第二章_大气环境化学ppt课件

1、第二章 大气环境化学(Atmosphere Environmental Chemistry)教学内容 第一节大气的组成及其主要污染物第二节大气中污染物的迁移 第三节大气中污染物的转化 第四节大气颗粒物 教学要求 了解大气的层结构造、组成和根本性质，大气中的主要化学反响与大气中的主要污染物及其影响。 掌握光化学烟雾、酸雨、温室效应以及臭氧层破坏等全球性大气环境问题的构成过程、机理和危害。 了解控制和防治大气污染的方法。 第一节 大气的组成及其主要污染物 大气环境化学主要研讨大气环境中污染物质的化学组成、性质、存在形状等物理化学特性及其来源、分布、迁移、转化、累积、消除等过程中的化学行为、反响机制

2、和变化规律，讨论大气污染对自然环境的影响等。 、大气的组成及其主要污染物 大气与生命的关系 大气是一切生物体能量的直接供应者。 是植物光协作用所需CO2、O2的来源，并提供了构成生物体蛋白质重要的氮源。 是水循环的传输体、调理器。 维护作用：吸收宇宙射线、太阳紫外辐射。 维持地球的热平衡。、大气的组成及其主要污染物一、大气的主要成分 大气主要组分是氮和氧，其次是氩和CO2，此外还有一些稀有气体和痕量元素，如CH4、SO2、NO2、CO、NH3和O3等，总和不超越0.1%。 还含有0.1至5%的水，正常范围为13%。大气的总分量约为5500万亿吨，为地球分量的百万分之一。、大气的组成及其主要污染

3、物二、大气层的构造 根据温度随海拔高度的变化情况将大气分为五层： 对流层 平流层 中间层 热层 逃逸层、大气的组成及其主要污染物1.对流层 (troposphere) 0-18km 特点： (1)气温随高度添加而降低。 (2)空气具有剧烈的对流运动。 (3)气体密度大。 (4)天气景象复杂多变。、大气的组成及其主要污染物2.平流层stratosphere (18-50km) 特点： (1)垂直对流运动很小，平流运动占主导。 (2)大气透明度高，很少出现天气景象。 (3)存在臭氧层。、大气的组成及其主要污染物3.中间层mesosphere： 5080Km (1)气温随高度添加而迅速降低。 (2)

4、对流运动非常猛烈。4.热 层thermsphere：80500Km (1)气温随高度增高而普遍上升，温度最高可升至1200。 (2)空气处于高度电离形状，电离层。 5.逃逸层: 500Km、大气的组成及其主要污染物三、大气中的主要污染物 1、概念 当大气中某种物质的含量超越了正常程度而对人类和生态环境产生不良影响时，就构成了大气污染。使大气产生污染的物质称大气污染物。 、大气的组成及其主要污染物2、分类 按物理形状：气态污染物、颗粒物 按构成过程：一次污染物、二次污染物 按化学组成：含硫化合物、含氮化合物、 含碳化合物、含卤化合物、大气的组成及其主要污染物种类繁多，产生危害和遭到关注的大致有1

5、00多种。 目前，被列入空气质量规范的污染物主要有：颗粒物、SO2、CO、NO2、(CH)及O3等，早在1982年我国就公布了，规定了主要污染物在空气中的浓度值。 、大气的组成及其主要污染物含硫化物：H2S、SO2、SO3、H2SO4、 SO32-、SO42-、有机硫化物等。 来源：火山喷发：H2S、 SO2等 土壤厌氧微生物与植物释放：H2S、(SO2) 陆地上降雨：SO2 、SO42- 风吹起的海盐：SO42- 人为活动、大气的组成及其主要污染物含氮化合物 NO、NO2、N2O5、NH3、NO3-、 NO2-、NH4+硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐等。 来源 ：光化学反响、闪电、微生物固化、火山迸

6、发、森林失火。 人为污染：燃料熄灭、氮肥、炸药、染料等消费过程中所产生的含氮氧化物废气呵斥的，其中以燃料熄灭排出的废气呵斥的污染最为严重。、大气的组成及其主要污染物 N2O：N2O是无色气体，温室气体之一，含量约为0.3ppm。 N2O的催化循环反响，导致了臭氧的不断损耗。 NOX ：无色无味的NO和刺激性的红棕色NO2均是大气中的重要污染物，通常用NOx表示。、大气的组成及其主要污染物含碳化合物 CO、CO2、CHx、含氧烃等。 来源：海洋中生物作用、植物叶绿素的分解、森林中CO2的放出； 人为活动：含碳燃料熄灭不完全CO、 CO2 。 、大气的组成及其主要污染物含卤素化合物 CH3Cl、C

