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1、大气圈的生态作用光合作用 呼吸作用，CO2O2。生命活动。水汽：水循环。大气层对维持地球的温度有重要意义。第1页/共133页大气组成总质量3.91015吨，地球的百万分之一。组分组分体积体积%N278.08O220.95Ar0.93CO20.03其他其他（Ne、He、Kr、H2等）等）0.01第2页/共133页大气成分分类分类分类气体气体停留时间停留时间准永久性气体准永久性气体 N2、Ar、He、Kr、Xe等1067年可变组分可变组分CO2、CH4、H2、N2O、O3、O2等215年强可变组分强可变组分CO、NOx、NH3、H2O、H2S、SO2、碳氢化合物、颗粒物2200天第3页/共133页
2、大气组成水和固体颗粒H2O含量变化大（0.55%，一般13%）；主要来源：水体、土壤和植物水分的蒸发；水气是天气现象和污染化学现象中的重要角色；固体悬浮粒子主要来自工业烟尘、火山喷尘和海浪飞逸的盐质等：降尘：粒径10 m，数小时；飘尘：粒径10 m，数年。第4页/共133页大气的结构1.对流层2.平流层3.中层4.热层5.外层大气质量的一半集中在离地面5km以下，90%集中在30km以下。110100908070605040302010中间层顶平流层顶对流层顶200 250 300 T/KN2,O2,H2O,Ar,CO2N2,O2,O3,(NH4)2SO4N2,O2,O2+,NO+N2,O2+
3、,O+,O,NO+高度/km第5页/共133页对流层017km气体密度大强烈垂直对流现象，90.9%天气现象，污染物直接排放层。地面热辐射，高度，气温。平均降幅为6C/km，顶部约为-50C。第6页/共133页平流层1755km水气、尘埃含量甚微，透明度高，天气现象很少。空气水平移动显著。高度，温度下层温度变化不大，称“同温层”；“逆温”现象。第7页/共133页中间层5585 km大气垂直运动剧烈高度，气温顶部(85 km)降到-63 -103 0C(中纬度)O3浓度减小光化学反应第8页/共133页热层85500km，又称电离层温度可升高到1200D、E、F三个区：D区（6090km）：NO离
4、解；E区（90120km）：O2离解；F区（120km以上）：O2、N2都离解；下部带电层反射高频无线电波，使之围绕地球折射若干次。通讯。第9页/共133页外层50016000 km(边界？)，也称逃逸层；地球引力场束缚减弱，大气不断向星际空间逃逸，大气高度稀薄；电离状态。第10页/共133页原因：大气热能交换热源：太阳结果：温度不一大气污染气候异常大气的自然变化进程相当缓慢。人类活动造成的变化有时很明显，有时则以渐变形式发生，必须密切关注。如果任其发展，后果将非常严重。大气运动第11页/共133页温室效应第12页/共133页地球的热平衡n太阳辐射：n大气反射50n其余50n大气或颗粒物吸收n
5、到达地面，被吸收n红外辐射大气吸收地球辐射温室效应第13页/共133页温室效应温室效应简单计算：能量入射=SR2 S=1372 W/m2能量反射=SR2 =反射率=0.31能量二次辐射=4R2T4 =5.67 x 10-8 W/m2K4得T=255K（-18 C）目前地表平均温度 T=+15C，比计算高出33C。温室效应：透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应。太阳辐射透过大气射达地面，地表增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。第14页/共133页大气窗口nCO2强烈吸收强烈吸收 1200-1630 nm辐射；辐射；nH2O吸收吸收700
