环境化学 (2)优秀PPT.ppt

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1、你现在浏览的是第一页，共172页第一节第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移一、大气的组成一、大气的组成 氮（78.09%）、氧（20.95%）、氩（0.9%）、CO2（0.03%）、稀有气体（CH4、SO2、NH3、CO、O3）10m称降尘（数小时）10m称飘尘（数年）你现在浏览的是第三页，共172页 对流层对流层(troposphere)（0km-17km）空气具有强烈的对流（垂直），集中了大气中90.9%天气现象，污染物排放直接进入对流层 平流层（平流层（stratosphere）17-55km 气体状态稳定，垂直对流很小，大气透明度高 二、大气的温度层结二、大气的温度层结你现在浏

2、览的是第四页，共172页 中间层（中间层（mesosphere）55-85Km 气温下降达-95，垂直运动剧烈，发生光化学反应。热层（热层（thermsphere）500Km 空气密度很小，温度升高到1200，电离层你现在浏览的是第五页，共172页 1.大气污染物大气污染物 硫化物：H2S、SO2、SO3、H2SO4、SO32-、SO42-、有机硫化物等 三、三、大气污染物的迁移大气污染物的迁移你现在浏览的是第六页，共172页来源：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 你现在浏览的是第七页，共17

3、2页 含氮化合物 NO、NO2、N2O5、NH3、NO3-、NO2-、NH4+来源：光化学反应、闪电、微生物固化、火山爆发森林失火 人为污染：燃料燃烧、氮肥、炸药、染料你现在浏览的是第八页，共172页 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：含碳燃料燃烧不完全（CO）、CO2温室效应 含卤素化合物：氟氯烃类 破坏臭氧层你现在浏览的是第九页，共172页 风和大气湍流的影响 风使污染物向下风向扩散 湍流使污染物向各风向扩散 浓度梯度使污染物发生质量扩散 天气形势和地理地势的影响2.影响大气污染物迁移的因素影响大气污染物迁移

4、的因素你现在浏览的是第十页，共172页第二节 大气中污染物的转化大气中污染物的转化一、光化学反应基础1光化学反应过程光化学反应过程 分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应称光化学反应，大气光化学反应分为两个过程。你现在浏览的是第十一页，共172页 初级过程：化学物种吸收光量子形成激发态物种，其基本步骤为：分子接受光能后可能产生三种能量跃迁：电子的（UV-vis），振动的(IR)，转动的(NMR)，只有电子只有电子跃迁才能产生激发跃迁才能产生激发态物种态物种 。你现在浏览的是第十二页，共172页 激发态物种能发生如下反应：辐射跃迁，通过辐射磷光或荧光失活 碰撞失活，为无辐射跃迁 以上两

5、种是光物理过程 你现在浏览的是第十三页，共172页 光离解，生成新物质 与其它分子反应生成新物种 这两种过程为光化学过程你现在浏览的是第十四页，共172页 次级过程次级过程 初级过程中反应物与生成物之间进一步发生的反应，如大气中HCl的光化学反应过程：（初级过程）（次级过程）你现在浏览的是第十五页，共172页大气光化学反应的规律 当激发态分子的能量足够使分子内的化学键断裂，即光子的能量大于化学键时才能引起光离解反应。其次，为使分子产生有效的光化学反应，光还必须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，才能产生光化学反应。你现在浏览的是第十六页，共172页 光被分子吸收的过程是

6、单光子过程，由于电子激发态 分子的寿命 CH3-H CH3-Cl CH3-Br CH3-I P 27你现在浏览的是第三十三页，共172页二、大气中重要自由基来源 自由基自由基 由于在其电子壳层的外层有一个不成对的电子，因而有很高的活性，具有强氧化作用。如：你现在浏览的是第三十四页，共172页 由于高层大气十分稀薄，自由基的半衰期可以是几分钟或更长时间。自由基参加反应，每次反应的产物之一是自由基，最后通过另一个自由基反应使链终止，如：凡是有自由基生成或由其诱发的反应凡是有自由基生成或由其诱发的反应叫自由基反应叫自由基反应 你现在浏览的是第三十五页，共172页 自由基反应在分子的哪一部分发生是由能

