大氣化學(xué)基礎(chǔ)課件

第1頁/共55頁第1頁/共55頁1大氣組成的分類按停留時(shí)間的長短：1)準(zhǔn)永久氣體：停留時(shí)間106-107a，N2,Ar,Ne,Kr,Xe2)可變化組分：停留時(shí)間幾年-10幾年

CO2,CH4,N2O,H2,O23)強(qiáng)可變組分：停留時(shí)間小于1a，CO,NOx,H2O,NH3,SOx,VOCs,aerosol按濃度：1)主要成分：>1%,N2,O2,Ar2)微量成分：1ppm~1%,CO2,CH4,H2O,He,Kr…3)痕微量成分：<1ppm,H2,O3,CO,N2O,NOx,SOx,VOCs,aerosol…第2頁/共55頁大氣組成的分類按停留時(shí)間的長短：第2頁/共55頁2大氣溫度層結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層熱層逃逸層第3頁/共55頁大氣溫度層結(jié)構(gòu)對(duì)流層第3頁/共55頁3大氣各層的質(zhì)量分布全球大氣總質(zhì)量為5.13×1015t對(duì)流層大氣總質(zhì)量為4.22×1015t，占82%強(qiáng)平流層大氣總質(zhì)量為9.06×1014t，占18%弱30km以上大氣占全球大氣總質(zhì)量的1%平流層以上大氣占全球大氣總質(zhì)量的0.1%弱大氣化學(xué)研究的范圍多為對(duì)流層+平流層第4頁/共55頁大氣各層的質(zhì)量分布全球大氣總質(zhì)量為5.13×1015t第4頁4第5頁/共55頁第5頁/共55頁5理想氣體狀態(tài)方程PV=NRT

P：氣壓V：體積N：摩爾數(shù)T：絕對(duì)溫度R：通用常數(shù)P取atm，R=0.0826atm/(mol.K)P取Pa，R=8.314J/(mol.k)第6頁/共55頁理想氣體狀態(tài)方程PV=NRTR：通用常數(shù)第6頁/6大氣成分的表示方法按照摩爾比和分壓比空氣密度變化時(shí)，mi保持常數(shù)，具有守恒性質(zhì)常用濃度單位：

1ppmv=1x10-6molmol-1

1ppbv=1x10-9molmol-1

1pptv=1x10-12molmol-1第7頁/共55頁大氣成分的表示方法按照摩爾比和分壓比常用濃度單位：第7頁/共7大氣成分的表示方法個(gè)數(shù)/cm3表示方法N/V=P/RT在P=101325Pa下T為298K時(shí)

每cm3的分子數(shù)=2.46×1019分子/cm31ppm=?1ppb=?1ppt=?OH自由基=106分子/cm3第8頁/共55頁大氣成分的表示方法個(gè)數(shù)/cm3表示方法第8頁/共55頁8大氣成分的表示方法ug/m3表示法第9頁/共55頁大氣成分的表示方法ug/m3表示法第9頁/共55頁9對(duì)物體i第10頁/共55頁對(duì)物體i第10頁/共55頁10從體積混合比ppb到質(zhì)量濃度μg/m3

：第11頁/共55頁從體積混合比ppb到質(zhì)量濃度μg/m3：第11頁/共55頁11大氣化學(xué)的一些基本概念氣體循環(huán)：大氣組分通過大氣圈與其它三個(gè)圈之間發(fā)生的物理、化學(xué)或者生物化學(xué)過程，不斷進(jìn)行著物質(zhì)交換或者轉(zhuǎn)化，我們稱這一過程為氣體循環(huán)源：產(chǎn)生氣體的過程，稱為氣體的源（Sources）匯：大氣中去除氣體的過程是被除氣體的匯（Sinks）儲(chǔ)庫：大氣是各種氣體的微粒組分的儲(chǔ)庫，某種氣體的儲(chǔ)庫即為該組份氣體在大氣中的一種儲(chǔ)存停留時(shí)間：某種組分在大氣儲(chǔ)庫中存在的平均時(shí)間第12頁/共55頁大氣化學(xué)的一些基本概念氣體循環(huán)：大氣組分通過大氣圈與其它三個(gè)12大氣污染源向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場(chǎng)所，設(shè)備和裝置。