6、-850 nm、1100-1400 nm；n单向过滤作用；大气升温，维持地球热平衡。大气窗口：850-1100nm4008001200160020002400nmCO2 吸收光谱H2O 吸收光谱地表红外辐射第15页/共133页氟利昂的吸收吸收谱带覆盖大吸收谱带覆盖大气窗口气窗口大气窗口：850-1100nmCF2Cl2吸收CFCl3吸收80010001200nm第16页/共133页温室气体要素分子必须具有振动能级；排除单原子气体（Ar，第三大气组分）。分子振动必须是不对称的，即具有红外活性；同核双原子分子只有对称振动，因此N2、O2也不属于温室气体。第17页/共133页主要温室气体H2OCO2
7、CH4N2OO3CFCsSF6第18页/共133页温室气体相对贡献气体气体浓度浓度(ppm)浓度增加浓度增加(%年年)相对温相对温室效应室效应目前温室效目前温室效应贡献应贡献(%)CO23510.4157CFCs0.00225515 00025甲烷甲烷1.67512512氮氧化物氮氧化物0.310.22306第19页/共133页温室气体的源和汇气体气体源源汇汇其他影响其他影响CO21)燃料燃料2)毁林毁林1)被海洋吸收被海洋吸收2)植物光合作用植物光合作用影响大气平流层中影响大气平流层中O3的浓度的浓度CH41)肠道发酵肠道发酵2)水稻水稻1)和和OH反应反应2)土壤微生物吸收土壤微生物吸收影
8、响影响O3、HO、H2O浓度，浓度，产生产生CO2N2O1)燃料燃料2)化肥化肥1)土壤吸收土壤吸收2)光分解、和光分解、和O反应反应影响平流层影响平流层O3的浓度的浓度O3O2光化反应光化反应与与NOx、ClOx、HOx等反应等反应吸收紫外光及红外线辐射吸收紫外光及红外线辐射CO1)植物植物2)燃料燃料1)1)被土壤吸收被土壤吸收2)2)和和OH反应反应影响平流层影响平流层O3和和HO的循环，的循环，产生产生CO2CFCs工业生产工业生产在对流层稳定，在平流层光在对流层稳定，在平流层光解、和解、和O反应反应破坏破坏O3层层SO21)火山火山2)燃烧燃烧1)干、湿沉降干、湿沉降2)与与OH反应
9、反应形成悬浮粒子而散射太阳辐形成悬浮粒子而散射太阳辐射，产生酸雨射，产生酸雨第20页/共133页人为温室效应气体排放大气中CO2含量：工业革命280ppm，目前379ppm，到2100年将增加到650970ppm。人类活动人类活动排放气体排放气体燃料燃烧燃料燃烧CO2、NOx农业活动农业活动CH4、NOx工业制成品工业制成品氟氯烃氟氯烃交通运输交通运输NOx、CH、O3（光化学污染）（光化学污染）第21页/共133页全球变暖的后果1.1.海平面升高（沿海土地、湿地消失）2.2.水源3.3.农业（生长季节改变、有害植物孳生）4.4.空气质量（城区O O3 3，干旱森林火灾）5.5.人类健康（疾病
10、传染）6.6.生物多样性7.7.洋流第22页/共133页3.2 大气污染第23页/共133页大气污染的定义当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象。第24页/共133页大气污染来源人为来源人为来源燃料燃烧燃料燃烧交通污染交通污染工业排放工业排放固体废弃物焚烧固体废弃物焚烧农业排放农业排放天然源：天然源：自然尘自然尘森林、草原火灾森林、草原火灾火山活动火山活动森林排放森林排放海浪飞沫海浪飞沫第25页/共133页大气污染的危害不利影响和危害：人、动物、植物、材料、物品气候变化(局部地区和全球)人：急性中毒、慢性中毒、致癌。途径：呼吸饮食
11、皮肤第26页/共133页大气污染物分类颗粒物：液体、固体状物质。尘。含碳化合物：碳氧化物(CO、CO2)、碳氢化合物(甲烷、乙烷等)。含硫化合物：硫氧化物(SO2、SO3、S2O3等)、(亚)硫酸及其盐类。含氮化合物：氮氧化物(N2O、NO、NO2、N2O3、N2O5等)、(亚)硝酸及其盐其它有害物质：含氟气体、含氯气体、重金属类。第27页/共133页组分组分清洁空气清洁空气污染空气污染空气COSO2NOXHC(碳氢化合物碳氢化合物)O3CO2颗粒物颗粒物1 ppm0.001 ppm0.002 ppm1 ppm0.001-0.06 ppm310-330 ppm10-20 g/m35-20 pp