7、量所决定的，一般总是发生在键能最低的化学键处。如：烷基过氧化物R-O-O-R，分子的薄弱环节是O-O单键（114.3kJ.mol-1）你现在浏览的是第三十六页，共172页而烷基中的 C-C 键（344kJ.mol-1）和C-H 键(415 kJ.mol-1)的键能都较高，因而在 O-O 断裂产生，产生两种烷氧自由基（RO和RO）。你现在浏览的是第三十七页，共172页1.HO和HO2自由基的来源 清洁空气中 O3 的光离解是大气中HO的主要来源：你现在浏览的是第三十八页，共172页 污染大气中 HNO2 和 H2O2 的光离解：其中其中 HNO2 的光离解是污染大气中的光离解是污染大气中HO 的

8、的主要来源。主要来源。你现在浏览的是第三十九页，共172页 大气中醛的光解尤其是甲醛的光解是HO2的主要来源：你现在浏览的是第四十页，共172页 来自醛光解的HO2的链反应：其他醛类在大气中浓度较低，光解作用不如甲醛重要。你现在浏览的是第四十一页，共172页 亚硝酸脂和H2O2的光解作用：你现在浏览的是第四十二页，共172页当有CO存在时你现在浏览的是第四十三页，共172页 甲基：乙醛和丙酮的光解乙醛和丙酮的光解，生成大气中含量最多的甲基，同时生成两个羰基自由基。2.R、RO、RO2等自由基的来源等自由基的来源你现在浏览的是第四十四页，共172页 烷基：O和HO与烃类发生H摘除反应生成烷基自由

9、基。你现在浏览的是第四十五页，共172页 甲氧基：甲基亚硝酸脂和甲基硝酸脂的光解产生甲氧基你现在浏览的是第四十六页，共172页 过氧烷基：烷基与空气中的氧结合形成过氧烷基你现在浏览的是第四十七页，共172页三、氮氧化物的转化 1NO和NO2的基本光化学循环 氮氧化物是大气中重要的气态污染物之一，它们在大气中的转化是大气污染化学的一个重要内容。大气中氮氧化物主要包括一氧化氮和二氧化氮等，常用NOX表示。你现在浏览的是第四十八页，共172页 NOX的人为来源主要是矿物燃料的燃烧、汽车尾气和固定的排放源等。另外，燃烧过程中氧和氮在高温下化合的主要链反应机制为：快慢你现在浏览的是第四十九页，共172页

10、 当阳光照到含NO、NO2的空气上时，发生的基本光化学反应为：M为空气中的N2、O2或其他分子 你现在浏览的是第五十页，共172页 假设体系发生的光化学过程仅有上述三个反应，并已知大气中NO和NO2的起始浓度为 NO0和NO20，O2看作不变；你现在浏览的是第五十一页，共172页 在恒温、恒容下光照，NO2 在照射后的变化：类似于NO2，O的动力学方程为:你现在浏览的是第五十二页，共172页 由于O很活泼，前一反应生成的O很快被后一反应消耗，使 dO/dt 趋于零。因此可用稳态近似法稳态近似法处理，认为：生成速率=消失速率，即：可以得到体系达到稳态时O：你现在浏览的是第五十三页，共172页 即

11、达到稳态时，O2、M可视作不变，O随体系中NO2的变化而变。你现在浏览的是第五十四页，共172页同样稳态时：=0 则：（1）你现在浏览的是第五十五页，共172页 NO、NO2和O3之间为稳态关系，若体系中无其他反应参与，氮量守恒，O3的浓度取决于NO2/NO。n按照前面三个基本反应可得到如下平衡：你现在浏览的是第五十六页，共172页 又因为O3与NO的反应是等计量关系的，所以:你现在浏览的是第五十七页，共172页 将NO和NO2代入上（1）式 得：由此可以解出O3 （见p31）假设：，则：你现在浏览的是第五十八页，共172页令：K1/K3=0.0110-6，并O30=NO0=O则:NO20（p