7、H3Br、CH3I： 天然源海洋、及人类活动产生的。 氟氯烃类(CFCs)：完全是人为产生的。破坏臭氧层。、大气的组成及其主要污染物碳氢化合物 常指C1C8的可挥发的碳氢化合物，包含烷烃、烯烃、炔烃、脂肪烃和芳香烃等。 CH4主要是由厌氧细菌的发酵过程如沼泽、泥塘、湿冻土带、水稻田底部、家畜反刍和白蚁的墓穴等产生。汽车废气排出的碳氢化合物主要可分为两类: 烃类-甲烷、乙烯、乙炔、丙烯和丁烷等； 醛类-甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛和苯甲醛等， 还有少量多环芳烃和芳烃。、大气的组成及其主要污染物大气颗粒物 指浮在大气中的各种固体或液体微粒，是大气中危害最显著的物质。沉降速度极小，常用粉尘、烟、煤烟、沉

8、粒、轻雾、浓雾、烟气等来描画。 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污染物由于空气的运动使其传输和分散的过程。大气圈中空气的运动主要是由于温度差别而引起的。第二节 大气中污染物的迁移一、辐射逆温层 大气垂直递减率 ：随高度升高气温的降低率。 表达式：=-dT/dz 此式可表征大气的温度层结： 当0时，称为正常层或递减层； =0时，称为等温层； 0，即气温随高度添加而降低，但在一定情况下会出现反常景象，即气温随高度添加而添加，这种景象称为逆温。 第二节 大气中污染物的迁移逆温类型：近地面层逆温：辐射逆温、平流逆温、融雪 逆温、地形逆温； 自在大气逆温：乱流逆温、下

9、沉逆温、锋面逆温。辐射逆温成因 ：是地面因剧烈辐射散失而冷却降温所构成。 第二节 大气中污染物的迁移逆温构成条件：安静而晴朗的夜晚。有云和有风都能减弱 逆温，如风速超越2-3m/s，逆温不易构成。通常逆温傍晚开场构成，次日清晨最厚。影响：上冷下热的对流有利于污染物的分散，而下冷上热的逆温层那么会像盖子一样妨碍着气流的垂直运动，从而使得污染物不易分散，所以逆温层又有阻挠层的叫法。第二节 大气中污染物的迁移二、大气稳定度了解 大气稳定度即指气层的稳定程度，或者说大气中某一高度上的气块在垂直方向上相对稳定的程度。 该稳定程度与大气垂直递减率()和干绝热垂直递减率d有关。 第二节 大气中污染物的迁移四

10、. 影响大气污染物迁移的要素 风和大气湍流的影响： 风使污染物向下风向分散 湍流使污染物向各风向分散 浓度梯度使污染物发生质量分散 风和湍流是影响污染物迁移最直接、最本质的要素。天气情势和地理地势的影响 天气情势：如下沉逆温； 地理情势：如海陆风、山谷风、城郊风。第三节 大气中污染物的转化 污染物的迁移过程只是使污染物在大气中的空间分布发生了变化，而它们的化学组成不变。污染物的转化是污染物在大气中经过化学反响，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，加重了污染。因此，研讨污染物的转化对大气污染化学具有非常重要的意义。 第三节 大气中污染物的转化一、自在基化学根底 自

11、在基反响是大气化学反响过程中的中心反响。1961年Leighto初次提出在污染空气中有自在基产生，到60年代末，在光化学烟雾构成机理的实验中才确认自在基的存在。近10多年来对自在基的来源和反响特征有了较多的研讨，开辟了大气化学研讨的一个新领域。第三节 大气中污染物的转化自在基 也称游离基，是指由于共价键均裂而生成的带有未成对电子的碎片分子、原子或基团。所以自在基都很有亲和力，且都具有强氧化性。 第三节 大气中污染物的转化1、自在基的产生方法 热裂解法、光解法、氧化复原法、电解法、诱导分解法等等。 在大气化学中，有机化合物的光解是产生自在基最重要的方法。 光解：物质在波长适当的紫外线或可见光的照