12、m0.02-2 ppm0.01-0.5 ppm1 20 ppm0.06-1 ppm350-370 ppm70-700 g/m3清洁-污染空气比较“清洁空气”恒定组分(N2、O2、稀有气体)+常态可变组分(CO2、80。主要来源：厌氧细菌发酵唯一由天然源造成高浓度的气体。石油、天然气泄漏。大气中CH4的主要去除过程：CH4+HO CH3+H2O第34页/共133页甲烷的排放源源源全球排放量（全球排放量（/106 t/a）海洋海洋13湿地湿地105淡水湖淡水湖10冻土带冻土带12稻田稻田95牛群牛群120生物质燃烧生物质燃烧25直接人为源直接人为源40其他其他80总计总计553第35页/共133页
13、含硫化合物大气主要硫化物：SOx、H2S、H2SO4、(亚)硫酸盐、COS、CS2主要来源煤和石油的燃烧（火力发电、工业锅炉、垃圾焚烧、生活取暖、柴油发动机、金属冶炼、造纸）有机物的分解、燃烧海洋、火山活动主要危害：工业烟雾，高浓度时使人呼吸困难伦敦烟雾；酸雨，对建筑、森林、湖泊、土壤危害大。第36页/共133页SO2的转化见“硫酸烟雾（伦敦型）污染”、“酸雨”第37页/共133页含氮化合物大气中重要的含氮化合物：N2O、NO、NO2、NH3、HNO2、HNO3、铵盐NOX主要来源：闪电、生物活动、火山爆发、森林火灾、燃料燃烧、化肥、炸药、染料有害影响：光化学烟雾的元凶；酸雨转化：HNO3和盐
14、。通过干、湿沉降去除。第38页/共133页燃烧温度NO浓度温度温度()NO浓度浓度(ppm)20 0.0001427 0.3527 2.01538 3700.022002m。二次颗粒物大气中某些污染气体组分（如SO2、NOx、CH等）之间，或它们与大气正常组分（如O2）通过光化学氧化等途径转化生成的颗粒物。如：二氧化硫硫酸盐。粒径0.011m范围。第48页/共133页气溶胶的形态（一）固态气溶胶烟和尘（smoke and dust)（二）液态气溶胶雾(Fog）（三）固液混合态气溶胶烟雾（Smog）根据颗粒物的物理状态不同，通常将气溶胶分为以下几类形态：第49页/共133页降尘与飘尘降尘粒径10
15、1000 m测定：15cmx30cm圆筒形集尘缸，内加一定量的水+乙二醇(防冻、防微生物生长)。收集，过滤。滤液测pH值、SO42-、Cl-等水溶性组分。残渣恒重，称重。苯萃取苯溶性物质。残留物800灼烧，灰分金属氧化物。飘尘10m。可吸入颗粒物，气象报告中用PM10表示。测定：空气采样器，入口切割粒径D50=101m，流量0.01-0.5 m3/min，时间8-24h。D50：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。第50页/共133页气溶胶的危害大气颗粒物，降尘25，飘尘75。清洁大气飘尘1020g/m3。一般居民区40400g/m3，繁华街道
16、24 mg/m3，工业区35 mg/m3。刺激呼吸道、深入肺部呼吸系统损伤；颗粒物本身可能具有毒性（其中含有毒性物质，如多环芳烃类）气溶胶危害粒子大小。WHO分析表明：空气中10m 颗粒增加25g/m3，哮喘病例12，病情恶化8。10m 颗粒浓度每增加100g/m3，死亡率上升68。10m 颗粒增加50g/m3，住院病人增加36；2.5m 颗粒增加50g/m3，住院病人增加25！纳米效应特殊生理作用（细胞通透性、沉积效率）。大鼠暴露在含20nm聚四氟乙烯颗粒空气中，4h内大多数死亡。第51页/共133页烟和尘烟：由不完全燃烧或高温升华、挥发的蒸气凝结而成。如碳粒（煤烟）、氧化铁烟气（冶炼厂）、
