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1、大气环境化学第二章 大气环境化学n教学目标教学目标n1 1 掌握大气的组成和结构掌握大气的组成和结构n2 2 掌握大气温度层结、气温垂直递减率、大气掌握大气温度层结、气温垂直递减率、大气稳定度等概念稳定度等概念n3 3 了解影响大气污染物迁移的因素了解影响大气污染物迁移的因素n4 4 掌握大气中重要吸光物质的光解作用。掌握掌握大气中重要吸光物质的光解作用。掌握 自由基、自由基、硫氧化物、氮氧化物、碳氢化合物硫氧化物、氮氧化物、碳氢化合物等在大气中的化学转化等在大气中的化学转化n5 5 了解光化学烟雾的形成机理和危害。了解光化学烟雾的形成机理和危害。n6 6 了解酸雨、温室效应、臭氧层破坏、汽车
2、尾了解酸雨、温室效应、臭氧层破坏、汽车尾气污染等大气环境问题的产生机理和危害气污染等大气环境问题的产生机理和危害第二章 大气环境化学n第一节第一节 大气的组成结构和性质大气的组成结构和性质n一 大气的范围n大气：地球表面受空气引力作用，随地球旋转的空气层n厚度:1000Km 4400Kmn质量：5.31018 Kg高度范围大气含量5Km以下50%10Km以下75%30Km以下95%分布状况1、提供生命所需的氧气等2、保护地球上的生物免受紫外线的伤害3、维持一定的温度,不至地球表面的温度过高过低.4、大气层是地球上液态、气态、固态的转化场所和必须.第二章 大气环境化学n第一节第一节 大气的组成结
3、构和性质大气的组成结构和性质n二 大气的组成二、大气的组成大气是由干洁空气、水汽和微小尘埃组成的混合物。第二章 大气环境化学n第一节第一节 大气的结构和性质大气的结构和性质n二 大气的组成n按成分的可变性划分按成分的可变性划分n稳定成分：N2 O2 Arn可变成分:CO2 SO2 H2O等n不确定成分：污染性气体n按含量划分按含量划分n主要成分：N2 O2 Ar（99.96%）n微量成分：CO2 CH4 He Ne Kr(10-6%-1%)n痕量成分:H2 NO Xe NH3 SO2(10-6%以下）n（清洁干燥大气的组成见教材Page13 表2-1）第二章 大气环境化学n第一节第一节 大气的
4、结构大气的结构和性质和性质n三 大气的垂直结构n 世界气象组织（WMO）建议的分层结构（按温度变化规律):对流层、平流层、中间层、热层、逸散层特点特点:（1）气温随高度升高而降低。（2）空气密度大。（3）天气复杂多变。（4）对流层下部湍流。对流层对流层:平均厚度12km,赤道19km，两极8-9km，云雨主要发生层，夏季厚，冬季薄特点：特点：（1）空气基本无对流，平流运动占显著优势。（2）空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，很少有天气现象，透明度极高。（3）在15-35km的范围内（平流层上层），厚度约20km的臭氧层。2 2、平流层、平流层:对流层顶到约50km的地方3 3、中间层、中间层
5、从平流层顶到约85km的高度。（1 1）空气更稀薄空气更稀薄（2 2）无水分无水分（3 3）温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低 （-100-100）（4 4）中间层中上部，气体分子（中间层中上部，气体分子（O O2 2、N N2 2）开始电离。开始电离。4 4、热（成）层、热（成）层 从80km到约800km的地方(1)(1)温度随高度增加迅速增高；温度随高度增加迅速增高；(2)(2)大气更为稀薄大气更为稀薄;(3)(3)大大部部分分空空气气分分子子被被电电离离成成为为离离子子和和自自由由电电子子，又又称称电电离层，可以反射无线电波离层，可以反射无
6、线电波 5 5、逸散层、逸散层（1）800km以上高空（2）空气稀薄，密度几乎与太空相同（3）空气分子受地球引力极小，所以气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去序号大气层平均厚度温度变化气象特征1对流层12Km气温随高度上升而下降空气对流有大气现象2平流层1750Km等温层至25Km温度不变 上部气体密度小气体无垂直运动没有天气现象污染物不易扩散逆温层至平流层顶温度随高度上升臭氧层1535Km3中间层至80Km气温随高度降低有强烈对流4热层至800Km(电离层)气温随高度上升大量气体分子被电离5逸散层800Km以上空气稀薄 质点太空中逸散第二章 大气环境化学n第一节第一节 大气的结构和性质大气的结