12、射下，发生键的均裂，消费自在基。 第三节 大气中污染物的转化2、自在基反响1自在基反响的分类 自在基反响可分为：单分子自在基反响、自在基-分子相互作用以及自在基-自在基相互作用三种类型。第三节 大气中污染物的转化单分子自在基反响： 是指自在基本身的反响，不包括其他作用物。 如：RC(O)O2+NORC(O)O+NO2 RC(O)OCO2+ R第三节 大气中污染物的转化自在基-分子相互作用： 这种相互作用有两种方式。一种是加成反响，另一种是取代反响。加成：是指自在基对不饱和体系的加成，生成一个新的饱和的自在基。取代：指自在基夺取其他分子中的氢原子H或卤素原子X生成稳定化合物的过程。第三节 大气中

13、污染物的转化 自在基-自在基相互作用： 主要包括自在基二聚或偶联反响，此时生成稳定的物质。 二聚：两个一样的自在基结合。如：HO+ HO H2O2 偶联：两个不同的自在基结合。如：2HO+ 2HO2 2H2O2 + O2第三节 大气中污染物的转化 2)自在基链反响 链反响有三个历程：引发、增长、终止 链反响是自在基反响的典型性质。 第三节 大气中污染物的转化以卤代反响为例： 引发： X2 + h 2X 产生自在基。 增长： RH + X R+ HX R+ X2 RX + X 发生自在基-分子相互作用，产生新的自在基 并延续。 终止： R+ R R-R R+ X R-X X+ X X-X 自在基

14、与自在基发生二聚或偶联作用，生成稳定化合物。止第三节 大气中污染物的转化二、光化学反响根底 光化学是研讨在紫外和可见光的作用下物质发生化学反响的科学。 第三节 大气中污染物的转化1、光化学反响过程 分子、原子、离子、自在基等微观粒子吸收光子而发生的化学反响，称为光化学反响。 化学物种吸收光能后可产生光化学反响的初级过程和次级过程。 第三节 大气中污染物的转化 1初级过程 包括化学物种吸收光量子构成激发态物种及该激发态能够发生的发应。根本步骤为： A + h A 式中：A物种A的激发态；h光量子。第三节 大气中污染物的转化激发态分子能够发生的几种反响：A A + h 辐射跃迁A+ M A + M

15、 无辐射跃迁A B1 + B2 + K 光解A+ C D1 + D2+ K 与其他分子反响生成新物种第三节 大气中污染物的转化2次级过程 是指在初级过程中反响物、生成物之间进一步发生的反响。以大气中HCl的光化学反响过程为例 HCl + h H + Cl (初级过程：激发光解 H + HCl H2 + Cl (次级过程：反响物与生成物反响) Cl+ Cl+ M Cl2 (次级过程：生成物之间的反响) 第三节 大气中污染物的转化3光化学第一定律Grothus-Draper定律 光化学反响发生的两个必要条件：首先，激发态分子的能量必需大于分子内的化学键能， 亦即光子的能量大于化学键能；其次，光必需

16、被所作用的分子吸收，即分子对某特定波 长的光要有特征吸收光谱。 第三节 大气中污染物的转化 4光化学第二定律Stark-Einstein定律 分子吸收光的过程是单分子过程。 即在光化学反响的初级过程，被吸收的一个光子，只能激活一个分子。 5光量子能量与化学键之间的对应关系 爱因斯坦公式：E = h= hc/ E的大小受的制约，增大，E减小；减小，E增大 第三节 大气中污染物的转化3、大气中重要吸光物质的光解 O 2 的光解： O 2 + h O + O 氧是空气的重要组分。氧分子的键能为493.8 KJ/mol，可在240nm以下的紫外光照射下光解。 第三节 大气中污染物的转化 O3 的光解：

17、 初级过程 O3 + h O + O2 次级过程 O+ H2O 2HO O+ O2 + M O3 + M O3可吸收来自太阳的紫外光而维护地面的生物； 碰撞反响是平流层中O3的主要来源； 它也是平流层能量的一个贮库。 第三节 大气中污染物的转化 NO2 的光解： 初级过程 NO2 + h NO + O 次级过程 O+ O2 + M O3 + M NO2的键能为300.5 KJ/mol，可在420nm以下的紫外光照射下光解。NO2是城市大气中重要的吸光物质，所以该化学过程是大气中独一知O3的人为来源。 第三节 大气中污染物的转化 HNO2 的光解： 初级过程 HNO2 + h HO+ NO HN

