硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染ppt课件

1、第二章大气环境化学，第二章硫氧化物转化和硫酸烟雾污染，主要硫氧化物污染源：SO2(二氧化硫)SO2来源：人为排放源：煤和石油在含硫化石燃料燃烧过程中0.5-6 0.5-3天。自然来源：主要是火山爆发，其中大部分以SO2的形式存在，少量的H2S H2S在大气中被迅速氧化成SO2。硫可能以有机硫化物或元素硫的形式存在于燃料中。对于城市和工业区，由于SO2排放量大，会造成空气污染、酸雨和硫酸烟尘污染。二氧化硫的气相氧化SO2 SO3 H2O H2SO4(酸雨或硫酸烟雾)H2SO4 NH4(阳离子)硫酸盐气溶胶(1)SO2的直接光氧化在太阳下吸收紫外光，然后经历两种电子允许的跃迁：、(2) SO2被自

2、由基HO、HO2、RO、RO2、RC(O)O2和O氧化，自由基的来源是：(1)主要污染物NOx的光解；(2)光解产物与活性炭氢化物的相互作用；(3)光化学反应产物的光解过程，如醛、亚硝酸、过氧化氢，5、SO2和ho SO2与其它自由基的反应：与二元活性自由基的反应，其它自由基的氧化，SO2 SO3，H2SO4，H2O，SO2可溶于大气中的水中，吸附在颗粒上，并溶于水，吸附在颗粒表面()。SO2被SO2氧化，以SO2H2O为主要中间酸碱度，HSO3-为主要高酸碱度范围，SO32-为主要、8、(2)污染空气中O3浓度高于洁净空气。酸碱度如何影响这三个反应的重要性？KO=2.4104升/(摩尔)，K

3、1=3.7105升/(摩尔)，K2=1.5109升/(摩尔)，O2 30.05毫升/立方米，pH 5.5当湿度较低时，O 3氧化比O2慢，9，过氧亚硫酸，(H2O2氧化SO2可在pH 0-8范围内发生。一般来说，氧化反应式可以表示为：10、(4)金属离子对SO2液相氧化的催化作用锰()的催化氧化：在SO2的催化氧化中，一般认为Mn2有较大的催化作用。有人提出的反应机理如下：全反应，铁()的催化氧化在氧存在下，铁()在硫()的氧化中起催化作用；铁在低酸碱度下的催化氧化，为什么？当Fe3和Mn2共存时，它们具有协同效应。12.(1)当pH值低于4或5时，H2O2的氧化是主要途径。(2)当酸碱度为5

4、或更高时，臭氧的氧化速度是过氧化氢的10倍。(3)在高pH值下，铁和锰的催化氧化可能是主要途径。(4)在所研究的酸碱度范围内，二氧化氮(NO2-)和二氧化氮对硫()的氧化并不重要。硫酸烟雾污染硫酸烟雾，又称伦敦烟雾，最早出现在英国伦敦。它主要是由燃煤排放的SO2和颗粒物以及SO2氧化形成的硫酸盐颗粒物造成的。条件：这种污染大多发生在冬季，在低温、高湿、弱阳光的气象条件下。例如，1952年12月伦敦发生了一次硫酸烟雾污染事件。那时，伦敦上空受冷高压控制，天空中的云挡住了阳光。地面温度迅速下降，相对湿度高达80，形成雾。由于地面温度低，天空中形成了逆温层。大量家庭烟囱和工厂排放的烟雾积聚在低层大气

5、中，难以扩散，从而在低层大气中形成浓浓的黄色烟雾。硫酸烟的形成机理：在硫酸烟形成过程中，二氧化硫向SO3的氧化反应主要是通过雾滴中锰、铁和氨的催化作用来加速的。同时，SO2的氧化速率会受到其他污染物、温度和光强的影响。目前，已经发现两种类型的烟雾污染可以交替发生。例如，广州夏季以光化学烟雾为主，冬季以硫酸烟雾为主。硫酸烟雾和光化学烟雾在许多方面具有相反的化学行为。表26显示了两种烟的区别。酸性降水酸性降水是指通过降水将大气中的酸性物质转移到地面的过程，如雨、雪、雾和冰雹。湿沉降中最常见的酸性降水是酸雨。这种沉淀过程称为湿沉积。干沉降是指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。酸雨的