12、pm）O3（ppm）0.1 0.027 1.0 0.095 实际上，城市上空氮氧化物多为NO，NO2 0.027ppm,说明大气中还有其他的臭氧来源。你现在浏览的是第五十九页，共172页2氮氧化物的气相转化 NO的转化 NO是燃烧过程中直接向大气排放的污染物，在空气中可被许多氧化剂氧化，如：当空气中O330ppb，少量的 NO 在1分钟内全部氧 化。你现在浏览的是第六十页，共172页其他自由基如：亦可氧化NO：你现在浏览的是第六十一页，共172页你现在浏览的是第六十二页，共172页你现在浏览的是第六十三页，共172页n以上反应在光化学烟雾的形成过程中具有重要意义n由于OH基自由基引发一系列烷烃

13、的链反应，得到RO2、HO2等，使得NO迅速氧化成NO2，同时O3得到积累，以致成为光化学烟雾的重要产物。你现在浏览的是第六十四页，共172页 NO2的转化 NO2活泼，是大气主要污染物之一，也是大气中O3的人为来源。NO2在阳光下与OH、O3等反应你现在浏览的是第六十五页，共172页 这是污染大气中气态HNO3的主要来源，同时也对酸雨和酸雾的形成起重要作用。气态HNO3在大气中难以光解，湿沉降是其在大气中去除的主要过程。你现在浏览的是第六十六页，共172页n 对流层中这一反应在NO2和O3浓度较高时是大气中NO3的主要来源。进一步反应如下：n 这一可逆反应使大气中在光照和无光照时保持一定浓度

14、的N2O5和NO2你现在浏览的是第六十七页，共172页 过氧乙酰基硝酸酯（PAN）产生：乙醛光解生成乙酰基 乙酰基与空气中的氧结合形成过氧乙酰基，再与NO2 化合生成过氧乙酰基硝酸(PAN）你现在浏览的是第六十八页，共172页 （过氧乙酰基）过氧乙酰基硝酸酯（PAN）是重要的二次污染物，具有热不稳定性，遇热分解，因而在大气中也存在上述反应的平衡关系。你现在浏览的是第六十九页，共172页 大气中的乙醛来源于乙烷的氧化：你现在浏览的是第七十页，共172页 3.NOX的液相转化 NOX可以溶于大气的水相中,构成液相平衡体系。NOX的液相平衡你现在浏览的是第七十一页，共172页 在气液两相中存在以下平

15、衡此体系平衡时NO2-和NO3-浓度的比值：你现在浏览的是第七十二页，共172页 四、碳氢化合物的转化 1大气中的重要碳氢化合物 甲烷：甲烷是一种重要的温室气体，大气中含量最高的碳氢化合物，占大气碳化合物排放量的80以上，并且是唯一能由天然源排放造成大浓度的气体。你现在浏览的是第七十三页，共172页 大气中甲烷主要来源于有机物的厌氧发酵过程 该过程发生在各种底泥中，一些动物的呼吸过程也产甲烷，人为来源是石油和天然气的泄漏和排放。你现在浏览的是第七十四页，共172页 石油烃：直链烷烃（碳原子数为137，长碳链的烃类易形成气溶胶或吸附在其他颗粒物上），烯烃、炔烃等 (大气中含量极低)是在原油开发、

16、石油冶炼、燃料燃烧或工业生产等过程中排放造成的大气污染。你现在浏览的是第七十五页，共172页 萜类 来自于植物生长过程向大气释放，分子结构中含有不饱和双键，在大气中很活泼易其他氧化性物质反应。(萜类的分子结构参看p38)你现在浏览的是第七十六页，共172页 芳香烃 主要指单环芳烃和多环芳烃（PAHs）还包括联苯等，广泛见于各种化工原料及石油产品中。香烟烟雾中芳烃含量较高，也是室内污染物之一。你现在浏览的是第七十七页，共172页2碳氢化合物在大气中的反应 烷烃与自由基的反应：如甲烷的氧化反应：你现在浏览的是第七十八页，共172页 在以上两个反应中，经氢原子摘除反应生成的烷基自由基R（CH3）与空