18、O2 + h H+ NO2 次级过程 HO+ NO HNO2 HO+ HNO2 H2O + NO2 HO+ NO2HNO3 亚硝酸HO-NO间的键能为201.1 KJ/mol，H-ONO间的键能为324.0 KJ/mol，所以初级过程有二，且以前者为主。HNO2的光解被以为是大气中HO的重要来源之一。 第三节 大气中污染物的转化 HNO3 的光解： 初级过程 HNO3+ h HO+ NO2 次级过程 假设有CO存在，有 HO+ CO H+ CO2 H+ O2 + M HO2+ M 2HO2 H2O2 + O2 HO-NO2键能为199.4 KJ/mol，吸收120-335nm的光。 第三节 大

19、气中污染物的转化 SO2 的光解： 初级过程 SO2 + h SO2 次级过程 SO2+ O2SO4SO3+O SO2的键能较大，为545.1 KJ/mol，所以240-400nm的光不能使其离解，只能生成激发态SO2，而由于次级过程的发生，所以虽然SO2本身不能光解，但它的激发态可以参与很多光化学反响。 第三节 大气中污染物的转化 甲醛H2CO的光解： 初级过程 H2CO + h H+HCO H2CO + h H2+CO 次级过程 H+ HCO H2+CO 2H+ M H2 + M 2HCO 2CO + H2 H+ O2 HO2 HCO+ O2 HO2+ CO 醛类的光解是大气中HO2的重要

20、来源之一。 第三节 大气中污染物的转化 卤代烃卤代甲烷的光解： 初级过程 CH3X + h CH3 + X CFCl3+ hCFCl2+Cl CFCl3+ h:CFCl+2Cl CF2Cl2+ hCF2Cl+Cl CF2Cl2+ h:CF2 + 2Cl 卤代烃寿命很长，可经过分散作用进入平流层，导致臭氧层的破坏。 第三节 大气中污染物的转化三、大气中重要自在基的来源 大气中存在的重要自在基有HO、HO2、R、RO、RO2等。 1、大气中HO和HO2自在基的浓度分布结论：1HO最高浓度出如今热带； 2两半球之间HO分布不对称，南少北多； 3白天高于夜间，夏季高于冬季。第三节 大气中污染物的转化2

21、、大气中重要自在基的来源 HO 的来源： 清洁大气：O3 + h O+ O2 O+ H2O 2HO 污染大气：HNO2 + hHO+ NO H2O2 + h 2 HO 其中HNO2的光解是大气中HO的重要来源。 第三节 大气中污染物的转化 HO2 的来源： H2CO + h H+ HCO H+ O2 + M HO2+ M HCO+ O2 HO2+ CO CH3ONO + h CH3O + NO CH3O+ O2 HO2+ H2CO H2O2 + h 2 HO HO+ H2O2 HO2+ H2O 第三节 大气中污染物的转化 R 的来源： CH3CHO + h CH3+ HCO CH3COCH3

22、+ h CH3+ CH3CO RH + O R+ HO RH + HOR+ H2O 第三节 大气中污染物的转化 RO 的来源： CH3ONO + hCH3O+ NO CH3ONO2 + hCH3O+ NO2 RO2的来源： R+ O2 RO2 第三节 大气中污染物的转化四、氮氧化物NOX的转化1、NO的氧化 1与O3 的反响： NO + O3 NO2 + O2 NO可以迅速地与O3反响，所以在同一气团中，NO与O3不能以显著的浓度同时共存。NO浓度降到最低值之前，O3不能够积累，所以该反响可控制O3浓度的峰值。 第三节 大气中污染物的转化2) 与HO 的反响： RH + HOR+ H2O R+

