大气环境化学2.1

1、大气环境化学2.1 环境化学 chapter 2 大气环境 2.1环境大气中的重要污染物 环境化学 chapter 2 大气环境 什么是大气污染？当大气中某种物质的浓度超过了正常水平而 对人类、生态、材料或其它环境要素(如大 气性质、水体水质、气候等)产生不良效应 时,就构成了大气污染。 环境化学 chapter 2 大气环境 大气污染物种类 按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大 类; 按形成过程则可分为一次污染物和二次 污 染物。所谓一次污染物是指直接从污染源排 放的污染物质,如co、so2、no等。而二次 污染物是指由一次污染物经化学反应或光化 学反应形成的污染物质,如光化学氧化剂ox、

2、 臭氧(o3)、硫酸盐颗粒物等。 环境化学 chapter 2 大气环境 大气污染物主要有以下八类： 含硫化合物(so2、h2s、(ch3)2s和h2so4等); 含氮化合物(no、no2、nh3、hno3和n2o等); 一氧化碳与二氧化碳； 碳氢化合物和碳、氢、氧化合物(烃类,醛，酮等); 光化学氧化剂(o3、pan、h2o2等); 含卤素化合物(hf、hcl和cfcs等) 颗粒物h2so4、so4-2、no3、多环芳烃及重金 属元素等; 放射性物质。 环境化学 chapter 2 大气环境 2.1 大气中重要自由基的来源 大气中存在的重要自由基有： ho、ho2、r(烷基)、ro(烷氧基)

3、和ro2(过氧 烷基)。 其中以ho、ho2更为重要。 环境化学 chapter 2 大气环境 大气中ho、ho2自由基浓度 ho最高浓度消失在热带，因 为那里温度高，太阳辐射强。 在两个半球之间ho分布不对 称。 环境化学 chapter 2 大气环境 大气中ho的来源 对于清洁大气而言，o3的光离解是大气中ho的重 要来源： o3 + hv o + o2 o + h2o 2ho 对于污染大气，如有hno2和h2o2存在，它们的光 离解也可产生ho hno2 + hv ho + no h2o2 + hv 2ho 环境化学 chapter 2 大气环境 大气中ho2的来源 大气中ho2主要来源

4、于醛的光解，尤其是甲 醛的光解： h2co + hv h + hco h + o2 + m ho2 + m hco + o2 ho2 + co 环境化学 chapter 2 大气环境 2.1.1 混合比单位表示法(体积、质量) ppm(百万分之一)等。这种浓度表示法主要用于气 态污染物，对于大气中低浓度物质是合适的。当表示 浓度相对较高的物质时，比如源排放的物质浓度时， 可直接用百分数表示。 例：大气中o3的本底浓度是0.03ppm; co2的本底浓度是350ppm。部分 v w 106 , 全部 v w 部分 x( ppb) 109 全部 x( ppm) x( pphm) 部分 108 全部

5、 部分 x( ppt) 1012 全部 环境化学 chapter 2 大气环境 2.1.2 单位体积内物质的质量数表示法a 一般对气体常用 g/m3,颗粒物则用 g/m3或个数/cm3。污染物的质量 ( g ) 10 3 空气的取样体积 ( m 3 ) 污染物的质量 ( g ) x ( g / m 3 ) 10 6 空气的取样体积 ( m 3 ) x ( mg / m 3 ) 在大气压为101325pa(标准气压)、温度为25(298k)时，ppm mg / m3 22.4 m 环境化学 chapter 2 大气环境 2.1.3 单位体积内物质的数量表示法 用于比ppt还要低的浓度水平，例如自

6、由基浓度等，表示 每立方厘米空气中有多少个分子、 原子或自由基。可 以由ppm换算过来。 在 大 气 压 为 101325pa ( 标 准 气 压 ) 、 温 度 为 25 (298k)时，每立方厘米的分子数为n 2.46 1019 分子 / cm 3 v即1ppm 相当于2.461013分子/cm3。 举例：oh自由基在污染空气中的浓度是0.1ppt = 2.46106个/cm3 环境化学 chapter 2 大气环境 2.2大气污染物2.2.1大气污染物的来源 大气污染物具有自然的和人为的两种源,即所谓 的自然源和人为源。 一、人为源 燃料燃烧 工业排放 固体废弃物的焚烧 农业活动排放 环

7、境化学 chapter 2 大气环境 二、自然源 (1) 自然尘(风沙、黄砂、土壤粒子等); (2) 森林、草原火灾(排放出co、co2、sox、 nox、hc); (3) 火山活动(排放出so2、h2o、硫酸盐尘等 颗粒物); (4) 森林排放(主要为萜烯类碳氢化合物) (5) 海浪飞沫(颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐)。 环境化学 chapter 2 大气环境 当制定某一空气污染地区的掌握对策, 进行 模式计算时，必需考虑全部源的相对排放强 度，做出污染源清单(source inventory),这里不仅要考虑人为源，而 且要考虑自然源。在有些状况下自然源甚至 比人为源更重要。有人曾对全球的

8、硫氧化物 和氮氧化物的排放作了估量,认为全球氮排 放中93%、硫氧化物排放中60% 来自自然 源。 环境化学 chapter 2 大气环境 2.2.2 大气污染物的汇机制各种污染物质由源输入大气，在源四周浓度 较大，随着与越来越多空气的混合浓度渐渐 稀释。这个稀释过程可被一系列所谓的“汇 机制”加速。如重力沉降、降水清除、地表 汲取以及大气中的化学转化等，这些过程亦 被称为污染物的去除过程。 环境化学 chapter 2 大气环境 去除过程基本上可分为以下几类：一、干沉降(干去除) 重力沉降,与植物、建筑物或地面(土壤) 相碰撞而被表面吸附或汲取)的过程,统称为 干沉降。 重力沉降仅对直径大于

9、10m的颗粒物是有 效的。过小的粒子由于其降落速度对比大气 的垂直运动来说是不重要的,因此,与植物相 碰撞可能是它们在近地画处较有效的去除过 程。 环境化学 chapter 2 大气环境 植物对粒子的去除效率与粒子大小、植物表 面大小、外形以及湿度都有关系。对于气态 污染物，干沉降也是很重要的一种去除途径。 地表汲取的机制尚不非常清晰，看来与很多 因素，如气象条件、地表的物理、化学性质 以及气体本身的性质等有关。 环境化学 chapter 2 大气环境 二、湿沉降(湿去除)大气中的物质通过降水而落到地面的过程，称湿 沉降。被降水湿去除或温沉降对气体和颗粒物都 是最有效的大气净化机制。 湿沉降有两类：雨除(rainout)和冲刷(洗脱) (washout)。 环境化学 chapter 2 大气环境 大气中的物质通过降水而落到地面的过程，称 湿沉降。被降水湿去除或温沉降对气体和颗 粒物都是最有效的大气净化机制。湿沉降有两类：雨除(rainout)和冲刷(洗 脱)(washout)。 环境化学 chapter 2 大气环境 三、化学反应去除 污染 物在大气中通过化学反应