第二章 环境化学.ppt

第二章大气环境化学;第一节大气层结构特点、组成及主要污染物;Atmospheric Composition;一、大气温度层结;;对流层 Troposphere 高度为11~12km；温度变化特点是：通常0.6K/100 m；气体垂直运动激烈；含有大气全部质量的3/4和几乎全部水气，复杂的天气现象。(15 ℃~-56 ℃) ;;atmospheric pressure;Mass of the atmosphere;Pressure profile;Barometric law;Expressing the amount of substances in the atmosphere;Mixing Ratio;Conversion between ppm and μ g/m3;Pressure unit and R Constant: P= 1.01325x10^5 pascal R= 8.314 J/k.mol for P in Pa and volume in m3;Conversion between ppm and μ g/m3;ppm in solution vs. ppm as mixing ratio for airborne substances;第二节大气中污染物的迁移;污染物在大气中的迁移是指由污染源排放出来的污染物由于空气的运动使其传输和分散的过程。;1、对流层大气的重要热源是来自地面的长波辐射，故离地面 　 越近气温越高；离地面越远气温越低。 随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率： Γ=-dT/dz T——绝对温度K, z——高度 在对流层中，dT/dz0， Γ =0.6K/100m，即每升高100m气温降低0.6℃。 ;2、一定条件下出现反常现象 当Γ=0 时，称为等温层； 当Γ0 时，称为逆温层。 这时气层稳定性强，对大气的垂直运动的发展起着阻碍作用。 根据逆温形成的过程不同，可分为两种： 近地面层的逆温 自由大气的逆温 ;辐射逆温;lnP C B E D F A; 平流逆温：暖空气水平移动到冷的地面或气层上，由于暖空气的下层受到冷地面或气层的影响而迅速降温，上层受影响较少，降温较慢，从而形成逆温。主要出现在中纬度沿海地区。 地形逆温：它主要由地形造成，主要在盆地和谷地中。由于山坡散热快，冷空气循山坡下沉到谷底，谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升，从而出现气温的倒置现象。 ;;1、绝热过程： 即系统（气块）与周围的环境没有热量交换。 干过程： 固定质量的气块不经历发生水相变化的过程，即气 块内部不出现液态水和固态水。;2、干气块的绝热过程;3、干绝热垂直递减率Γd：;三、大气稳定度;1、概念：;2、按???稳定度将大气分为：;大气垂直递减率越大，气块越不稳定，反之越稳定 研究大气的垂直递减率与干绝热递减率的对比十分重要，可判断气块的稳定情况。;四、影响大气污染物迁移的因素;1、风和大气湍流的影响;B、摩擦层： 具有乱流特征的气层，也称乱流混合层。 底部与地面接触，顶以上的气层为自由大气。 厚度1000到1500米之间，污染物主要在该层扩散。 ;摩擦层里存在两种乱流： 动力乱流：也称为湍流，起因于有规律水平运动的气流遇 到起伏不平的地形扰动所产生的； 热力乱流：又称对流，起因于地表面温度与地表面附近温 度不均一，近地面空气受热膨胀而上升，随之 上面的冷空气下降，从而形成对流。 两种形式的乱流常并存。 ;C、低层气体污染物的扩散很大程度取决于对流与湍流混合的程度， 垂直运动程度越大，用于稀释污染物的大气容积量也就越大。; dv/dt=(T-T)g/T dv/dt——气块加速度 T ——受热气块温度 T ——大气温度 g ——重力加速度 由于受热气块温度较高，密度较小，从而促使气 块上升。上升过程中气体温度下降并最终达到与外界气 体温度一致，当受热气块会上升至 T=T 时。气块与周围 大气达到中性平衡，气块停止上升，这个高度定义为对 流混合层上限，或称最大混合层高度。 ;最大混合高度的求法;2、天气形势和地理形势的影响 A、天气形势：指大范围气压分布的状况，局部地区的气象条 　　　　　件总是受到天气形势的影响