23、 O2 RO2 NO + RO2 NO2 + RO RO+ O2 RCHO + HO2 NO + HO2 NO2 + HO 研讨HO与烃反响的意义：一个烃与HO反响的循环链中，有两个NO被氧化成NO2,同时HO得到复原；该反响速度快，能与O3氧化反响竞争，从而导致O3积累。 第三节 大气中污染物的转化2直接与OH反响： HO+ NO HNO2 易光解3与RO的反响： RO+ NO RONO易光解 第三节 大气中污染物的转化2、NO2的转化 NO2的光解在大气环境污染化学中占有很重要的位置，它可以引发大气中生成臭氧的反响。 NO2 + h NO + O O + O2 + M O3 + M O3

24、+ NO NO2 + O21NO、NO2、O3之间存在的化学循环是大气光化学过程的根底。2当大气中NO与NO2和阳光同时存在时，O3就作为NO2光分解的产物而生成。3据称这是大气中独一知O3的人为来源。 第三节 大气中污染物的转化1与HO反响： NO2 + HO HNO3(g)该反响是大气中气态HNO3的主要来源，同时也对酸雨酸雾的构成起着重要作用。由于HO浓度白天高于夜间，所以该反响在白天会有效进展。所产生的HNO3在大气中光解很慢HO来源是HNO2光解而不是HNO3的又一缘由，沉降是它在大气中的主要去除途径。 第三节 大气中污染物的转化2与O3反响： NO2 + O3 NO3 + O2 (

25、大气中NO3的主要来源) NO3 + NO2 + M N2O5NO3极易光解： NO3 + h NO + O2 NO3 + h NO2 + O假设NO浓度高时，会伴随如下反响发生： NO + NO3 2NO2 。3过氧乙酰基硝酸脂PAN PAN是一种光化学氧化剂，具有强氧化性，光化学烟雾的主要产物之一。 PAN是20世纪50年代在美国洛杉矶光化学烟雾事件的大气中发现的。之后，在全世界其他城市、遥远地域清洁大气中也都测出了PAN。PAN不仅是呵斥光化学烟雾的主要有害物，还是植物的毒剂，呵斥皮肤癌的能够试剂。目前，除O3外，它常被视为光学烟雾的特征物质。由于PAN能在雨水中解离成硝酸根和有机物，所

26、以还能参与降水的酸化。第三节 大气中污染物的转化构成过程： PAN化学式CH3C(O)OONO2 CH3C(O)OO+ NO2 CH3C(O)OONO CH3CO+ O2 CH3C(O)OO乙醛光解乙酰基 CH3CHO + h CH3CO+ H乙烷氧化乙醛 C2H6 + HOC2H5+ H2O C2H5+ O2 + M C2H5O2 C2H5O2 + NO C2H5O+ NO2 C2H5O+ O2 CH3CHO + HO2第三节 大气中污染物的转化表示图 PAN由乙酰基与O2反响生成； 乙酰基由乙醛光解产生； 大气中乙醛主要来自乙烷的氧化第三节 大气中污染物的转化五、碳氢化合物CHX的转化 大

27、气中以气态方式存在的CHX主要是碳原子数为1-10的可挥发性烃类，它们是参与光化学烟雾的主要参与者，其他CHX大部分以气溶胶方式存在于大气中。 第三节 大气中污染物的转化1、烷烃的反响 烷烃在大气中的光化学反响主要是与HO和O发生氢摘除反响。 RH + HO R+ H2O RH + O R+ HO 式可以把它看做是耗费O的反响，而大气中O主要来自O3的光解，所以换言之，经过式可得，烷基特别是甲烷可以不断耗费O，从而导致臭氧层的破坏。第三节 大气中污染物的转化 另外，烷烃亦可与NO3发生反响，反响机制也是氢摘除反响： RH + NO3 R+ HNO3 这是城市夜间HNO3的主要来源； 该反响速度

28、很慢，不能与HO相比。第三节 大气中污染物的转化2、烯烃的反响 在普通大气条件下，烯烃主要发生加成反响。 1与HO加成以乙烯为例 CH2= CH2 + HOCH2CH2OH CH2CH2OH + O2CH2(O2)CH2OH CH2(O2)CH2OH + NO CH2(O)CH2OH + NO2 CH2(O)CH2OH H2CO +CH2OH CH2(O)CH2OH + O2 HCOCH2OH + HO2 CH2OH + O2 H2CO + HO2第三节 大气中污染物的转化 2与HO直接发生氢摘除反响 摘除位置在接近不饱和键的次位碳。 如丁烯和HO的反响。 但此类反响不常见，只需在链比较长，并