17、铅化合物烟气（汽车排气）等。粒径较小：0.11m。粉尘：多由机械过程产生。如煤粉尘、水泥尘末、飞灰、铁粉等。粒径较大：176m之间。第52页/共133页雾由液滴分散在空气中液态气溶胶。大气中水蒸气过饱和时，H2O发生凝聚作用便会产生雾。雾滴直径230m。薄雾（mist）：液滴数目50100个/cm3浓雾（fog）：液滴数目500600个/cm3第53页/共133页烟雾由固、液微粒分散在空气中形成的固、液混合态气溶胶叫烟雾，具有烟和雾的两重性。霾雾（haze）：由细尘和薄雾混合颗粒悬浮于空气中形成的气溶胶。“伦敦型烟雾”：由煤尘、二氧化硫和浓雾相混合并伴有化学反应的烟雾。第54页/共133页各种
18、形态气溶胶的特征形态形态 凝结核凝结核粒径粒径形式形式效应效应烟烟固体微粒固体微粒0.01-1 燃烧、燃烧、高温过程高温过程降低能见度降低能见度尘尘固体微粒固体微粒1-76机械过程机械过程形成冰核形成冰核雾雾液滴液滴2-30冷凝冷凝化学过程化学过程降低能见度降低能见度薄雾薄雾水滴水滴2-30冷凝冷凝化学过程化学过程降低能见度降低能见度烟雾烟雾固、液微粒固、液微粒 1烟尘和烟尘和薄雾混合薄雾混合大气浑浊大气浑浊霾雾霾雾固、液微粒固、液微粒 1 燃烧、冷凝、燃烧、冷凝、光化学反应光化学反应形成云、雨形成云、雨和气溶胶粒子和气溶胶粒子第55页/共133页气溶胶排放源来源来源排放量（亿吨/年）天然天然
19、来源来源风沙0.5-2.5森林火灾0.01-0.05海盐粒子3.0火山灰0.25-1.5H2S、NH3、NOX、HC转化3.45-11.0小计7.21-18.5人为人为来源来源砂石（农业活动）0.5-2.5露天燃烧0.02-1.0直接排放0.1-0.9SO2、NOX、HC转化1.75-3.35小计2.37-7.55总计总计9.58-26.05第56页/共133页气溶胶分类硫酸盐气溶胶见“伦敦型（硫酸烟雾）污染”、“酸雨”硝酸盐气溶胶见“光化学污染”、“酸雨”有机物气溶胶见“光化学污染”第57页/共133页3.4 大气中的化学反应大气污染物迁移、转化途径干沉降：重力，植物、建筑物、地面、土壤表面
20、吸附过程。湿沉降：降水作用。化学去除：化学反应气体、粒子，原污染物在大气中消失。第58页/共133页光化学反应的原理光化学第一定律光化学第一定律只有被吸收的光才能引起光化学反应。只有被吸收的光才能引起光化学反应。光化学第二定律光化学第二定律在光化学反应的初级过程中，被活化的分子数或原子数在光化学反应的初级过程中，被活化的分子数或原子数等于吸收光的量子数，或者说分子对光的吸收是等于吸收光的量子数，或者说分子对光的吸收是单光子单光子过程过程。*电子激发态电子激发态 分子的寿命分子的寿命10-8s第59页/共133页光子的能量爱因斯坦普朗克（Einstein-P1anck）关系式：=h=hc/其中h
21、常数，6.6210-34 Js;C光速,2.9981010 cm/s;光子的波长，cm;光子的频率，Hz;每个光子的能量，J。第60页/共133页不同波长光的能量波长（波长（nmnm）能量（能量（KJ/molKJ/mol）光的区域光的区域200597.2紫外线紫外线300398.4紫外线紫外线400298.9可见光可见光700170.8可见光可见光200059.7红外线红外线500023.9红外线红外线第61页/共133页分子的运动与能级分子的能量变化是不连续的（量子化的）。能量变化能级。一个分子的能量至少可以认为是以下几种能量成分的总和：分子的移动分子的转动原子间的振动分子内电子的运动第62
22、页/共133页部分化学键能HH436CH415NH391OH463FF158HF563CC344NN159OO143ClCl243HCl432CCl328NO175OF212BrBr193HBr366CBr276NF270SH368II151HI299CO350NCl200SS266ClF251CN292N=N418BrCl218C=C615NN946CC812C=O724由于一般化学键的键能都大于167 kJ/mol，因此700nm的可见光和紫外光才能引起光化学反应（光离解）。（kJ/mol）第63页/共133页光化学反应过程光化学反应：分子、原子、自由基或离子吸收光子后所引发的反应。一般有
