第二章光化学烟雾

1、第二章第二章 大气环境化学大气环境化学第二节 大气中污染物的转化光化学反应基础光化学反应基础大气中重要自由基的来源大气中重要自由基的来源氮氧化物的转化氮氧化物的转化碳氢化合物的转化碳氢化合物的转化光化学烟雾光化学烟雾硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染酸性降水酸性降水大气颗粒物大气颗粒物温室气体和温室效应温室气体和温室效应臭氧层的形成与耗损臭氧层的形成与耗损第二章第二章 大气环境化学大气环境化学第二节第二节 光化学烟雾光化学烟雾1、光化学烟雾形成、光化学烟雾形成条件条件2、光化学烟雾发生、光化学烟雾发生机理机理* *2.2 Seinfeld反应机理反应机理2.1烟雾箱模

2、拟实验烟雾箱模拟实验结果分析结果分析3.光化学烟雾防治光化学烟雾防治对策对策时间时间地点地点光化学烟雾危害光化学烟雾危害1943美国洛杉矶市美国洛杉矶市呼吸困难，两天内呼吸困难，两天内400多多名老人死亡名老人死亡1970美国加州美国加州3/ 4 的人发生红眼病的人发生红眼病 1971日本东京日本东京2 万人患了红眼病万人患了红眼病1997智利圣地亚哥智利圣地亚哥该市该市 “半瘫痪状态半瘫痪状态”1979中国兰州中国兰州大气能见度大气能见度2 0 米米“雾茫茫雾茫茫, 眼难睁眼难睁, 人不人不伤心泪长流伤心泪长流”1993中国上海中国上海1997中国广州中国广州第二节第二节 光化学烟雾光化学烟

3、雾20142014大气环境告急：大气环境告急：广州广州臭氧浓度臭氧浓度212-320ug/m212-320ug/m3 3南京南京臭氧浓度臭氧浓度100ug/m100ug/m3 3表表1 典型光化学烟雾事件典型光化学烟雾事件形成条件？发生机理？形成条件？发生机理？ 防治？防治？1 1、光化学烟雾形成条件、光化学烟雾形成条件氮氧化物氮氧化物碳氢化合物碳氢化合物一次污染物一次污染物O3、醛、过、醛、过氧乙酰硝酸氧乙酰硝酸酯酯(PAN)等等二次污染物二次污染物混合污染物混合污染物光化学烟雾光化学烟雾物质条件：物质条件：氮氧化物、碳氢化合物氮氧化物、碳氢化合物图图1. 1. 光化学烟雾日变化曲线光化学烟

4、雾日变化曲线(S.E.Manahan,1984)(S.E.Manahan,1984)气象条件：气象条件：强光照射、大气稳定度高强光照射、大气稳定度高1 1、光化学烟雾形成条件、光化学烟雾形成条件图图2. 2. 光化学烟雾与逆温关系光化学烟雾与逆温关系关键反应：关键反应：(1) NO被氧化为被氧化为NO2；(2) 丙烯被氧化；丙烯被氧化； (3) NO2光解光解;(4) O3、醛、醛、PAN生成。生成。2、光化学烟雾发生机理、光化学烟雾发生机理 图图3. C3H6 、NO 和空气和空气(O2、N2)混合物经紫外混合物经紫外线照射后的时间成分关系图线照射后的时间成分关系图2.1 烟雾箱模拟实验结果

5、分析烟雾箱模拟实验结果分析链链引发反应引发反应:(1)-(3):(1)-(3)（NONO2 2光解）光解）（1） NO2 + hv （420nm） NO+ O （2） O + O2 + M O3 + M（3） NO + O3 NO2 + O22.2 Seinfeld 反应机理反应机理n1986 Seinfeldn链引发反应链引发反应; ;链传递反应链传递反应; ;链终止反应链终止反应 NO2初始体积分数初始体积分数 (ppb) O3体积分数体积分数 (ppb) 100 27 实测值实测值 2, 3取代烷基芳烃取代烷基芳烃 芳烃芳烃 C5以上烷烃以上烷烃 C2-C5烷烃烷烃碳氢化合物碳氢化合物R