29、存在烯丙基的H时，C-H键能量较低，才有能够与加成反响竞争。第三节 大气中污染物的转化 3与O3加成 烯烃与O3反响的速率虽然远不如与HO反响的速率大，但是O3在大气中的浓度远高于HO，因此这个反响就显得很重要了。反响机理是首先将O3加成到烯烃的双键上，构成一个臭氧化物，该臭氧化物不稳定，会迅速分解为一个羰基化合物和一个二元自在基，二元自在基能量很高，会进一步分解。以乙烯为例，分解后可生成一些稳定产物，也可生成两个自在基。另外，这种二元自在基氧化性也很强，可将NO氧化为NO2，SO2氧化为SO3，氧化后本身转化成相应的酮或醛。 第三节 大气中污染物的转化六、光化学烟雾第三节 大气中污染物的转化

30、光化学烟雾概念 含有氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反响而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所构成的烟雾污染景象，称为光化学烟雾洛杉矶型烟雾第三节 大气中污染物的转化光化学烟雾特征及危害 强氧化性的蓝色烟雾 影响人体安康 损伤植物 能见度降低 损害资料第三节 大气中污染物的转化光化学烟雾构成条件 1NOX和CHX的存在 2大气湿度低、温度高 3有强的阳光照射第三节 大气中污染物的转化光化学烟雾日变化曲线 第三节 大气中污染物的转化光化学烟雾结论： 1白天生成，傍晚消逝，顶峰在中午 2NO2，O3和醛属二次污染物 3直接缘由-汽车尾气第三节 大气中

31、污染物的转化光化学烟雾构成机制第三节 大气中污染物的转化光化学烟雾自在基的传送第三节 大气中污染物的转化光化学烟雾控制对策 1改良技术控制汽车尾气 2改善能源构造 3加强管理和监测第三节 大气中污染物的转化七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染1、硫氧化物的气相转化 1SO2的直接光氧化 SO2 + h(290-340nm) 1 SO2(单重态，高能态) SO2 + h(340-400nm) 3 SO2(三重态) 1SO2 + M 3 SO2 + M (三重态) 1SO2 + M SO2 + M (基态)第三节 大气中污染物的转化大气中SO2直接氧化成SO3的机制为： 3SO2 + O2SO4SO

32、3 + O 或 SO4 + SO2 2 SO3第三节 大气中污染物的转化 2SO2被自在基氧化 SO2与HO的反响： HO+ SO2 + M HOSO2 HOSO2+ O2 + M HO2+ SO3 SO3 + H2O H2 SO4 HO2+ NO HO+ NO2这个循环过程的速率决议步骤是SO2与HO的反响。第三节 大气中污染物的转化SO2与其他自在基的反响： 在大气中SO2氧化的另一个重要反响是SO2与二元活性自在基的反响。 CH3CHOO+ SO2 CH3CHO + SO3 另外，HO2、RO2、RC(O)O2 也易与SO2反响，将其 氧化成SO3，而本身复原为HO、RO、RC(O)O。

33、第三节 大气中污染物的转化3、硫酸烟雾型污染 硫酸烟雾型污染最早发生在英国伦敦，因此也称伦敦型烟雾。伦敦大气污染最早被记载于世纪，当时主要是由于石灰消费业呵斥的。17世纪工业革命后，随着煤、石油等矿物燃料的大量运用，大气污染日趋严重。在1952年12月伦敦发生了有史以来最严重的烟雾污染，即伦敦烟雾事件。这次事件继续了4天，导致大约4700人死亡以及难以估量的损失。第三节 大气中污染物的转化1、概念 由于燃煤而排放出来的SO2，颗粒物以及由SO2氧化所构成的硫酸盐颗粒物所呵斥的大气污染景象，称硫酸烟雾。从概念可以得出： 直接缘由：燃煤； 构成烟雾的污染物：SO2、颗粒物、硫酸盐颗粒物。第三节 大

34、气中污染物的转化2、构成的气候条件 冬季 气温较低 湿度较高 日光较弱3、特征 黄色、复原烟雾第三节 大气中污染物的转化4、构成机制 在硫酸烟雾的构成过程中，主要涉及到的化学反响就是SO2的氧化反响。SO2转化为SO3的氧化反响主要靠雾滴中锰、铁、氨的催化作用加速完成。当然SO2的氧化速率还会遭到其他污染物、温度以及光强等的影响。第三节 大气中污染物的转化5、比较第三节 大气中污染物的转化八、酸性降水酸雨：即酸性降水，是指经过降水，如雨、雪、雾、冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。 20世纪50年代，英国的R. A. Smith最早察看到酸雨景象。 我国降水pH小于5.6的地域主要分布在