7、构和性质n 四 大气温度层结n1 大气温度层结：静大气温度在垂直方向上的分布n2 气温垂直递减率：单位高度差气温变化的负值n =-=-dt/dzdt/dzn存在以下三种情况：气温随高度递减 递减层结递减层结n 气温不随高度变化=等温层结等温层结n 气温随高度增加 逆温层结逆温层结n 第二章 大气环境化学n第一节第一节 大气的结构和性质大气的结构和性质n 四 大气温度层结n3 逆温现象：因形成过程不同可分为辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温、下沉逆温、锋面逆温等。n最常见地面逆温：辐射逆温最常见地面逆温：辐射逆温 地面因辐射而失去热量，近地气层冷却强烈，较高气层冷却较慢，形成从地面开始向上气
8、温递增，称为辐射逆温。n。随着夜深地面失热愈多，逆温层愈厚，日出后，地面增热，逆温逐渐消失。辐射逆温在大陆上常年均可出现，以冬季最强、夏季较弱。山谷和盆地因冷空气沿斜坡流入，常使辐射逆温加强。云顶因夜间辐射冷却，也可形成空中辐射逆温层。晴朗无云，无风夜晚，没有云层阻挡，地面辐射丧失大量能量，温度降低过多，易于形成辐射逆温（地面冷）；若风速在2-3m/s，辐射逆温不易形成，若风速大于6m/s，则可完全阻止辐射逆温的形成，这是由于风带来气流运动，使外界较暖气团运动过来后补充了当地地面辐射的热量损失逆温形成的条件：高度：距地面100150m 气象条件：晴朗、无风的夜晚第二章 大气环境化学n第一节第一
9、节 大气的结构和性质大气的结构和性质n四 大气温度层结n4 大气稳定度n 气块：大气中微小的气团n 绝热过程：和环境间没有能量交换。n 绝热上升：大气中气块上升时由于n 外界压力减小而膨胀，n 其对外所作功需要消耗内能完成。所以温度下降。n 干绝热垂直递减率：d d=0.98=0.98100m100m2021100m第二章 大气环境化学n第一节第一节 大气的结构和性质大气的结构和性质n大气中气团受外力作用发生垂直位移，外力消失后气团的运动可分为三种状况:气团返回原位趋势明显大气稳定 d dn 仍按原方向运动大气不稳定d dn 随外力运动中性。=d dn大气稳定度分类符号ABCDEF稳定度极不稳
10、不稳微不稳中性微稳稳第二章 大气环境化学第一节第一节 大气的结构和性质大气的结构和性质五 影响大气污染物迁移的因素 主要有气象动力因素（风和湍流）、天气形势、地形地貌、污染物自身性质。1 气象动力因素的影响 风 风向：决定污染物扩散的方向 风速：决定污染物扩散的速度 湍流：大气无规律运动的流体状态，可造成风速的脉动和风向的摆动。第二章 大气环境化学n五 影响大气污染物迁移的因素n2 地形地貌的影响n地形地貌造成的局部空气环流，对大气污染影响较大。主要有海陆风、山谷风、城市热岛效应等。海洋和大陆在白天和夜间的热力差异，海洋和大陆在白天和夜间的热力差异，导致的白天和夜间海洋和陆地之间的风向转换。导
11、致的白天和夜间海洋和陆地之间的风向转换。白天：海风，夜晚：陆风白天：海风，夜晚：陆风对污染扩散的影响：对污染扩散的影响：白天海风吹向陆地，海风处于下层，温度较低，易于形成逆温。白天海风吹向陆地，海风处于下层，温度较低，易于形成逆温。夜夜间间陆陆风风吹吹向向海海洋洋，陆陆风风处处于于下下层层，温温度度和和海海洋洋差差别别不不大大，不不易易形成逆温形成逆温易易造造成成污污染染物物往往返返，海海陆陆风风转转换换期期间间，原原随随陆陆风风吹吹向向海海洋洋的的污污染染物物又又会会被被吹吹会会陆陆地地。循循环环作作用用，如如果果污污染染源源处处于于海海路路风风交交界界处处，并并处于局地环流，则污染物很难扩
12、散出去，不断累积达高的浓度。处于局地环流，则污染物很难扩散出去，不断累积达高的浓度。1 1、海陆风、海陆风 2、山谷风、山谷风n白天：山坡升温快，山坡气流快速上升，空气由谷底白天：山坡升温快，山坡气流快速上升，空气由谷底补充山坡补充山坡谷风谷风n夜间：山坡降温快，山坡冷空气流向谷底夜间：山坡降温快，山坡冷空气流向谷底山风山风n处于山谷地区的污染源很难扩散，早期一些大气污染处于山谷地区的污染源很难扩散，早期一些大气污染事件都发生在山区，马斯河谷烟雾事件。如今人们认事件都发生在山区，马斯河谷烟雾事件。如今人们认识到这一常识，山区成为旅游胜地，而不再是建造工识到这一常识，山区成为旅游胜地，而不再是建造工业企业的胜地。业企业的胜地。主要动力是城市热岛效应造成的城市空气从上层流向郊区，郊区温度较低的空气从下部流向城市，形成城市和郊区间的大气局地环流。使得污染物在城区很难扩散出去，形成城市烟幕，导致市区大气污染加剧。3、城郊风、城郊风