6、O2 HO2RC(O)O2O3PANOH+3.光化学烟雾防治对策光化学烟雾防治对策 防治对策之二：防治对策之二：清除自由基，使链式反应终止。清除自由基，使链式反应终止。二乙基羟胺二乙基羟胺(DEHA)作为作为OH的阻化剂：的阻化剂：(C2H5)2NOH + OH (C2H5)2NO + H2ORO2 HO2RC(O)O2O3PANOH+碳氢化合物碳氢化合物n重点重点：光化学烟雾形成条件和发生机理光化学烟雾形成条件和发生机理 物质条件，气象条件，物质条件，气象条件，12个反应式个反应式n难点：难点：光化学烟雾发生机理光化学烟雾发生机理n作业：作业：我国广州地区具有发生光化学烟雾的潜我国广州地区具

7、有发生光化学烟雾的潜在威胁，请同学们查阅资料，在课堂知识的基在威胁，请同学们查阅资料，在课堂知识的基础上，提出适合的光化学烟雾预防措施。础上，提出适合的光化学烟雾预防措施。小小 结结大气环境化学小结v理解以下内容：理解以下内容：v光化学反应基础光化学反应基础v大气中重要自由基的来源大气中重要自由基的来源v重点掌握以下内容：重点掌握以下内容：v氮氧化物的转化氮氧化物的转化v碳氢化合物的转化碳氢化合物的转化v光化学烟雾光化学烟雾v硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染v酸性降水酸性降水v了解以下内容：了解以下内容：v大气颗粒物大气颗粒物v温室气体和温室效应温室气体和温室效应v

8、臭氧层的形成与耗损臭氧层的形成与耗损有机污染物有机污染物- POPso Definition of POPs o POPs判断标准判断标准o POPs的来源的来源o POPs的特性的特性o POPs的危害的危害o POPs的生物学毒性具体表现的生物学毒性具体表现o 环境保护领域的环境保护领域的POPs研究热点研究热点o 中国典型中国典型 POPs的污染状况的污染状况o POPs的研究前沿的研究前沿o POPs的防治对策的防治对策滴定指示剂滴定终点终点碳酸盐物种酸、碱度类别甲基橙pH=4.3H2CO3总碱度=HCO3-+2CO32-+OH-H+矿物酸度=H+-HCO3-2CO32-OH-酚酞pH

9、=8.3HCO3-酚酞碱度=CO32-+OH-（H2CO3*+H+）CO2酸度=H2CO3*+H+-（CO32-+OH-）pH值为10-11CO32-苛性碱度=OH-（HCO3-+2H2CO3*+H+）总酸度=HCO3-+2H2CO3*+H+-OH-小结：吸附种类、吸附机理小结：吸附种类、吸附机理吸附种类吸附种类吸附机理吸附机理实例实例物理吸附物理吸附胶体具有巨大的比表面积和表面能，胶体具有巨大的比表面积和表面能，吸附力是范德华力吸附力是范德华力表面吸附表面吸附化学吸附化学吸附胶体微粒所带电荷对介质中异号离胶体微粒所带电荷对介质中异号离子的吸附；子的吸附；液体中离子靠强化学键结合到固体液体中离

10、子靠强化学键结合到固体颗粒表面颗粒表面腐殖质胶体、腐殖质胶体、含水氧化铁胶体、含含水氧化铁胶体、含水氧化铝胶体、含水水氧化铝胶体、含水氧化硅胶体氧化硅胶体专属吸附专属吸附除化学键外，尚有加强的憎水基团除化学键外，尚有加强的憎水基团和范德华力起作用和范德华力起作用水合氧化物对重金属水合氧化物对重金属离子的专属吸附离子的专属吸附主要内容主要内容1. 天然水的基本特征2. 水中重要污染物的存在形态及分布3. 水中无机污染物的迁移转化*4. 水中有机污染物的迁移转化*5. 水质模型*重点难点小结：l重点掌握常见气体在水中的溶解平衡；l掌握酸度、碱度的具体应用计算；小结：小结：1lgRexxOpEpEnd小结o 重点掌握配合物的平衡计算方法，稳定性常数计算以及其稳定性与体系溶液的浓度关系。小结：o 重点：重点：掌握有机污染物在水体中的分配系数、水解速率、光解速率和生物降解速率的计算方法。重点：重点：1、有机毒物的归趋模型建立假定条件及、有机毒物的归趋模型建立假定条件及思路思路2、有机毒物在水环境中归趋的重要参数、有机毒物在水环境中归趋的重要参数难点：难点：1、有机物的消失速率模型的建立方法、有机物的消