35、秦岭、淮河以南，pH 小于5.0的地域主要分布在西南、华南、东南沿海一带。 我国酸雨主要致酸物为硫化物(SO42-)。第三节 大气中污染物的转化我国2002年酸雨区域分布图第三节 大气中污染物的转化1、降水的pH 湿沉降 酸性降水 酸沉降 干沉降 ：大气中的酸性物质在气流的作用下 直接迁移到地面的过程。 在未被污染的大气中，可溶于水且含量比较大的酸性气体是CO2，假设只把CO2作为影响天然降水pH的要素，根据CO2在全球大气浓度330 mL/m3与纯水的平衡，可以求得降水的pH背景值。 第三节 大气中污染物的转化原理如下：第三节 大气中污染物的转化电中性原理： 得pH=5.6，国际上不断将此值

36、看作未受污染的大气水的pH背景值。 第三节 大气中污染物的转化异议： 1实践大气中除了CO2，还存在各种酸、碱性气态和 气溶胶物质； 2影响雨水pH的强酸，也有其天然来源； 3地域大气中的碱性尘粒或其他碱性气体。 经过对世界各地降水pH背景值系统的统计调查，以为把5.0作为酸雨pH的界限更符合实践情况。第三节 大气中污染物的转化3、降水的化学组成 降水的组成通常包括以下几类： 1大气中固定气体成分 2无机物 3有机物 4光化学产物 5不溶物 离子组成：降水中最重要的离子是SO42-、NO3-、Cl-、NH4+、Ca2+、H+第三节 大气中污染物的转化4、酸雨的化学组成 酸雨是大气化学过程和物理

37、过程的综合效应。主要的起始物是SO2和NOX。第三节 大气中污染物的转化 除此之外，很多气态或固态物质进入大气对降水的pH也会有影响： 1大气颗粒物中Mn、Cu、V等是酸性气体氧化的 氧化剂； 2飞灰中的碱性物质起“缓冲作用; 第三节 大气中污染物的转化通常测定酸雨含有如下几种离子：我国酸雨中关键性离子组分是： SO42-, Ca2+, NH4+ 第三节 大气中污染物的转化5、 影响酸雨构成的要素 (1) 酸性污染物的排放及转化条件； (2) 大气中的氨及其它碱性气体； (3) 颗粒物酸度及缓冲才干 金属催化SO2氧化； 中和作用 (4) 天气情势影响；第三节 大气中污染物的转化6、酸雨的影响

38、 有益影响 有害影响 (1)、对水生生态系统的影响 (2)、对土壤生态平衡的影响 (3)、对植物的生态效应的影响 (4)、对各种资料的影响 (5)、对人体安康的直接危害,使呼吸道疾病添加。第三节 大气中污染物的转化酸雨的危害第三节 大气中污染物的转化酸雨的危害第三节 大气中污染物的转化酸雨的危害第三节 大气中污染物的转化酸雨的危害第三节 大气中污染物的转化7、酸雨的来源及其防治 来源 (1)化石燃料的熄灭 (2)汽车尾气 (3)含氯物的熄灭 (4)制酸、氯碱、化肥、塑料、制药等工业消费。 防治 (1)除硫 (2)减少NOX的排放 (3)用石灰对已酸化的水体进展中和第三节 大气中污染物的转化第三

39、节 大气中污染物的转化九、温室气体和温室效应1、地球的热平衡 辐射到地球上的太阳能约有 50在到达地面前被大气反射或被大气吸收后再辐射回空间；其他50直接由云、大气或颗粒物散射到地面。到达地表的太阳能被地球吸收，部分从地表反射回空间，部分经过红外辐射前往空间，从而维持地球的热平衡。 第三节 大气中污染物的转化九、温室效应第三节 大气中污染物的转化九、温室效应1、什么是温室效应 由于人类能源耗费、森林破坏致使大气中CO2等温室气体浓度添加，阻止地球热量的散失，使地球发生可觉得到的气温升高，这就是有名的“温室效应。 第三节 大气中污染物的转化 大气中的CO2、CH4等气体可以剧烈地吸收波长1200

