2010大气环境化学上.ppt

第二章 大气环境化学 大气的组成及其主要污染物 大气颗粒物 大气中污染物的迁移 大气中污染物的转化 1 大气的组成及其主要污染物 1.1 大气的主要成分 1.2 大气层的结构 1.3 大气污染化学与大气污染 1.4 大气中的主要污染物 1.1.1大气圈的重要性 滋润保护着人类而且无时无刻不在传输着物质、能量和信息。 空气的主要成分：O2、N2、CO2； O2， 人类和动物呼吸所必须，且须大量存在(成人10-12m3/d，是食物的10倍，饮水的3-4倍)； N2， 固氮作用（一系列复杂的生化反应转化成氨基酸）； CO2，植物的光合作用。 保护作用：防止从外层空间的宇宙线，r射线，X射线和陨石等对人类的侵害，同时，允许太阳辐射中的近紫外线，可见光和近红外光线到达地面——保温； 是地球上H2O、O2、N2、C等重要物质循环不可缺的介质； 地球能量转换和传递的重要介质。 1.1.2大气的主要成分 大气的主要成分（体积百分比）包括： N2（78.08%）、 O2（20.95%）、 Ar（0.943%）和CO2 （0.0314%）。 几种惰性气体：He（5.24×10-4）、Ne（1.81×10-3）、Ke（1.14×10-4）和Xe（8.7×10-6）的含量相对比较高。水的含量是一个可变化的数值。一般在1～3%。 痕量组分，如H2（5×10-5）、CH4（2×10-4）、CO（1×10-5）、SO2（2×10-7）、NH3（6×10-7）、N2O（2.5×10-5）、NO2（2×10-6）、O3（4×10-6）等。 1.1.3大气与空气 大气（atmosphere）：围绕地球或任何其他天体的气层或气圈。 空气（air）：处于大气最低层约有十多公里的对流层气体混合物。 由于地球旋转作用以及距地面不同高度的各层次大气对太阳辐射吸收程度上的差异，使得描述大气状态的温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀分布。人们通常把静大气的温度和密度在垂直方向上的分布，称为大气温度层结和大气密度层结。 1.2 地球大气圈的垂直分层 目前世界普遍采用的大气圈分层方法是1962年世界气象组织（WMO）执行委员会正式通过国际大地测量和地球物理联合会（IUGG）建议的分层系统，即根据大气温度垂直变化特征，将大气圈分为对流层、平流层、中间层、热成层和逸散层 1）对流层 ①大气圈最接近地面的一层，厚度从赤道向两极减少，低纬度为17-18km,高纬度为8-9km，平均厚度为12km；H↑ ，则T↓（0.65℃/100m，不能直接吸收太阳辐射却能从地面反射得到热能而使大气增温），对流强烈; ②集中了占大气总质量的75%的空气和几乎全部水蒸气,主要天气现象云、雾、雪、雹及降水等发生在这一层 ； ③1-2km, 摩擦层，也称乱流混合层,污染物大多集中在这一层； 1-2km ，自由大气层，乱流及其效应通常极微弱，污染物很少到达这里。 对流层顶温度很低，水凝结成冰，不能进入平流层。 2）平流层 ①对流层顶至高度约50～55 km； ②平流层内空气干燥，几乎没有水汽和尘埃，大气透明度好（超高速飞行，10—20km）； ③温度先是随高度增加变化很少，距地面30-35km处温度为-55 ℃，再向上T随 H↑而↑，到平流层顶升至-3 ℃ ，因在15～35 km内，形成一个约20 km厚的O3层。 ④无垂直对流运动，主要是平流运动。 3）中间层：平流层顶至85 km；H↑则T↓，顶部气温为-83～-113 ℃，因高空吸收辐射的物质（尤其O3）减少 。 4）热成层：85 ～800km，空气稀薄，气体在宇宙射线作用下电离，能将地面发射的无线电波返回地面，对全球无线电通讯具有重要作用；H↑则T↑，电离后的氧强烈吸收λ180nm太阳远紫外辐射的能量； 5）散逸层：热成层顶以上的大气，也称外层，该层大气极为稀薄，气温高，分子运动速度加快。有的能克服地球引力而逃逸到太空中去。 1.3.1大气污染化学 定义：研究大气污染物的化学特征及其产生，迁移、转化、消除和致害过程中的化学行为，以便掌握和运用有关规律，控制污染，改善环境，造福人类。 1973年，第一次全国环保会议之后，我国环保工作有了全面的开展； 1975年，中科院成立了环境化学研究所组建了大气污染化学研究组，后扩大为研究室，开始有了我国第一个研究大气污染化学的专业单位； 1977年，中科院制定环境科学发展规划时，提出了以燃煤产生的大气污染问题为主攻方向； 20年来，我国大气污染化学的研究，大致可归纳为：大气颗粒物的表征和污染物的迁移转化两方面。 我国大气污染有三个特点：一是SO2污染重于NOx，二是硫氧化物主