大气中污染物的转化课件

第二章大气环境化学第二章大气环境化学1第三节大气中污染物的转化污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应,如光解、氣化还原、酸碱中和以及聚合等反应,转化成为无毒化合物,从而去除了污染,或者转化成为毒性更大的二次污染物,加重了污研究污物的转化对大气污染化学具有十分重要的意义。第三节大气中污染物的转化2、自由基化学基础自由基——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自由基的存在时间很短,一般只有几分之一秒在大气化学中,有机化合物的光解是产生自由基最重要的方法。大气中比较重要的自由基反应是自由基-分子相互作用。有两种方式●加成反应●取代反应、自由基化学基础3自由基反应的特点一一链反应」链引发链增长链终止自由基反应的特点一一链反应」4三、光化学反应基础1、光化学反应过程分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应,称为光化学反应。化学物种吸收光量子后可产生两类光化学反应:初级过程次级过程三、光化学反应基础5初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发态物种,其基本步骤为受激态物种在什么条件下解离为新物种,以及与什么物种反应可产生新物种,对于描述大气物在光作用下的转化规律具有重要意义。辐射跃迁,即激发态物种通过辐射荧光或磷光而失活A一→A+hy光物理(2-1)无辐射跃迁,即碰A∴+M—A+M过程(2-2A一→B:+B2+”厘光化学光解A2+C一D+D2+过程生成新物质初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发态物6■次级过程是指在初级过程中反应物、生成物之间进一步发生的反应。如大气中氯化氫的光化学反应过程初级过程HCD+hv-A-c(2-5)H+HCl—·H+Cl(2-6)MCl+cl级过程(2-7)M:O2或N2等大气中的其他物种大气中气体分子的光解往往可以引发许多火气化学反应。气态污染物通常参与这些反应而发生转化。■次级过程是指在初级过程中反应物、生成物之间进7发生光化学反应的条件根据光化学第一定律,引起光化学反应的必要条件:分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱,才能产生光化学反应。*引起光解反应的必要条件:只有当激发态分子的能量足够使分子内的化学健断裂肘,即光子的能量大于化学键能附,才能引起光高解反应。光化学第二定律:分子吸收光的过程是单光子过程。这个定律的基础是电子激发态分子的寿命很短,≤10-8s、在如此短的肘间内,且辐射强度比较弱的情况下,再吸收第二个光子的几率很小。对于大气污染化学而言,反应大都发生在对流层,只涉及到太阳光,是符合光化学第二定律的。发生光化学反应的条件8光量子能量与化学键之间的对应关系设光量子能量为,根据爱因斯坦(Einstein)公式:入—一光量子波长h一普朗克常数,6.626×10J·s/光量于光速,2.9979×1010cm/s1起果一个分子吸收一个光量子,则Imo分子吸收的能量为cN——阿伏加德罗常数,6,022×10E=Nhv=No若A=400mm,E=299.1=700nm,E=170.9kJ/mol由于通常化学键的键能大于167.4kJ/mol,所以波长大于700nm的光就不能引起光化学解高光量子能量与化学键之间的对应关系9。2.大气中重要吸无物质的光解大气中的一些组分和某些物能够吸收不同波长的光,从而产生各种效应。几种与大气污染有直接关糸的重要的光化学过程。mdD)引起解离的光反应式波长4938(243nm)147m左右最大O2+hy-→0+ON,9394(127nm)波长<120m2+h→N+N<29nm(254nm)吸收带:03ihy—-O+OO2101.2(180nm)|201900mm300-360nm440-850mm(弱)平流层大气中臭氧主要来源。2.大气中重要吸无物质的光解10大气中污染物的转化课件11大气中污染物的转化课件12大气中污染物的转化课件13大气中污染物的转化课件14大气中污染物的转化课件15大气中污染物的转化课件16大气中污染物的转化课件17大气中污染物的转化课件18大气中污染物的转化课件19大气中污染物的转化课件20大气中污染物的转化课件21大气中污染物的转化课件22大气中污染物的转化课件23大气中污染物的转化课件24大气中污染物的转化课件25大气中污染物的转化课件26大气中污染物的转化课件27大气中污染物的转化课件28大气中污染物的转化课件29大气中污染物的转化课件30大气中污染物的转化课件31大气中污染物的转化课件32大气中污染物的转化课件33大气中污染物的转化课件34大气中污染物的转化课件35大气中污染物的转化课件36大气中污染物的转化课件37大气中污染物的转化课件38大气中污染物的转化课件39大气中污染物的转化课件40大气中污染物的转化课件41大气中污染物的转化课件42大气中污染物的转化课件43大气中污染物的转化课件44大气中污染物的转化课件45大气中污染物的转化课件46大气中污染物的转化课件47大气中污染物的转化课件48大气中污染物的转化课件49大气中污染物的转化课件50大气中污染物的转化课件51大气中污染物的转化课件52大气中污染物的转化课件53大气中污染物的转化课件54大气中污染物的转化课件55大气中污染物的转化课件56大气中污染物的转化课件57大气中污染物的转化课件58大气中污染物的转化课件59大气中污染物的转化课件60大气中污染物的转化课件61大气中污染物的转化课件62大气中污染物的转化课件63大气中污染物的转化课件64第二章大气环境化学第二章大气环境化学65第三节大气中污染物的转化污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应,如光解、氣化还原、酸碱中和以及聚合等反应,转化成为无毒化合物,从而去除了污染,或者转化成为毒性更大的二次污染物,加重了污研究污物的转化对大气污染化学具有十分重要的意义。