23、如下过程：引发A（分子）+hv A*（激发态分子）离解A*C+.（与其他分子）反应A*+B D+.发光（荧光或磷光）A*A+hv碰撞去活化A*+M A+M（惰性碰撞分子）第64页/共133页自由基freeradical自由基：也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的分子或原子基团。产生：分子吸收能量（光、电、热），化学键裂解：A:B A+B-不对称裂解A:B A+B 对称裂解特点：具有不成对电子，化学性质非常活泼，显示出氧化能力。第65页/共133页自由基的反应夺取其他分子中的成键电子而游离出新的自由基，或与其他自由基结合而消除。凡有自由基生成或参加的反应叫自由基反应。甲烷与氯气在光的存在下：
24、Cl2+hv 2 ClCl+CH4 CH3+HClCH3+Cl2 CH3Cl+Cl第66页/共133页大气中的主要自由基HO：最重要。能与大气中各种微量气体反应，控制其氧化和去除过程。HO2：其次CH3 CH3OCH3O2第67页/共133页HO的主要来源O3的光分解：污染大气中：HNO2、H2O2光分解：第68页/共133页HO2的主要来源主要是大气中甲醛（H2CO）的光分解*其他醛类在大气中浓度较低，光解过程不如甲醛重要。第69页/共133页R、RO、RO2的来源甲基甲基其他烷基：其他烷基：甲氧基甲氧基过氧烷基过氧烷基H摘除反应第70页/共133页大气组分的光解(1)O2、N2的光离解第7
25、1页/共133页大气组分的光离解(2)O3的光离解O3+h O+O2第72页/共133页大气组分的光离解(3)据称是大气中已知的唯一据称是大气中已知的唯一OO3 3的的人为人为来源来源NO2+hv NO+O (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以上烷烃C2-C5控制臭氧的浓度NOX、RH（氮氧化合物，碳氢化合物）的初始浓度大小，影响O3的生成量和生成速度。在大气中散发自由基阻化剂（？）第95页/共133页3.6 硫酸型烟雾污染燃煤排放SO2+氧化产物硫酸盐+其他颗粒物共同形成的大气污染现象。特点：特点：发生在冬季，气温低、湿度大；还原性烟雾。第96页/共133页SO2吸收光子
26、成为激发态分子SO2*（不裂解）：SO2的激发能量较高的单重态分子可跃迁到三重态或回到基态：第97页/共133页SO2的氧化气相反应激发态的SO2*与O2进行如下反应：（直接光氧化）夜间或无光的情况下，反应缓慢。第98页/共133页SO2被自由基氧化污染空气中存在HO、HO2，可加速SO2转化。第99页/共133页自由基对气相SO2转化的贡献粒种粒种浓度(粒子数/cm3)kcm3/(粒子数.s)SO2损耗(%/h)HO.1071.110-123.2O1065.710-14210-3HO2.109110-18710-4CH3O2.109110-18110-3第100页/共133页SOx的液相反应
27、第101页/共133页SO2溶于空气中的水滴，与O2结合：2SO2+2H2O+O2 2H2SO4直接氧化缓慢。主要靠雾滴中锰、铁等物质催化而加速。在动力厂含水的烟气中，SO2的氧化速度比在清洁空气里快10-100倍。SO2的液相反应催化氧化第102页/共133页SO2的液相反应活性氧化剂Fe、Mn催化污染大气中，光化学反应产生浓度较高的O3和其他氧化剂。第103页/共133页SOSO2 2的固相反应吸附氧化大气中的SO2会被吸附于固体颗粒表面。固体表面存在的金属氧化物（Fe2O3、Al2O3、MnO2等）或活性炭具有催化作用，附着的SO2很快形成SO42-2SO2+2H2O+O2（催化剂）2H
