，从而产生风、雨、雪、霜、雾和雷电等各种复杂的天气现象。对流层对人类和生物的影响最大，大气污染主要发生在对流层。 对流层气温随高度的变化而降低。对流层，因为其热量的（主要）直接来源是地面辐射，所以气温随高度升高而降低。如青藏高原的温度比其它地区温度明显低，特别是夏季该地区是避暑的好地方。但也要特别注意，因该地区离海平面较高，光照时间长，太阳对其辐射能力也较强。故在光强或中午时分不要在外多待。 ; 2、平流层 平流层是对流层上至50KM的范围。温度为220~270K。在12~30KM内气温基本不变，也称同温层。再往上，气温随高度上升而上升，即为上热下冷，所以平流层中很少会发生对流运动，只有平流运动。在15~35Km内溴氧浓度较高并形成溴氧层，其中在27Km上下处溴氧浓度最高。平流层是夹于对流层与中间层之间。 平流层之所以与对流层相反，随高度上升是气温上升，是因为其顶部吸收了来自太阳的紫外线而被加热。同时也因为在30Km以上，由于溴氧能强烈吸收紫外线使平流层中气温随高度升高而上升。平流层的顶部气温大概徘徊在270K左右。平流层顶部称为平流层顶，在此之上气温又会再以随高度而下降。 在温带地区，商业客机一般会于离地表10公里的高空，即平流层的底部处巡航。这是为了避开对流层因对流活动而产生的气流。而在客机巡航阶段所遇上的气流，大多是因为在对流层发生了对流超越现象。同样地，滑翔机一般会在上升暖气流上滑翔，这股气流从对流层上升到达平流层就会停止。这样一来变相为世界各地的滑翔机设定了高度限制。 ; 平流层是一个放射性、动力学及化学过程都会有强烈反应的区域。因为其水平的气态成份混合比起垂直的混合都来得要快。一个较为有趣的平流层环流特性是发生于热带地区的准双年震荡。这种现象由重力波引导，是由于对流层的对流而引至的。 臭氧损耗。臭氧层的损耗主因，是因为平流层中存在着含氯氟烃（如CF2Cl2及CFCl3）。含氯氟烃是氯、氟及碳的聚合物。正因为含氯氟烃的稳定性好。但正因它的稳定性却使其持续