6、酸碱度限制是5.0还是5.6？在未受污染的大气中，二氧化碳是一种酸性气体，可溶于水，含量很高。如果只将CO2作为影响自然降水酸碱度的因素，根据全球大气CO2浓度330毫升/立方米与纯水之间的平衡：18，将H、HCO3-和CO32-代入上述公式，可以得到：在一定温度下，Kw、KH、K1、K2和pCO2都有固定值，可以测量，计算出的酸碱度=未污染大气降水的酸碱度是否正好为5.6？除CO2外，大气中对降水的酸碱度有影响的成分包括酸性或碱性气体物质和气溶胶，它们可能对自然产生的硝酸和硫酸有影响，以及区域大气中的碱性尘埃颗粒或其他碱性气体，如NH3含量高，可能导致降水的酸碱度增加。降水背景值由于世界不同

7、地区的自然条件不同，如地质、气象、水文等方面的差异，不同地区的降水酸碱度会有所不同。表2-7列出了世界某些地区的降水酸碱度背景值，从中可以发现降水酸碱度小于或等于5.0。将5.0作为酸雨的酸碱度限值更符合实际情况。21.降水的化学成分(1)降水的成分通常包括以下几类：大气中的固定气体成分：O2、N2、CO2、H2和惰性气体无机物：土壤衍生的矿物离子、海洋盐离子、气体转化产物、人为排放源有机物：有机酸、醛、烷烃、烯烃和芳香烃。光化学反应产物：H2O2、O3和聚丙烯腈等。不溶物：土壤颗粒、燃烧排放的尘粒、(2)降水中最重要的离子：SO42-、NO3-、Cl-、NH4、Ca2和H、23、24、4。酸

8、雨的化学组成酸雨的成因：污染源排放的SO2和NOx是酸雨的主要引发剂，它们的形成过程如下：O大气颗粒物中的O3、HO2 Mn、Cu、V等各种氧化剂是酸性气体氧化的催化剂、25、降水的酸度是酸碱平衡的结果，它对酸度的贡献包括：SO2和NOx对碱度的贡献包括：飞灰中的氧化钙，因此，必须对雨水样品进行化学分析来研究酸雨。通常，分析测定的化学成分包括以下几种离子：中国降水的酸度主要是由哪几种离子的相互作用决定的。p72，阳离子：h，Ca2，NH4，Na，k，Mg2阴离子：SO42-，NO3-，C1-，HCO3-，26，5。酸雨的形成机理从化学角度看，大气中酸性物质的增加或碱性物质的减少，或两者同时发生

9、，都会导致降水酸化。在降雨过程中，排放到大气中的SO2和NOX被氧化，然后与云中的云滴反应形成酸雨，或者在形成雨滴的同时被直接吸收到酸雨中。水蒸气也可以凝结在含有硫酸盐和硝酸盐的气溶胶凝结核上。在云形成过程中，气溶胶粒子和细水滴可能相互碰撞并与水滴结合。人类活动如何影响酸雨的形成？人为排放的硫酸和SO2主要是由化石燃料燃烧产生的，而硝酸和NOX主要是由汽车尾气和煤、石油燃烧过程产生的。盐酸的人工来源主要是由含氯物质的燃烧产生的。酸生产、氯碱、化肥、塑料、制药和其他生产过程也是酸雨的来源。酸雨的危害酸雨污染是一种区域性污染。虽然它没有二氧化碳那样全球性，但它的危害相当严重。(1)酸雨落到地面，使

10、土壤中的钙、镁、钾等营养元素迅速溶解流失。将有毒的金属元素溶解在土壤中，将其转化为水溶液，被植物与水一起吸收，影响植物生长，甚至导致植物死亡。酸雨落入湖泊，导致水体中酸化的鱼死亡。酸性水也能释放有毒物质，如铅、铜、镍等。酸雨对水系、植物和土壤的影响导致自然生态环境的破坏，危及野生动物的生存。(3)酸雨加速房屋、桥梁、水坝、工业设备、供水网络和通信电缆的腐蚀；对文物、历史建筑、雕刻、装饰和其他重要文化设施造成严重破坏。世界上一些著名的文化遗迹，如雅典的帕台农神庙和罗马的图拉真凯旋门，正被酸雨侵蚀。影响酸雨形成的因素(1)酸性污染物的排放及其转化条件(2)大气中的氨(3)颗粒物的酸性及其缓冲能力(