17、气中的 O2 结合生 RO2(CH3O2):你现在浏览的是第七十九页，共172页 上述烷烃与自由基的反应中，不断消耗 O，大气中 O 来源于O3 的光解，因此 CH4 不断消耗 O3，也是导致臭氧层损耗的原因之一。你现在浏览的是第八十页，共172页 CH3O2是一种强氧化性自由基，它也可将NO氧化成NO2:你现在浏览的是第八十一页，共172页 如果NO的浓度很低，自由基间也可发生以下反应：你现在浏览的是第八十二页，共172页 O3一般不与烷烃发生反应，但NO3(来源于 NO2 与O3 的反应)可与烷烃发生较慢的反应：这是城市夜间上空这是城市夜间上空HNO3的主要来源的主要来源你现在浏览的是第八

18、十三页，共172页 烯烃 加成反应 氢原子摘除反应 与O3氧化反应 见p41页 反应表示O3添加到烯烃上形成双自由基（二元自由基）它转化为环氧或臭氧化合物。你现在浏览的是第八十四页，共172页 含有较大分子量的烯烃化合物在含有较大分子量的烯烃化合物在大气中参加化学反应时，会产生氧聚大气中参加化学反应时，会产生氧聚合物，当其蒸汽浓度仅为合物，当其蒸汽浓度仅为ppbppb级时，级时，会凝聚成滴，形成气凝胶，大气中常会凝聚成滴，形成气凝胶，大气中常存在一些颗粒物，其表面使烯烃的反存在一些颗粒物，其表面使烯烃的反应加速或预浓缩。应加速或预浓缩。你现在浏览的是第八十五页，共172页 (3)环烃的氧化 你

19、现在浏览的是第八十六页，共172页(4)单环芳烃的反应你现在浏览的是第八十七页，共172页你现在浏览的是第八十八页，共172页你现在浏览的是第八十九页，共172页你现在浏览的是第九十页，共172页你现在浏览的是第九十一页，共172页(5)多环芳烃的反应你现在浏览的是第九十二页，共172页你现在浏览的是第九十三页，共172页(6)醚、醇、酮、醛的反应你现在浏览的是第九十四页，共172页 五、光化学烟雾1光化学烟雾的形成光化学烟雾的形成 大气中碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）等一次污染物在阳光照射下，发生光化学反应产生二次污染物，这种由参加反应的一、二次污染物的混合物（包括气体污染物和气溶胶

20、）形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。如：1940年，美国洛杉玑你现在浏览的是第九十五页，共172页n 特征：兰色烟雾，强氧化性，具有强刺激性，使大气能见度降低，在白天生成傍晚消失，高峰在中午。n 形成条件：大气中有氮氧化合物和碳氢化合物存在，大气湿度较低，有强阳光照射（P48 图2-14，15）。你现在浏览的是第九十六页，共172页2光化学烟雾形成的简单机制 光化学烟雾形成反应是一个链反应，链的引发主要是NO2的光解。引发反应：你现在浏览的是第九十七页，共172页 自由基的引发主要由NO2和醛的光解引起：你现在浏览的是第九十八页，共172页 自由基传递 碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根

21、本原因：HO主要来自HNO2的光解你现在浏览的是第九十九页，共172页你现在浏览的是第一百页，共172页 终止：终止：利用上述光化学烟雾形成的简化机制模式可以模拟不同情况下光化学烟雾的状况及各有害成分的变化（p52,图2-17）。你现在浏览的是第一百零一页，共172页你现在浏览的是第一百零二页，共172页你现在浏览的是第一百零三页，共172页你现在浏览的是第一百零四页，共172页你现在浏览的是第一百零五页，共172页你现在浏览的是第一百零六页，共172页3光化学烟雾的控制对策 控制反应活性高的有机物的排放 反应活性顺序：有内双键的烯烃 二烷基或三烷基芳烃和有外双键的烯烃 乙烯 单烷基芳烃 C5

