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1、大气环境化学第三次课程1第一页,讲稿共二十六页哦3.4 3.4 大气组分的浓度表示方法大气组分的浓度表示方法1 1 混合比单位表示法混合比单位表示法混合比单位表示法混合比单位表示法x x(体积、质量)(体积、质量)(体积、质量)(体积、质量)例:大气中例:大气中例:大气中例:大气中OO3 3的本底浓度是的本底浓度是的本底浓度是的本底浓度是0.03ppm(0.03ppm(也可以是也可以是也可以是也可以是30ppb30ppb),即空气中每即空气中每即空气中每即空气中每10108 8个空气分子,就有个空气分子,就有个空气分子,就有个空气分子,就有3 3个个个个OO3 3分子。分子。分子。分子。COC
2、O2 2的本底浓度是的本底浓度是的本底浓度是的本底浓度是350ppm350ppm,即空气中每,即空气中每,即空气中每,即空气中每10106 6个空个空个空个空气分子,就有气分子,就有气分子,就有气分子,就有350350个个个个COCO2 2分子;分子;分子;分子;第二页,讲稿共二十六页哦3.4 3.4 大气组分的浓度表示方法大气组分的浓度表示方法2 2单位体积内物质的数量表示法(个数单位体积内物质的数量表示法(个数单位体积内物质的数量表示法(个数单位体积内物质的数量表示法(个数/cm/cm3)用用用用于于于于比比比比pptppt还还还还要要要要低低低低的的的的浓浓浓浓度度度度水水水水平平平平,
3、例例例例如如如如自自自自由由由由基基基基浓浓浓浓度度度度等等等等,表表表表示示示示每立方厘米空气中有多少个分子、原子或自由基。每立方厘米空气中有多少个分子、原子或自由基。每立方厘米空气中有多少个分子、原子或自由基。每立方厘米空气中有多少个分子、原子或自由基。可以由可以由可以由可以由ppmppm换算过来。换算过来。换算过来。换算过来。在在在在大大大大气气气气压压压压为为为为101325Pa101325Pa(标标标标准准准准气气气气压压压压)、温温温温度度度度为为为为2525(298K298K)时,每立方厘米的分子数为:时,每立方厘米的分子数为:时,每立方厘米的分子数为:时,每立方厘米的分子数为:
4、1ppm 相当于2.461013个 分子/cm3。第三页,讲稿共二十六页哦3.4 3.4 大气组分的浓度表示方法大气组分的浓度表示方法2 2单位体积内物质的数量表示法(个数单位体积内物质的数量表示法(个数单位体积内物质的数量表示法(个数单位体积内物质的数量表示法(个数/cm/cm3)例:OH自由基在污染空气中的浓度是0.1ppt,则用单位体积内物质的数量如何表示?第四页,讲稿共二十六页哦3.4 3.4 大气组分的浓度表示方法大气组分的浓度表示方法3 3 单位体积内物质的质量数表示法单位体积内物质的质量数表示法单位体积内物质的质量数表示法单位体积内物质的质量数表示法 一般对气体常用一般对气体常用
5、一般对气体常用一般对气体常用 g/mg/m3 3,颗粒物则用,颗粒物则用,颗粒物则用,颗粒物则用 g/mg/m3 3或个或个或个或个数数数数/cm/cm3 3。第五页,讲稿共二十六页哦3.4 3.4 大气组分的浓度表示方法大气组分的浓度表示方法3 3 单位体积内物质的质量数表示法单位体积内物质的质量数表示法单位体积内物质的质量数表示法单位体积内物质的质量数表示法 与与与与ppmppm之间的换算关系:之间的换算关系:之间的换算关系:之间的换算关系:在大气在大气在大气在大气压为压为压为压为101325Pa101325Pa(标标标标准气准气准气准气压压压压)、温度)、温度)、温度)、温度为为为为25
6、25(298K298K)时时时时,第六页,讲稿共二十六页哦本节的要求本节的要求1.1.掌握大气的温度层结、大气垂直递减率和干绝热垂直递掌握大气的温度层结、大气垂直递减率和干绝热垂直递掌握大气的温度层结、大气垂直递减率和干绝热垂直递掌握大气的温度层结、大气垂直递减率和干绝热垂直递减率的概念;减率的概念;减率的概念;减率的概念;2.2.掌握对流层和平流层的特点掌握对流层和平流层的特点掌握对流层和平流层的特点掌握对流层和平流层的特点3.3.利用大气垂直递减率和干绝热垂直递减率变化判利用大气垂直递减率和干绝热垂直递减率变化判利用大气垂直递减率和干绝热垂直递减率变化判利用大气垂直递减率和干绝热垂直递减率
7、变化判断大气的稳定度断大气的稳定度断大气的稳定度断大气的稳定度4.4.掌握大气成分对太阳辐射的吸收,那个区间的可见掌握大气成分对太阳辐射的吸收,那个区间的可见掌握大气成分对太阳辐射的吸收,那个区间的可见掌握大气成分对太阳辐射的吸收,那个区间的可见光可以透过大气到达地面;光可以透过大气到达地面;光可以透过大气到达地面;光可以透过大气到达地面;5.5.掌握大气的源与汇,以及大气成分浓度的表示方掌握大气的源与汇,以及大气成分浓度的表示方掌握大气的源与汇,以及大气成分浓度的表示方掌握大气的源与汇,以及大气成分浓度的表示方法及其换算。法及其换算。法及其换算。法及其换算。第七页,讲稿共二十六页哦第二节第二
