第二章 大气圈与大气污染.ppt

所以： ρsTs= ρaTa 结果：气块有回到原来位置的倾向。 气块上升后 Ts＜Ta ρs＞ ρa 气块在上升或下降过程中气压与周围 气压总是相同。 归纳三种情况： rd r ＜ (a) 气层对于气块而言是稳定的, 不利于污染物扩散 r rd = (c) 气层对于气块而言是中性的, 扩散能力介于稳定与不稳定之间 (b) 气层对于气块而言是不稳定的, 有利于污染物扩散 r rd ＞ r＜0 rd 标准大气 等温层 r=0 逆温层 r＞0 实际大气的气温垂直分布情况 逆温的后果： 当在某一高度上出现气温分布上高下低的逆温层时，就像有一个盖子盖在下层大气上，阻挡着下层污染物 向上扩散，由 此可造成严重 的空气污染问 题。 逆温状态：即空气层温度分布与正常状况下的分布相反（r0） 干沉积 干沉积 大气污染物通过重力沉降或被地面建筑物、树木等阻留从而淀积在地面的过程，或者是进入人或其他动物呼吸道（器官）并积留于该处的过程为干沉积。 量纲：长度/时间 干沉积率：质量/面积.时间 对于直径范围1.5 μm～100 μm的粒子，用以下公式来表述重力沉降速度： 2（ρ1-ρ2）gr2 u= 9η cm/s 式中：η —空气粘度； ρ1 —粒子密度 ρ2 —空气密度； g —重力加速度 r —粒子半径 雨洗过程：当作为凝结核时，大的颗粒物就会以夹带在雨滴或水粒中的形式被带至地面，小于0.1 μm的粒子，依附在水滴上，因而也包括在被雨洗过程。 对于大的颗粒物来说，消除的过程包括： 沉降 碰撞 云的凝结核—雨洗 洗脱 2-11 大气悬浮颗粒物的消除过程 注意：干沉积是大气中悬浮颗粒物的主要消除过程 湿沉积 大气中所含污染气体或微粒物质通过雨洗、洗脱作用随降水降落并积留在地表的过程称为湿沉积。 注意：湿沉积是污染气体在大气中被消除的重要过程。 大气光化学反应 (1) 由自然因素进入环境大气的微量气体大多是还原态的，如CO、CH4、NH3、H2S等。 (2) 由人为因素造成的大气污染物也大多是化学价态相对较低的化合物，如NO、SO2等。 (3) 存在于大气中的各种来源的有机污染物都可以看作为还原性物质。 上述这些污染物在氧化性的大气层中很容易被氧化为高氧化态物质 间接光化学反应：HO· 和 O3等与污染物之间发生的反应。 直接光离解反应：污染物分子在被光量子激发后，即刻在其激发态的振动周期内离解为其构成原子或原子团的过程。 大多是光化学反应过程的产物 (对流层中最重要的) 氧化剂： HO· 和 O3 所生成的过氧自由基在大气中可能有三种归宿： （1） 与其他自由基复合；（2） 参与大气气溶胶组成；（3） 被NO还原 森林中针叶树、落叶松之类树木大量散发萜烯类化合物（C10H16）和半萜类化合物（C5H8）。在湿热气候条件下，这类化合物及其衍生物的分子容易由气相转移到气溶胶粒子上去，由此在松树林的上空形成轻飘的蓝色雾状物。 沼泽地大气化学 沼泽地的特点：适宜于厌氧细菌活动，因此产生很多还原性气体CH4、NH3、H2，以及硫化物H2S、CH3SCH3（二甲硫醚、二甲硫 ）、CH3SSCH3（二甲基二硫 ）。气态硫化物都容易与HO·自由基反应，生成SO2。 SO2能进一步发生反应： SO3又立即溶于大气中的水，生成作为酸雨主要组分的H2SO4： 沼泽地大气中发生的H2SO4和草地大气产生的HNO3是降水中的天然酸性组分。 海面大气化学 海面大气组成的特点是含多量的 卤化物，如：CH3Cl和HCl。 在这个反应链中，由起始物CH3Cl最终生成了HCl 由海面产生的CH3Cl有相当一部分经扩散进入大气平流层，为平流层提供了一个天然氯原子来源，从而对平流层中的臭氧分子产生有害的破坏作用。 清除O3的反应 都市大气化学 化学特性的组分有NO、CO、SO2和非甲烷烃在各种燃烧过程中可能产生小的环烃。环烯类化合物可能在生成后，立即又转化为气溶胶组分。 O3 . . CHO2 O3 CHO HO2C CO2H （加成O3分子） （开环） （不稳定） （二元羧酸） 无明显污染的都市上空大气，具有环境 大气中的取代芳香化合物与HO·自由基反应后，有两种转化反应的途径： HO· a. CH3 OH （加成） （酚） H OH O2 HO2· CH3 CH3 · CH3 HO· H2O CH2· O2 CH2O2· NO NO2 CH2O· O2 HO2· CHO （羰基化合物） b. CH3 CH2O·