40、-1630 nm的红外辐射，因此它在大气中的存在对截留红外辐射能量影响较大。这些气体好像温室的玻璃一样，它允许来自太阳的可见光到达地面，但阻止地面重新辐射出来的红外光前往外空间，因此，这些温室气体起到了单向过滤作用，吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留在大气之中，从而使大气温度升高，这种景象称为温室效应。 第三节 大气中污染物的转化2、温室气体第三节 大气中污染物的转化 全球气候转暖已成为地球环境非常恶劣的问题，促进气候转暖的主要缘由就是温室气体效应，目前，科学家列举出构成温室气体的10种最主要气体成份，其中水汽位居榜首，人们所熟知的二氧化碳陈列第二，来自天然气中的甲烷居第三。 第三节 大气

41、中污染物的转化第三节 大气中污染物的转化3、温室效应的影响和危害 1、变暖 气候变暖对生态系统的影响 气候变暖对农业消费的影响2、冰川衰退 3、海平面上升 4、荒漠化第三节 大气中污染物的转化4、治理措施 1节约能源，减少运用化石燃料。2限制并逐渐停顿氟氯烃的消费和运用。3大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林等。4经过国际性的协议、条约，加强温室气体排放的 控制。第三节 大气中污染物的转化十、臭氧层的构成与耗损 臭氧层存在于对流层上面，距地面2025 Km的平流层中，平流层臭氧占大气总臭氧的91%，在海拨15km35km浓度最大，但浓度最大处按体积计也不过十万分之一，假设把分散的臭氧层集中成一个包围

42、地球，并处于海平面压力的纯臭氧气体薄壳层，其只需大约3mm厚。臭氧层吸收 99% 以上来自太阳的紫外辐射，从而维护地球生物不受其损伤，维持地球的生态平衡。 第三节 大气中污染物的转化1臭氧层的构成与耗损 1臭氧的产生：平流层O2光解 总反响： 第三节 大气中污染物的转化2臭氧的耗费 光解 真正耗费 当水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等进入平流层后加速 O3 的耗费，起到催化的作用。 第三节 大气中污染物的转化导致臭氧层破坏的催化反响过程： 总反响： Y - 直接参与破坏O3的催化活性物种，包括NOX、HOX、ClOX等。 第三节 大气中污染物的转化平流层中NO，NO2来自与N2O氧化：超音速飞机排放是

43、NO，NOX的人为来源，破坏O3层 总反响： 第三节 大气中污染物的转化平流层中HO2来源于H2O，CH4，H2，O的反响: 总反响： 第三节 大气中污染物的转化平流层中ClOX：天然来源自海洋生物产生的CH3Cl；人为来源是制冷剂。光解产生的 Cl 破坏O3 ： 总反响：第三节 大气中污染物的转化哈龙(含溴的卤代甲、乙烷)：主来源于灭火剂。其破坏机理似氟氯烃。 第三节 大气中污染物的转化2、臭氧层破坏的生态效应 1一方面直接危害人体安康，象皮肤癌、白内障、各种传染病患者会大幅度添加。 2另一方面还对生态环境和农林牧渔业呵斥破坏，农产品减产、质量下降，渔业产量减少，森林覆盖率减少等等。 第三节

44、 大气中污染物的转化3、维护臭氧层的对策 11985年，一些国家签署了，我国1989处参与。“公约列出了可改动臭氧层的物理和化学特性的物质：碳物质、氮物质、氯物质、溴物质、氢物质。 21987年9月，43国签署了，对5种CFC(11、12、113、114、115)和3种哈龙(1211、1301、2402)提出控制时间表。第三节 大气中污染物的转化2002年1月1日起我国汽车业全面制止新车运用氟里昂的空调 这个规定是为了履行维护臭氧层的国际义务，执行维护臭氧层维也纳公约和关于耗费臭氧层物质的蒙特利尔议定书而制定的。澳科学家称大气氟里昂程度下降 澳大利亚科学家保罗弗雷泽说，1990年蒙特利尔议定书制止氟里昂的规定曾经获得效果。大气中的氟里昂程度正在下降，南极上空的臭氧洞应在2050年前闭合。 第三节 大气中污染