8、节大气污染物的转化大气污染物的转化 污染物的转化是污染物在大气中经过化污染物的转化是污染物在大气中经过化学反应,如光解、氧化还原、酸碱中和以及学反应,如光解、氧化还原、酸碱中和以及聚合等反应,转化成无毒化合物,从而去除聚合等反应,转化成无毒化合物,从而去除了污染或者转化成为毒性更大的二次污染物,了污染或者转化成为毒性更大的二次污染物,加重污染。加重污染。第八页,讲稿共二十六页哦光化学第一定律光化学第一定律光化学第一定律光化学第一定律:光子的能量大于化学键能时,且分子:光子的能量大于化学键能时,且分子:光子的能量大于化学键能时,且分子:光子的能量大于化学键能时,且分子对某特定波长的光要有特征吸收
9、光谱才能引起光离对某特定波长的光要有特征吸收光谱才能引起光离对某特定波长的光要有特征吸收光谱才能引起光离对某特定波长的光要有特征吸收光谱才能引起光离解反应。解反应。解反应。解反应。光化学第二定律光化学第二定律光化学第二定律光化学第二定律:分子吸收光的过程是单光子过程,该定律:分子吸收光的过程是单光子过程,该定律:分子吸收光的过程是单光子过程,该定律:分子吸收光的过程是单光子过程,该定律的基础是电子激发态分子的寿命很短,的基础是电子激发态分子的寿命很短,的基础是电子激发态分子的寿命很短,的基础是电子激发态分子的寿命很短,1010-8-8秒,在这样秒,在这样秒,在这样秒,在这样短的时间内,辐射强度
10、比较弱的情况下,在吸收第二短的时间内,辐射强度比较弱的情况下,在吸收第二短的时间内,辐射强度比较弱的情况下,在吸收第二短的时间内,辐射强度比较弱的情况下,在吸收第二个光子的几率很小。个光子的几率很小。个光子的几率很小。个光子的几率很小。2.1光化学反应定律光化学反应定律 第九页,讲稿共二十六页哦2.2 2.2 大气光化学反应基础大气光化学反应基础 一、光化学反应基础一、光化学反应基础一、光化学反应基础一、光化学反应基础1 1、光化学反应、光化学反应、光化学反应、光化学反应:分子、原子、自由基或离子吸收光子而发:分子、原子、自由基或离子吸收光子而发:分子、原子、自由基或离子吸收光子而发:分子、原
11、子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。生的化学反应。生的化学反应。生的化学反应。a.a.初级过程初级过程初级过程初级过程 第十页,讲稿共二十六页哦2.2 2.2 大气光化学反应基础大气光化学反应基础 一、光化学反应基础一、光化学反应基础一、光化学反应基础一、光化学反应基础b.b.次级过程:指在初级过程中反应物、生成物之间次级过程:指在初级过程中反应物、生成物之间次级过程:指在初级过程中反应物、生成物之间次级过程:指在初级过程中反应物、生成物之间进一步发生地反应。进一步发生地反应。进一步发生地反应。进一步发生地反应。第十一页,讲稿共二十六页哦二、量子产率二、量子产率二、量子产率二、量子产率(
12、quantum yield)quantum yield)quantum yield)quantum yield)由于被化学物种吸收了的光量子不一定全部能引由于被化学物种吸收了的光量子不一定全部能引由于被化学物种吸收了的光量子不一定全部能引由于被化学物种吸收了的光量子不一定全部能引起反应,所以引入光量子产额(率)的概念来表起反应,所以引入光量子产额(率)的概念来表起反应,所以引入光量子产额(率)的概念来表起反应,所以引入光量子产额(率)的概念来表示光化学反应的效率。示光化学反应的效率。示光化学反应的效率。示光化学反应的效率。a.a.a.a.初级量子产率初级量子产率初级量子产率初级量子产率2.2
13、2.2 大气光化学反应基础大气光化学反应基础 第十二页,讲稿共二十六页哦二、量子产率二、量子产率二、量子产率二、量子产率(quantum yield)quantum yield)quantum yield)quantum yield)b.b.b.b.总量子产率总量子产率总量子产率总量子产率(表观量子产率表观量子产率表观量子产率表观量子产率):):):):包括初级过程和次包括初级过程和次包括初级过程和次包括初级过程和次级过程在内的总的效率。级过程在内的总的效率。级过程在内的总的效率。级过程在内的总的效率。2.2 2.2 大气光化学反应基础大气光化学反应基础 ClCl2 2+h2Cl+h2ClCl