22、以上烷烃 C2-C5 大多数有机物与 HO 发生反应，其反应速度常数大体上反映了碳氢化合物的反应活性。你现在浏览的是第一百零七页，共172页 控制臭氧的浓度 NOX、RH（碳氢化合物，氮氧化合物）的初始浓度大小，影响O3的生成量和生成速度。你现在浏览的是第一百零八页，共172页六、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染六、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 含硫矿物燃料燃烧过程中直接排入大气中的主要是二氧化硫，煤含硫 0.5-0.6%，石油含硫 0.5-3%。天然来源主要是火山喷发。你现在浏览的是第一百零九页，共172页1SO2的气相氧化 直接光氧化:低层大气光氧化形成 激发态分子。你现在浏览的是第一百一

23、十页，共172页 1SO2为单重态，不稳定，3SO2为三重态是大气环境中重要的SO2物质形态，能量较高的单重态分子跃迁到三重态或回到基态：你现在浏览的是第一百一十一页，共172页 因此，激发态的SO2主要以三重态存在，并进一步反应如下：或你现在浏览的是第一百一十二页，共172页 被自由基氧化 SO2与与HO自由基的反应自由基的反应 （活性自由基）你现在浏览的是第一百一十三页，共172页 反应中生成的 HO2，通过反应 使得HO又再生，上述氧化过程又循环进行，其决定步骤为SO2和HO的反应。你现在浏览的是第一百一十四页，共172页 与其他自由基的反应与其他自由基的反应 （二元活性自由基）你现在浏

24、览的是第一百一十五页，共172页 被氧原子氧化被氧原子氧化:自由基对气相中SO2损耗的贡献（p58,表2-5）你现在浏览的是第一百一十六页，共172页你现在浏览的是第一百一十七页，共172页2SO2的液相氧化(略)液相平衡：SO2被水吸收 SO2+H2O=SO2.H2O SO2+H2O=H+HSO3-HSO3-=H+SO32-你现在浏览的是第一百一十八页，共172页液相中O3对SO2的氧化：微量的Fe、Mn可作为催化剂（p59-63）你现在浏览的是第一百一十九页，共172页 3硫酸烟雾型污染 由于煤燃烧而排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。n 特点

25、：发生在冬季，气温低，湿度高，日光弱。1952年12月伦敦烟雾。你现在浏览的是第一百二十页，共172页SO2转化为SO3的氧化反应主要靠雾滴中锰、铁、氨的催化作用而加速，硫酸烟雾型污染属于还原性混合物，称还原性烟雾。n 光化学烟雾与伦敦型烟雾的比较光化学烟雾与伦敦型烟雾的比较（p64,表26）。你现在浏览的是第一百二十一页，共172页你现在浏览的是第一百二十二页，共172页七、酸性降水n 酸性降水是指通过降水将大气中的酸性物质迁移到地面的过程，最常见的就是酸雨，称湿沉降。n 我国70年代末期，北京，上海，南京，重庆，贵阳等地均出现过，其中以西南地区最为严重。你现在浏览的是第一百二十三页，共17

26、2页1降水的降水的pH背景值背景值 未被污染的大气中，可溶于水并含量较大的酸性气体是CO2，如果只把CO2 作为影响天然水pH的因素，根据CO2（全球大气浓度为 330ml/m3）与纯水的平衡，可以计算出降水的pH值（p66）。你现在浏览的是第一百二十四页，共172页 已知雨水的pH值约为5.6，可看作未受污染的大气降水的pH背景值，并作为判断酸雨的界限。你现在浏览的是第一百二十五页，共172页 由于大气中可能存在的酸、碱性气态物质，气溶胶等除CO2 外还可能有H2SO4、HNO3、NH3等，都对雨水pH 值 有贡献，因此仅用 pH=5.6判断不一定合理。从而提出：降水的降水的pH背景值背景值

27、。根据世界各地不同的自然地理条件，经过长期测定确定其背景值（p67，表27）。你现在浏览的是第一百二十六页，共172页你现在浏览的是第一百二十七页，共172页 2.降水的化学组成大气中固定的气体组分：大气中固定的气体组分：（p67-68-70）O2、N2、CO2、H2和惰性气体等无机物：无机物：土壤衍生矿物 Al3+、Ca2+、Mg2+,Fe3+,Mn2+,SiO32-；海洋盐类 Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、Br-、SO42-、HCO3-、I-、PO43-等；气体转化物质 SO42-、NO3-、H+、NH4+、Cl-；人为排放的各种金属等。你现在浏览的是第一百二十八页，共172页