28、2SO4第104页/共133页SO2 2的转化及影响小结大气中 SO2的氧化有多种途径。主要是均相气相氧化和液相氧化。白天低湿度条件下，以光氧化为主；而在高湿度条件下，主要是催化氧化，生成H2SO4气溶胶，若有NH3存在，在液滴中会生成硫酸铵。影响：影响空气能见度；对人体造成直接伤害；酸雨主要成分；第105页/共133页SO2排放的控制燃料脱硫 流化床燃烧：与磨细的石灰石/白云石一起燃烧 CaCO3 CaO+CO2CaO+SO2 CaSO3CaSO3由静电除尘器除掉烟气脱硫 由碱液吸收烟气中的SO2第106页/共133页两种烟雾的比较项目项目伦敦型伦敦型洛杉矶型洛杉矶型概况概况1873年，多次
29、出现年，多次出现1946年，发生光化学反应年，发生光化学反应实质实质硫化物烟雾硫化物烟雾光化学空气污染光化学空气污染污染物污染物颗粒物，颗粒物，SO2、硫、硫酸雾等酸雾等碳氢化合物、碳氢化合物、NOX、O3、PAN、醛、醛、酮等酮等燃料燃料煤、燃料油煤、燃料油汽油、煤气、石油汽油、煤气、石油季节季节冬冬夏、秋夏、秋气温气温低（低（40C以下）以下）高（高（240C以上）以上）湿度湿度高高低低光照光照弱弱强强臭氧浓度臭氧浓度低低高高出现时间出现时间白天夜间连续白天夜间连续白天白天视野视野非常低非常低稍低（半英里）稍低（半英里）毒性作用毒性作用刺激呼吸道，严重刺激呼吸道，严重时可致死亡时可致死亡刺
30、激眼和呼吸道，刺激眼和呼吸道，O3等氧化剂有强等氧化剂有强氧化破坏作用，严重可致死亡。氧化破坏作用，严重可致死亡。第107页/共133页3.7 3.7 酸雨酸沉降：大气中的酸性物质通过降水（雨、雪、雾、冰雹等）迁移到地表（湿沉降），或酸性物质在重力、气流的作用下直接迁移到地表（干沉降）的过程。酸雨：CO2(aq)，自然降水酸度，pH 值小于 5.6 的雨雪或其他形式的大气降水称为酸雨。SO3、N2O5会与水生成强酸。水体pH降到4即变成死水。第108页/共133页酸雨的形成过程雨除：云滴相互或与气溶胶粒子碰并，吸收大气污染物，在云内部发生化学反应，这个过程叫污染物的云内清除或雨除（in-clo
31、ud scavenging or rain out）。冲刷：在雨滴下落过程中，雨滴冲刷所途经的气体和气溶胶，雨滴内部也会发生化学反应，这个过程叫做污染物的云下清除或冲刷（below-cloud scavenging or washout）。第109页/共133页酸雨物质w硫氧化物w氮氧化物w汽车尾气，光化学污染；w燃烧过程，氮、氧高温链反应：快慢第110页/共133页NOx对酸雨的贡献NO难溶于水，而NO2和N2O5则与水作用：NO2+H2O HNO3+HNO2N2O5+H2O 2 HNO3NO+NO2+H2O 2 HNO2部分成盐（如NH4NO3）。阳光下NO2与HO、O3等反应：第111页
32、/共133页酸雨的化学组成1.大气固定气体成分：N2、O2、CO2、H2和惰性气体等；2.无机物土壤矿物离子：Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+、SiO32-等；海洋盐类离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、Br-、SO42-、HCO3-、I-、PO43-等；气体转化产物：SO42-、NO3-、H+、NH4+、Cl-等；人为排放的各种金属等。3.有机物：有机酸、醛、烷烃、烯、芳烃等。4.光化学反应产物：H2O2、O3、PAN等。5.不溶物：土壤颗粒、燃烧尘粒。第112页/共133页降水pH及酸雨的再认识多年观察，pH 5.6能否作为酸性降水的判别标准？污染物中不但有各种
33、酸，也可能具有碱性物质；各地H+浓度不是一个守恒量；降水的pH背景值；降水 pH 5.6 的地区并不意味着没有人为污染。地点地点pHSO42+NO3-Ca2+NH4+重庆重庆4.113.291.391.531.21北京北京6.713.113.123.682.54瑞典瑞典4.33.401.910.280.56美国美国3.96.032.430.300.20第113页/共133页酸雨的危害对土壤生态系统的危害 对水生生态系统的危害 对植物的危害 对材料和古迹的影响 对人体健康的影响全球三大酸雨区北欧酸雨区;北美酸雨区；四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区，200多