14、+HCl+H22HCl+HHCl+HH+ClH+Cl2 2HCl+ClHCl+Cl2ClCl2ClCl2 2第十三页,讲稿共二十六页哦2.3大气中的自由基大气中的自由基1、氢氧自由基、氢氧自由基(hydroxylradical,OH)第十四页,讲稿共二十六页哦2.3大气中的自由基大气中的自由基1、氢氧自由基、氢氧自由基(hydroxylradical,OH)第十五页,讲稿共二十六页哦2.3大气中的自由基大气中的自由基1 1、氢氧自由基、氢氧自由基、氢氧自由基、氢氧自由基(hydroxylradical(hydroxylradical,OH)OH)OHOH自由基的来源主要有以下几个方面自由基的来
15、源主要有以下几个方面自由基的来源主要有以下几个方面自由基的来源主要有以下几个方面:(1)O3的光分解的光分解第十六页,讲稿共二十六页哦2.3大气中的自由基大气中的自由基1 1、氢氧自由基、氢氧自由基、氢氧自由基、氢氧自由基(hydroxylradical(hydroxylradical,OH)OH)OHOH自由基的来源主要有以下几个方面自由基的来源主要有以下几个方面自由基的来源主要有以下几个方面自由基的来源主要有以下几个方面:(2)HNO2光分解光分解(3)H2O2光分解光分解 第十七页,讲稿共二十六页哦2.3大气中的自由基大气中的自由基2 2、过氧自由基、过氧自由基、过氧自由基、过氧自由基(
16、hydroperoxylradical(hydroperoxylradical,HOHO2 2)HOHO2 2 的主要来源是大气中甲醛的主要来源是大气中甲醛的主要来源是大气中甲醛的主要来源是大气中甲醛(HCHO)(HCHO)的光的光的光的光分解:分解:分解:分解:第十八页,讲稿共二十六页哦2.3大气中的自由基大气中的自由基OHOH 和和和和HOHO2 2自由基的汇与相互转化自由基的汇与相互转化自由基的汇与相互转化自由基的汇与相互转化OHOH 自由基的汇自由基的汇自由基的汇自由基的汇HOHO2 2自由基的汇自由基的汇自由基的汇自由基的汇第十九页,讲稿共二十六页哦2.3大气中的自由基大气中的自由基
17、 OHOH 和和和和HOHO2 2自由基之间的汇与相互转化自由基之间的汇与相互转化自由基之间的汇与相互转化自由基之间的汇与相互转化自由基通过复合反应而去除自由基通过复合反应而去除自由基通过复合反应而去除自由基通过复合反应而去除第二十页,讲稿共二十六页哦2.3大气中的自由基大气中的自由基OHOH 和和和和HOHO2 2自由基之间的汇与相互转化自由基之间的汇与相互转化自由基之间的汇与相互转化自由基之间的汇与相互转化第二十一页,讲稿共二十六页哦2.3大气中的自由基大气中的自由基3 3、烃基、烃类含氧基或过氧基烃基、烃类含氧基或过氧基烃基、烃类含氧基或过氧基烃基、烃类含氧基或过氧基 第二十二页,讲稿共
18、二十六页哦2.4 2.4 污染大气中重要的光化学反应污染大气中重要的光化学反应 1、NONO2 2的光解的光解的光解的光解 波长波长波长波长300nm300nm380nm380nm时,其量子产额时,其量子产额时,其量子产额时,其量子产额11;380380nmnm时,时,时,时,迅速下降;迅速下降;迅速下降;迅速下降;=405nm=405nm时,时,时,时,=0.36=0.36;当当当当 420nm420nm时,时,时,时,=0=0,即,即,即,即NONO2 2不再发生光离解。不再发生光离解。不再发生光离解。不再发生光离解。第二十三页,讲稿共二十六页哦2.4 2.4 污染大气中重要的光化学反应污
19、染大气中重要的光化学反应 2、OO3 3的光解的光解的光解的光解 OO3 3光解在光解在光解在光解在=300nm=300nm时,时,时,时,=1=1;300nm300nm时,时,时,时,值略小于值略小于值略小于值略小于1 1;300nm300nm时,时,时,时,逐渐下降。由逐渐下降。由逐渐下降。由逐渐下降。由OO3 3产生的产生的产生的产生的O(1D)O(1D)一般一般一般一般有两个去除途径,即与水蒸气反应生成有两个去除途径,即与水蒸气反应生成有两个去除途径,即与水蒸气反应生成有两个去除途径,即与水蒸气反应生成OHOH,或被空气,或被空气,或被空气,或被空气去活。去活。去活。去活。第二十四页,讲稿共二十六页哦2.4 2.4 污染大气中重要的光化学反应污染大气中重要的光化学反应 3、SOO2 2的光解的光解的光解的光解 4、HNOHNO2 2和和和和RONORONO的光解的光解的光解的光解 第二十五页,讲稿共二十六页哦2.4 2.4 污染大气中重要的光化学反应污染大气中重要的光化学反应 5、醛的光解醛的光解醛的光解醛的光解 第二十六页,讲稿共二十六页哦
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