大气环境化学大气的组成结构和性质.ppt

1 1 1 1、污染物在大气中的转化、污染物在大气中的转化、污染物在大气中的转化、污染物在大气中的转化1 1 1 1）光化学反应基础）光化学反应基础）光化学反应基础）光化学反应基础2 2 2 2）自由基反应和来源）自由基反应和来源）自由基反应和来源）自由基反应和来源3 3 3 3）氮氧化物和碳氢化合物、硫氧化合物的转化氮氧化物和碳氢化合物、硫氧化合物的转化氮氧化物和碳氢化合物、硫氧化合物的转化氮氧化物和碳氢化合物、硫氧化合物的转化2 2 2 2、几种代表性的大气环境污染问题、几种代表性的大气环境污染问题、几种代表性的大气环境污染问题、几种代表性的大气环境污染问题1 1）酸雨，光化学烟雾，硫酸烟雾型污染酸雨，光化学烟雾，硫酸烟雾型污染酸雨，光化学烟雾，硫酸烟雾型污染酸雨，光化学烟雾，硫酸烟雾型污染2 2 2 2）温室效应）温室效应）温室效应）温室效应3 3 3 3）臭氧层破坏）臭氧层破坏）臭氧层破坏）臭氧层破坏3 3 3 3、大气颗粒物、大气颗粒物、大气颗粒物、大气颗粒物1 1 1 1）粒径分布）粒径分布）粒径分布）粒径分布 2 2 2 2）三模态）三模态）三模态）三模态 3 3 3 3）化学组成）化学组成）化学组成）化学组成重点内容重点内容:第一节第一节 大气结构、组成和性质大气结构、组成和性质一、大气垂直分层一、大气垂直分层二、大气的组成二、大气的组成三、大气中主要污染物三、大气中主要污染物按化学结构组成：同质层和异质层按化学结构组成：同质层和异质层一、大气垂直分层一、大气垂直分层大气大气的大气的大气的大气的 温度层结温度层结温度层结温度层结 密度层结密度层结密度层结密度层结 运动规律运动规律运动规律运动规律 对流层 平流层 中间层 热层 散逸层 依据依据划分为划分为通通通通常常常常把把把把静静静静态态态态大大大大气气气气的的的的温温温温度度度度和和和和密密密密度度度度在在在在垂垂垂垂直直直直方方方方向向向向上上上上的的的的分分分分布布布布，称为称为称为称为大气温度层结大气温度层结大气温度层结大气温度层结和和和和大气密度层结大气密度层结大气密度层结大气密度层结。平均厚度平均厚度12km,12km,赤道赤道19km19km，两极，两极8-9km8-9km，云雨主要发生层，夏，云雨主要发生层，夏季厚，冬季薄。季厚，冬季薄。特点特点:1 1、气温随高度升高而降低；、气温随高度升高而降低；2 2、空气密度大；、空气密度大；3 3、有三小层、天气复杂多变；、有三小层、天气复杂多变；4 4、对流运动强烈。、对流运动强烈。（一）对流层（一）对流层垂直递减率（垂直递减率（）：）：垂直升高垂直升高100m，气温的变化值，气温的变化值当当0时，时，称为等温气层；称为等温气层；当当0时，时，正常正常每升高每升高100m降低降低0.65,特点：特点：1 1、空气基本无对流，平流运动占显著优势；、空气基本无对流，平流运动占显著优势；2 2、空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，很少有天气现象，透明度极高；很少有天气现象，透明度极高；3 3、在在15-35km15-35km的范围内（平流层上层），厚度的范围内（平流层上层），厚度约约20km20km的臭氧层。的臭氧层。（二）平流层（二）平流层 对流层顶到约对流层顶到约50km50km（三）中间层（三）中间层 从平流层顶到约从平流层顶到约85km85km的高度的高度特点：特点：1 1、空气更稀薄、空气更稀薄 2 2、无水分、无水分 3 3、温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低、温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低 （-100-100）4 4、中间层中上部，气体分子（、中间层中上部，气体分子（O O2 2、N N2 2）开始电离。）开始电离。