28、 有机物：有机酸、醛、烷烃、烯、芳烃等。光化学反应产物：H2O2、O3、PAN等 不溶物：土壤颗粒、燃料燃烧尘粒 降水的离子组成中对环境影响最大的是：SO42-、NO3-、Cl-、NH4+、Ca2+、H+你现在浏览的是第一百二十九页，共172页3酸雨的形成 燃料燃烧产生的SO42-、NOx以及工业加工和矿石冶炼中产生的SO2等转化而成。气相反应：液相反应：你现在浏览的是第一百三十页，共172页 NO的反应：你现在浏览的是第一百三十一页，共172页酸雨的主要化学组成 H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+、Mg2+SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-其中起主要作用的是SO42-，其次是NO3

29、-和CI-，我国的酸雨主要是硫酸型的。大气颗粒物中的Fe、Mn、V等元素是催化剂，光化学反应的产物 O3、H2O2 是SO2的氧化剂。你现在浏览的是第一百三十二页，共172页 CaOCaO、CaCOCaCO3 3、NHNH3 3 是酸性降水的具有是酸性降水的具有“缓冲作用缓冲作用”的物质，的物质，其中降水中的Ca2+提供了相对大的中和能力，NH4+的分布与土壤的性质有关，北方碱性土壤地区降雨中NH4+含量相对高一些。降水中有毒金属元素也已引起人们的关注，金属元素的湿沉降明显受到人为活动的影响（表28,9,12,13）。你现在浏览的是第一百三十三页，共172页你现在浏览的是第一百三十四页，共17

30、2页 4影响酸雨形成的因素 酸性污染物的排放（在有适宜的转化条件下）大气中的NH3 大气中的NH3与H2SO4气溶胶形成中性的NH4HSO4，它降低了雨水的酸度，从而抑制了酸雨的形成。你现在浏览的是第一百三十五页，共172页 大气中的NH3的来源：有机物的分解，含氮肥料的挥发。土壤中NH3的挥发随土壤pH值的上升而增大，北方土壤pH值在7-8之间，南方土壤pH值5-6，因为北方大气中的NH3高。你现在浏览的是第一百三十六页，共172页你现在浏览的是第一百三十七页，共172页 颗粒物的酸度及其缓冲能力 大气颗粒物组成复杂，主要来源于扬尘，其化学组成与土壤相同，此外还有矿物燃料燃烧形成的飞尘。金

31、属 催化SO2氧化 颗粒物 酸性物 贡献酸雨 碱性物 中和酸起缓冲作用 你现在浏览的是第一百三十八页，共172页 新华社报道（2002.11.7）国家计划投入967亿元巨资用于二氧化硫和酸雨污染防治，确保到2005年“两控区”（4个直辖市，21个省会，175个其他城市）内二氧化硫排放量比2000年减少20。你现在浏览的是第一百三十九页，共172页 八、大气颗粒物 大气颗粒物处于气溶胶体系，即大气中均匀地分散着各种固体或液体微粒，沉降速度极小，常用粉尘、烟、煤烟、沉粒、轻雾、浓雾、烟气等来描述。大气颗粒物是大气的一个组成部分，参与大气颗粒物是大气的一个组成部分，参与大气降水过程，大气中有毒物质可

32、以是无机物大气降水过程，大气中有毒物质可以是无机物也可以是有机物，主要分布在气溶胶中看作污也可以是有机物，主要分布在气溶胶中看作污染源。染源。你现在浏览的是第一百四十页，共172页1.大气颗粒物的来源和汇大气颗粒物的来源和汇 来源 天然来源：地面扬尘（组成和土壤相似）海浪溅出的浪沫（盐类）自然界（火山、森林火灾、生物）人为来源：煤烟、粉尘、工业排放、汽车尾气等。你现在浏览的是第一百四十一页，共172页 汇（汇（sink）干沉降干沉降：通过重力对颗粒物的作用，使它沉降，沉降的速率与颗粒物的粒径、密度、空气运动粘滞系数有关，如：0.1(m)8105(cm.s-1)213年 1 (m)4109(cm