11、4)天气情况的影响。问题1。NH3如何影响大气降水的酸度？2.颗粒物对酸雨的形成有什么影响？3.为什么中国西南地区会有大面积的强酸雨？温室气体和温室效应)1。温室效应来自太阳的各种波长的辐射，其中一些在到达地面之前被大气反射回外层空间，或者被大气吸收，然后辐射回外层空间，还有一些直接到达地面或通过大气散射到地面。到达地面的辐射包括少量的短波长紫外光、大量的可见光和长波长红外光。这些辐射被地面吸收后，最终以长波辐射的形式返回外层空间，从而维持地球的热平衡。虽然大气中CO2的含量远低于水分子，但它能强烈吸收波长为12001630纳米的红外辐射，因此它在大气中的存在对红外辐射能量的拦截有很大影响。它

12、对维持地球的热平衡有着重要的影响。就像温室里的玻璃一样，二氧化碳可以让太阳发出的可见光照射到地面，并阻止地面发出的红外光返回到外层空间。因此，二氧化碳起到单向过滤器的作用。大气中的二氧化碳吸收从地面辐射的红外光，并将能量储存在大气中，从而提高大气温度。这种现象被称为温室效应。2.温室气体能引起温室效应的气体叫做温室气体。如果大气中有更多的温室气体，过多的能量将留在大气中，不能正常辐射到外层空间，这将提高地球表面和大气的平衡温度，这将对整个地球的生态平衡产生重大影响。问：二氧化碳浓度增加的原因是什么？在这些温室气体中，甲烷的温室效应是二氧化碳的20倍。氟利昂将成为20世纪温室效应的第二大促成因素

13、。温室效应的影响温室效应是人类活动造成的大规模环境灾害。在过去的一个世纪里，全球气候呈现出变暖的趋势。自上一个冰河时代结束以来，全球变暖的速度是自然变暖速度的1540倍。科学家预测，如果人类不采取果断和必要的措施，到2030-2050年，大气中的二氧化碳含量将是工业革命期间的两倍，全球平均气温可能上升1.55。现在全球平均温度约为14。如果气温上升3，一些生物将面临过去10万年未曾遇到的生存条件。如果气温上升4度，地球将是自4000万年前始新世以来最热的时期。随着气温的升高，寒冷和极地地区的冰川将大量融化，海平面可能上升3014厘米，从而淹没低洼的沿海城市和河流三角洲，给人类生活带来无法估量的

14、损失。气候变暖将使半干旱热带地区更加干旱，加速土地荒漠化。气候变暖将导致降雨量突然增加气候变暖的最大威胁不仅是平均温度的升高，还包括极端高温、百年一遇的干旱、异常热浪、猛烈的飓风和龙卷风，这些都会带来致命的灾难。快速的温度变化也会使许多生物难以适应，导致许多物种加速灭绝。人们普遍认为温室效应对北半球的影响比对南半球的影响更严重。臭氧层的形成和损耗，它可以吸收超过99%的太阳紫外线辐射，从而保护地球上的生物免受其害。1985年，英国科学家首次在南极地区发现了臭氧洞。近年来，南极上空的臭氧层受到越来越大的破坏，臭氧层空洞不断扩大。与10年前相比，臭氧洞内的臭氧总量减少了近一半，南极臭氧洞正以每年一

15、个美国陆地面积的速度增长。不仅在南极上空，而且在地球大部分地区的平流层中都可以观察到臭氧的减少。在过去10年里，全球平流层中的臭氧平均减少了3%以上，尤其是在高纬度地区。目前，臭氧消耗是人们普遍关注的另一个全球大气环境问题，因为它也直接关系到生物圈的安全和人类的生存，需要全世界的共同行动。北京时间2011年3月25日，据国家地理网站报道，最新研究显示，今年冬季罕见的低温所产生的“美丽”云已经剥离了北极大气中的大部分臭氧层，北极可能已经形成了第一个臭氧洞。据专家称，臭氧浓度低的地区可能已经向南延伸至纽约，他们警告说，皮肤癌的风险可能会增加。平流层中的臭氧层就像一张巨大的毯子，覆盖了地面以上12英里(20公里)的地方，阻止了太阳释放的大部分高频紫外线到达地面，大大降低了晒伤和皮肤癌的风险。但是德国不来梅港阿尔弗雷德极地海洋研究所的物理学家马库斯雷克斯(Marcus Rex)负责这项研究，他说北极持续的冰冻天气可能使臭氧浓度比标准浓度降低了近一半，这一趋势将会继续。根据中国国家卫星气象中心的监测数据，风云三号卫星臭氧总量探测器在北极上空探测到一个明显的低值臭氧区，臭氧总量约为正常平均值的一半，部分地区臭氧总量达到臭氧洞标准(220度)。虽然南极洲上空没有同样大小的臭氧洞，但由于北半球的人口密度比南半球高得多，所以在低臭氧区，紫