34、万平方公里。我国的酸雨主要是硫酸型。我国的酸雨主要是硫酸型。第114页/共133页3.8 臭氧层破坏1535km臭氧浓度高度(km)50第115页/共133页大气中O30.4ppm，平流层90(25km)，对流层10。对流层与平流层臭氧 第116页/共133页臭氧的生成和消耗臭氧的生成平流层O2+hv O+O（243nm 243nm）O+O2 O3对流层NO2的光解反应引发O3的生成，O3唯一的人为来源。臭氧的消耗：O3+hv O2+O+heat（210 nm 320 nm紫外线B：320 nm 290 nm紫外线C：5 km）内持久的大规模气旋。隔离环流内外空气。环流内部气温极低，降低平流层
35、高度；-80形成极地平流层云(PSCs，1520km)；平流层1230 km高度存在天然气溶胶。195 K硝酸水合物(HNO3.3H2O)冰水混合物清除气态氮化物自由基积累。第125页/共133页PSCs促进活性氯生成途径1:PSCs易吸附气态HCl：HCl(g)HCl(s)。与气态ClONO2进行表面反应（纯气态反应缓慢）：HCl(s)+ClONO2 HNO3(s)+Cl2途径2:HCl(g)在N2O5存在下转化为ClNO2(g)HCl(g)HCl(s)HCl(s)+N2O5 ClNO2+HNO3(s)途径3:ClONO2+H2O(s)HOCl+HNO3(s)第126页/共133页活性氯启动
36、ClOx循环春季日照增强，发生以下反应：Cl2+hv 2ClHOCl+hv HO+ClClNO2+hv Cl+NO2ClOx循环启动，开始消耗臭氧：Cl+O3 ClO+O2ClO+ClO ClO-OClClO-OCl+hv ClOO+ClClOO+hv Cl+O2净反应：2O3+hv 3O2第127页/共133页ClOx循环终止气温持续升高，冰晶融化释放出HNO3，可终止链反应HNO3+hv HO+NO2NO2俘获ClO，终止ClOx链反应NO2+ClO ClONO2第128页/共133页北极臭氧洞？冬季北极平流层气温比南极高10 K；包围北极圈的水体作用较高的温度导致PSCs规模比南极小、存
37、在时间短，氮氧化物的清除反应不足；北极PSCs没有足够时间脱离平流层PSCs 释放HNO3，分解NO2，清除部分ClOx自由基结果：北极臭氧层损耗不如南极严重第129页/共133页臭氧洞小结大规模臭氧损耗需要：极低的温度（PSCs）+光照(释放氯原子)；低温PSCs降低平流层氮氧化物浓度活性氯春季南极臭氧层大规模消耗（臭氧洞）与人为卤化物排放有关；事实上冬季南、北极所有的无机氯化物都会通过各种反应转化为活性氯；南、北极区别：氮氧化物的去除程度不同。北极气温较高，PSCs持续时间不长，光照释放硝酸，光分解产生NO2，清除活性氯自由基。结果是臭氧损耗不如南极严重。第130页/共133页国际臭氧层保
38、护行动1985年保护臭氧层维也纳公约1987年9月，UN环境规划署组织签署关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书发达国家：1996年基本停止生产和使用消耗臭氧层物质。到1995年止，全球消耗臭氧层物质的生产和消费已减少了近70。第131页/共133页大气环境化学思考题1.根据大气物理性质垂直分布特征，可将大气圈分为哪些层次？其中温度变化规律如何?2.2.简述温室效应产生的原因，为何N N2 2、O O2 2、ArAr不是温室气体？3.大气污染物主要分为哪几类？4.什么是大气中的光化学氧化剂？5.5.什么是光化学烟雾？其化学特征是什么？6.一般认为平流层O3有利而对流层O3有害，为什么？7.7.大气中二氧化硫的转化形式有那些？8.为什么臭氧洞只出现在南极，或者说为什么南极的臭氧层损耗尤其严重？第132页/共133页感谢您的观看！第133页/共133页