33、.s-1)1398小时 10 (m)0.3(cm.s-1)49小时 100 (m)30 (cm.s-1)318分钟你现在浏览的是第一百四十二页，共172页湿沉降湿沉降:指降雨、雪使颗粒物在大气中消失的过程大气中消除颗粒物的量一般湿沉降占8090，而干沉降只有1020。你现在浏览的是第一百四十三页，共172页大气颗粒物具有：分散性:气溶胶中固体粉末，液体泡沫分散在大气 中，如硫酸雾、碱雾、农药、粒尘等，分散度大。凝聚性:饱和蒸气、金属烟尘冷凝聚成雾。形成气溶胶：一次污染物在大气（液相）中发生一系列化学反应，产生新物质，漂浮在大气中。你现在浏览的是第一百四十四页，共172页 2.大气颗粒物的粒度

34、颗粒大小的界限很难划分 大气颗粒物实际上并不是球体，多为不规则的粒子，因此颗粒物的粒径不能仅指其直径，需用有效直径 来表示。即空气动力学直径（Dp）：你现在浏览的是第一百四十五页，共172页 Dp表示所研究的粒子有相同终端降落速度的密度为1的球体。Dg几何直径，K形状系数(球形K=1.0)p忽略了浮力效应的粒密度,o参考密度（o=1g/cm3）你现在浏览的是第一百四十六页，共172页n Dp是指在通常温度压力和相对湿度下，在静止的空气中,与实际颗粒物具有相同重力末速度的密度为1g/cm3的球体直径。你现在浏览的是第一百四十七页，共172页n Dp是一种假想的球体颗粒直径，与实际颗粒物粒径不同。

35、实际颗粒物粒径与颗粒物的组成、相对密度和颗粒物形状有关。如：Dp=0.5 m,Dg=0.34 m （相对密度为2）Dg=0.74 m（相对密度为5）你现在浏览的是第一百四十八页，共172页3.大气颗粒物的分类 总悬浮颗粒物n（TSP,Total Suspended Particulates）n TSP是指在一定体积中，被空气悬浮的全部颗粒物，用单位体积中的颗粒物总质量来表示。粒径多在100m以下，特别是10m以下的微粒。你现在浏览的是第一百四十九页，共172页测定方法：大流量采样-重量法 仪器：大流量采样器 操作：保持气体流量为0.967-1.14m3/min,入口处抽气 速度为0.3m3/s

36、你现在浏览的是第一百五十页，共172页n 集粒范围0.1-1000m，采样时间8-24h，n 玻璃纤维薄膜200250mm，称重得TSP。n 若需要分析其组成，则将样品分成五份，50%提取有机物，20%作金属成分的分析，10%分析可溶物。你现在浏览的是第一百五十一页，共172页降尘 颗粒 10(30)-1000 mn测定：重量法 n装置：内径为15cm，高30cm，圆筒形集尘缸内加 入一定量的水+乙二醇。每月收集一次，乙二醇 用来防冻、防微生物生长。你现在浏览的是第一百五十二页，共172页n测定步骤：n过滤 滤液 测pH值、SO42-、Cl-等水溶性物质 残留 恒重，重量法测定（降尘）苯萃取

37、萃取物苯溶性物质 残留物800灼烧n (非水溶性的不可燃物)灰分金属氧化物 你现在浏览的是第一百五十三页，共172页 飘尘 难以降沉可吸入颗粒物（Inhalabte Particulates IP）nDp10m 指TSP中能用口鼻吸入的颗粒物n气象报告中用PM10表示你现在浏览的是第一百五十四页，共172页n测定：小流量采样重量法 用带有入口切割粒D50=101m空气采样器采样，采样时间为8-24h，流量0.01-0.5m3/min,滤料恒重n D50代表悬浮颗粒物体系的几何平均粒径，指在颗粒物粒度分布曲线上，颗粒物的积累质量一半时所对应的空气动力学粒径。你现在浏览的是第一百五十五页，共172