第三节大气中污染物的转化66、自由基化学基础自由基——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自由基的存在时间很短,一般只有几分之一秒在大气化学中,有机化合物的光解是产生自由基最重要的方法。大气中比较重要的自由基反应是自由基-分子相互作用。有两种方式●加成反应●取代反应、自由基化学基础67自由基反应的特点一一链反应」链引发链增长链终止自由基反应的特点一一链反应」68三、光化学反应基础1、光化学反应过程分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应,称为光化学反应。化学物种吸收光量子后可产生两类光化学反应:初级过程次级过程三、光化学反应基础69初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发态物种,其基本步骤为受激态物种在什么条件下解离为新物种,以及与什么物种反应可产生新物种,对于描述大气物在光作用下的转化规律具有重要意义。辐射跃迁,即激发态物种通过辐射荧光或磷光而失活A一→A+hy光物理(2-1)无辐射跃迁,即碰A∴+M—A+M过程(2-2A一→B:+B2+”厘光化学光解A2+C一D+D2+过程生成新物质初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发态物70■次级过程是指在初级过程中反应物、生成物之间进一步发生的反应。如大气中氯化氫的光化学反应过程初级过程HCD+hv-A-c(2-5)H+HCl—·H+Cl(2-6)MCl+cl级过程(2-7)M:O2或N2等大气中的其他物种大气中气体分子的光解往往可以引发许多火气化学反应。气态污染物通常参与这些反应而发生转化。■次级过程是指在初级过程中反应物、生成物之间进71发生光化学反应的条件根据光化学第一定律,引起光化学反应的必要条件:分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱,才能产生光化学反应。*引起光解反应的必要条件:只有当激发态分子的能量足够使分子内的化学健断裂肘,即光子的能量大于化学键能附,才能引起光高解反应。光化学第二定律:分子吸收光的过程是单光子过程。这个定律的基础是电子激发态分子的寿命很短,≤10-8s、在如此短的肘间内,且辐射强度比较弱的情况下,再吸收第二个光子的几率很小。对于大气污染化学而言,反应大都发生在对流层,只涉及到太阳光,是符合光化学第二定律的。发生光化学反应的条件72光量子能量与化学键之间的对应关系设光量子能量为,根据爱因斯坦(Einstein)公式:入—一光量子波长h一普朗克常数,6.626×10J·s/光量于光速,2.9979×1010cm/s1起果一个分子吸收一个光量子,则Imo分子吸收的能量为cN——阿伏加德罗常数,6,022×10E=Nhv=No若A=400mm,E=299.1=700nm,E=170.9kJ/mol由于通常化学键的键能大于167.4kJ/mol,所以波长大于700nm的光就不能引起光化学解高光量子能量与化学键之间的对应关系73。2.大气中重要吸无物质的光解大气中的一些组分和某些物能够吸收不同波长的光,从而产生各种效应。几种与大气污染有直接关糸的重要的光化学过程。mdD)引起解离的光反应式波长4938(243nm)147m左右最大O2+hy-→0+ON,9394(127nm)波长<120m2+h→N+N<29nm(254nm)吸收带:03ihy—-O+OO2101.2(180nm)|201900mm300-360nm440-850mm(弱)平流层大气中臭氧主要来源。2.大气中重要吸无物质的光解74大气中污染物的转化课件75大气中污染物的转化课件76大气中污染物的转化课件77大气中污染物的转化课件78大气中污染物的转化课件79大气中污染物的转化课件80大气中污染物的转化课件81大气中污染物的转化课件82大气中污染物的转化课件83大气中污染物的转化课件84大气中污染物的转化课件85大气中污染物的转化课件86大气中污染物的转化课件87大气中污染物的转化课件88大气中污染物的转化课件89大气中污染物的转化课件90大气中污染物的转化课件91大气中污染物的转化课件92大气中污染物的转化课件93大气中污染物的转化课件94大气中污染物的转化课件95大气中污染物的转化课件96大气中污染物的转化课件97大气中污染物的转化课件98大气中污染物的转化课件99大气中污染物的转化课件100大气中污染物的转化课件101大气中污染物的转化课件102大气中污染物的转化课件103大气中污染物的转化课件104大气中污染物的转化课件105大气中污染物的转化课件106大气中污染物的转化课件107大气中污染物的转化课件108大气中污染物的转化课件109大气中污染物的转化课件110大气中污染物的转化课件111大气中污染物的转化课件112大气