（四）热层（四）热层 从从80km80km到约到约800km800km的高度的高度特点：特点：1 1、温度随高度增加迅速增高；、温度随高度增加迅速增高；2 2、气更为稀薄、气更为稀薄;3 3、大部分空气分子被电离成为离子和自由、大部分空气分子被电离成为离子和自由 电子，又称电离层，可以反射无线电波电子，又称电离层，可以反射无线电波（五）逸散层（五）逸散层 特点：特点：1 1、800km800km以上高空以上高空2 2、空气稀薄，密度几乎与太空相同、空气稀薄，密度几乎与太空相同3 3、空气分子受地球引力极小，所以、空气分子受地球引力极小，所以气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去二、大气的组成二、大气的组成 气体组分和大气颗粒物气体组分和大气颗粒物（一）气体组分及分布（一）气体组分及分布1 1、气体组分、气体组分1）氮（）氮（78.09%）、氧（）、氧（20.95%）、氩（）、氩（0.9%）、）、CO2（0.03%）99%2）稀有气体（）稀有气体（CH4、SO2、NH3、CO、O3）2000）含氮化合物含氮化合物O O2 2NONOxO2OON2ONONO2NNOOOHNNOHNO12O2NO2以上快以上快结论：燃烧过程中排放的氮氧化物主要为结论：燃烧过程中排放的氮氧化物主要为NO(占占90%以上以上)，其次才为，其次才为NO2（仅占（仅占10%左右）左右）1 1、CO（三）含碳化合物的来源和演变（三）含碳化合物的来源和演变CO、CO2、CHx、含氧烃等、含氧烃等参与光化学烟雾形成参与光化学烟雾形成阻碍体内氧气输送阻碍体内氧气输送O2HHO2MOHCOCO2HNOHO2NO2OH 1）危害）危害温室气体，导致温室效应温室气体，导致温室效应1 1、CO（三）含碳化合物的来源和演变（三）含碳化合物的来源和演变CO、CO2、CHx、含氧烃等、含氧烃等2）来源）来源人为污染：燃料不完全燃烧人为污染：燃料不完全燃烧天然来源：天然来源：海洋中生物作用、植物叶绿素的海洋中生物作用、植物叶绿素的分解、森林火灾、甲烷光化学氧化分解、森林火灾、甲烷光化学氧化3）清除）清除土壤吸收土壤吸收12O2COCO23H2COCH4H2O与与HO自由基反应（主要途径）自由基反应（主要途径）HOCOCO2HHO2HO2MHO2COCO2HO1 1、CO4）浓度特征）浓度特征城市多于非城市，一天中峰值出现在早晚交通城市多于非城市，一天中峰值出现在早晚交通量大时量大时随高度、纬度变化（北高南低）随高度、纬度变化（北高南低）2 2、CO2（三）含碳化合物的来源和演变（三）含碳化合物的来源和演变CO、CO2、CHx、含氧烃等、含氧烃等1）危害）危害温室气体，导致温室效应温室气体，导致温室效应2）来源）来源人为污染：矿物质燃料燃烧、森林破坏人为污染：矿物质燃料燃烧、森林破坏天然污染：海洋脱气、甲烷转化、动植物呼吸、天然污染：海洋脱气、甲烷转化、动植物呼吸、腐败、森林火灾腐败、森林火灾2 2、CO2（三）含碳化合物的来源和演变（三）含碳化合物的来源和演变CO、CO2、CHx、含氧烃等、含氧烃等3）清除）清除植物光合作用、海水吸收后以碳酸盐形式植物光合作用、海水吸收后以碳酸盐形式3 3、CHX气态存在于大气中的是碳原子数在气态存在于大气中的是碳原子数在110，包括可挥发性的所有烃类，烯烃、芳香烃。包括可挥发性的所有烃类，烯烃、芳香烃。是形成光化学烟雾的主要参与者。是形成光化学烟雾的主要参与者。相比较而言，开放程度大的链烯烃活性高于较相比较而言，开放程度大的链烯烃活性高于较为封闭的环烯烃，含有氧原子的碳氢化物活性为封闭的环烯烃，含有氧原子的碳氢化物活性高于链烷烃。高于链烷烃。甲烷甲烷1）危害：）危害：温室气体，导致温室效应温室气体，导致温室效应2）来源：）来源：燃料燃烧过程、原油以及天然气的泄漏燃料燃烧过程、原油以及天然气的泄漏厌氧细菌发酵为主厌氧细菌发酵为主2CH2OCO2CH4温室效应比温室效应比CO2大大20倍倍3）清除：）清除：CH4HOCH3H2OCH4CLCH3HCL主要主要4）浓度特征：）浓度特征：夏低冬高，北半球高夏低冬高，北半球高（四）卤代烃的来源和演变（四）卤代烃的来源和演变1、来源、来源人为污染：有机化学溶剂挥发人为污染：有机化学溶剂挥发天然污染：海洋天然污染：海洋（四）卤代烃的来源和演变（四）卤代烃的来源和演变2、氟氯烃类、氟氯烃类1）危害）危害破坏臭氧层破坏臭氧层CCL3FhvCCL2FCLCLO3CLOO2CLOOCLO2温室气体温室气体通式通式CnH2n-x-yFxCLy通式通式x+y2n+2，CFC（四）卤代烃的来源和演变（四）卤代烃的来源和演变2、氟氯烃类、氟氯烃类2）来源）来源主要来自人为污染源主要来自人为污染源3）清除）清除在对流层不易清除，进入平流层在强紫外线在对流层不易清除，进入平流层在强紫外线下光解下光解