38、页4大气颗粒物的化学组成 大气颗粒物的化学组成与其来源有关 无机颗粒物 海洋（无机盐类）；汽车尾气（铅）；扬尘（土壤构成、硅、铝氧为主，其它金属元素）粗粒子：硅、铝、铁及金属元素，多为一 次污染物 细粒子：硫酸盐、硝酸盐等，多为二次污 染物 你现在浏览的是第一百五十六页，共172页 有机颗粒物(来自燃料燃烧、废弃物焚化)是指大气中有机物质凝聚而成的颗粒物，或有机物附着在其它颗粒物上而形成的颗粒物。有机颗粒物种类繁多，结构也及其复杂。现已鉴定出在各类燃烧过程中产生的化合物有300多种（p80-82）。你现在浏览的是第一百五十七页，共172页九温室气体和温室效应 1.地球的热平衡地球的热平衡 辐射

39、到地球上的太阳能约有 50在达到地面前被大气反射或被大气吸收后再辐射回空间；其余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，部分通过红外辐射返回空间，从而维持地球的热平衡。你现在浏览的是第一百五十八页，共172页 大气中的水分子能吸收大量的红外辐射，波长为700-850 nm，1100-1400 nm两区,吸收作用微弱；而850-1100 nm 区则全无吸收。大气中的二氧化碳量虽少，但强烈吸收 1200-1630 nm之间的辐射，因此二氧化碳对维持地球热平衡起着重要的作用。你现在浏览的是第一百五十九页，共172页2.温室效应和温室气体 CO2象温室的

40、玻璃一样，允许太阳光中可见光照射到地面，并阻止地面重新辐射的红外光返回外空间，CO2起单向过滤器作用，大气中CO2吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。你现在浏览的是第一百六十页，共172页 能引起温室效应的气体称温室气体（p85表2-21）二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、四氯化碳和氟氯烃 CFC 11，CFC 12等都是温室气体。你现在浏览的是第一百六十一页，共172页 由于人为活动使大气中温室气体增多，便有过多的能量保留在大气中而不能正常地向外空间辐射，就会破坏地球的热平衡。因此温室效应引起全球气候温室效应引起全球气候变暖等一系

41、列环境问题变暖等一系列环境问题。你现在浏览的是第一百六十二页，共172页 温室气体温室气体COCO2 2来源来源：矿物燃料的燃烧，森林砍伐，毁坏草原，地球植被减少，降低了植物对CO2的吸收。现状：现状：近100年来，平均气温上升0.3-0.7，海平面上升100-200mm,对北半球影响更大。你现在浏览的是第一百六十三页，共172页十臭氧层的形成与耗损 臭氧层存在于对流层上面的平流层中，距地面0-50 Km，臭氧层吸收 99%以上来自太阳的紫外辐射，从而保护地球生物不受其伤害，维持地球的生态平衡。你现在浏览的是第一百六十四页，共172页1臭氧层形成与耗损的化学反应 平流层平流层O O2 2光解光

42、解,臭氧层形成臭氧层形成：总反应 你现在浏览的是第一百六十五页，共172页 臭氧的消耗：臭氧的消耗：（光解）（生成O3的逆反应）当水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等进入平流层后加速 O3 的消耗，起到催化的作用。你现在浏览的是第一百六十六页，共172页 导致臭氧层破坏的催化反应过程：总反应 Y-直接参加破坏O3的催化活性物种，包括NOX、HOX、ClOX等你现在浏览的是第一百六十七页，共172页 平流层中NO，NO2来自与N2O氧化：你现在浏览的是第一百六十八页，共172页 超音速飞机排放是NO，NOX的人为来源，破坏O3层：总反应：你现在浏览的是第一百六十九页，共172页 平流层中HO2来源于H2O，CH4，H2，O的反应:总反应你现在浏览的是第一百七十页，共172页 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。你现在浏览的是第一百七十一页，共172页 光解产生的 Cl 破坏O3 总反应：你现在浏览的是第一百七十二页，共172页