污染物的來源天然污染源

火山噴發(fā)、森林火災(zāi)、自然塵、森林植物釋放、海浪飛沫

人為污染源

燃料燃燒

工業(yè)生產(chǎn)過程排放

交通運(yùn)輸過程中排放農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放

點(diǎn)源線源面源第13頁/共55頁大氣污染源向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場(chǎng)13天然源第14頁/共55頁天然源第14頁/共55頁14第15頁/共55頁第15頁/共55頁15第16頁/共55頁第16頁/共55頁16第17頁/共55頁第17頁/共55頁17大氣污染物的匯機(jī)制干沉降（重力和非重力）濕沉降化學(xué)反應(yīng)去除向平流層輸送第18頁/共55頁大氣污染物的匯機(jī)制干沉降（重力和非重力）第18頁/共55頁18大氣中的重要污染物及其源匯簡(jiǎn)介1）含硫化合物（SO2,H2S,DMS,COS,H2SO4…）2)含氮化合物（NO,NO2,NH3,HNO3,N2O,PAN…）3)碳氧化物（CO,CO2）4)碳?xì)浠衔锛捌溲苌铮N，醛，酮，酸等）5）光化學(xué)氧化劑（O3,PAN,H2O2…）6)鹵素化合物（HF,HCl,CFCs…）7)大氣氣溶膠（硫酸鹽、硝酸鹽、PAH、BC、EC…）8)放射性物質(zhì)（氡氣等）第19頁/共55頁大氣中的重要污染物及其源匯簡(jiǎn)介1）含硫化合物（SO2,H219第20頁/共55頁第20頁/共55頁20第21頁/共55頁第21頁/共55頁21第22頁/共55頁第22頁/共55頁22DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云對(duì)陽光的反照率進(jìn)入地球表面的輻射減少影響浮游生物產(chǎn)生DMS的過程

溫度下降海-氣輸送化學(xué)氧化++++--+/-?+/-?第23頁/共55頁DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云對(duì)陽光進(jìn)入地球表面23第24頁/共55頁第24頁/共55頁24第25頁/共55頁第25頁/共55頁25第26頁/共55頁第26頁/共55頁26第27頁/共55頁第27頁/共55頁27第28頁/共55頁第28頁/共55頁28第29頁/共55頁第29頁/共55頁29第30頁/共55頁第30頁/共55頁30第31頁/共55頁第31頁/共55頁31第32頁/共55頁第32頁/共55頁32第33頁/共55頁第33頁/共55頁33第34頁/共55頁第34頁/共55頁34第35頁/共55頁第35頁/共55頁35第36頁/共55頁第36頁/共55頁36第37頁/共55頁第37頁/共55頁37第38頁/共55頁第38頁/共55頁38第39頁/共55頁第39頁/共55頁39第40頁/共55頁第40頁/共55頁40第41頁/共55頁第41頁/共55頁41第42頁/共55頁第42頁/共55頁42第43頁/共55頁第43頁/共55頁43第44頁/共55頁第44頁/共55頁44第45頁/共55頁第45頁/共55頁45第46頁/共55頁第46頁/共55頁46第47頁/共55頁第47頁/共55頁47第48頁/共55頁第48頁/共55頁48第49頁/共55頁第49頁/共55頁49第50頁/共55頁第50頁/共55頁50第51頁/共55頁第51頁/共55頁51第52頁/共55頁第52頁/共55頁52第53頁/共55頁第53頁/共55頁53第54頁/共55頁第54頁/共55頁54第55頁/共55頁第55頁/共55頁55第1頁/共55頁第1頁/共55頁56大氣組成的分類按停留時(shí)間的長短：1)準(zhǔn)永久氣體：停留時(shí)間106-107a，N2,Ar,Ne,Kr,Xe2)可變化組分：停留時(shí)間幾年-10幾年

CO2,CH4,N2O,H2,O23)強(qiáng)可變組分：停留時(shí)間小于1a，CO,NOx,H2O,NH3,SOx,VOCs,aerosol按濃度：1)主要成分：>1%,N2,O2,Ar2)微量成分：1ppm~1%,CO2,CH4,H2O,He,Kr…3)痕微量成分：<1ppm,H2,O3,CO,N2O,NOx,SOx,VOCs,aerosol…第2頁/共55頁大氣組成的分類按停留時(shí)間的長短：第2頁/共55頁57大氣溫度層結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層熱層逃逸層第3頁/共55頁大氣溫度層結(jié)構(gòu)對(duì)流層第3頁/共55頁58大氣各層的質(zhì)量分布全球大氣總質(zhì)量為5.13×1015t對(duì)流層大氣總質(zhì)量為4.22×1015t，占82%強(qiáng)平流層大氣總質(zhì)量為9.06×1014t，占18%弱30km以上大氣占全球大氣總質(zhì)量的1%平流層以上大氣占全球大氣總質(zhì)量的0.1%弱大氣化學(xué)研究的范圍多為對(duì)流層+平流層第4頁/共55頁大氣各層的質(zhì)量分布全球大氣總質(zhì)量為5.13×1015t第4頁59第5頁/共55頁第5頁/共55頁60理想氣體狀態(tài)方程PV=NRT

P：氣壓V：體積N：摩爾數(shù)T：絕對(duì)溫度R：通用常數(shù)P取atm，R=0.0826atm/(mol.K)P取Pa，R=8.314J/(mol.k)第6頁/共55頁理想氣體狀態(tài)方程PV=NRTR：通用常數(shù)第6頁/61大氣成分的表示方法按照摩爾比和分壓比空氣密度變化時(shí)，mi保持常數(shù)，具有守恒性質(zhì)常用濃度單位：

1ppmv=1x10-6molmol-1

1ppbv=1x10-9molmol-1

1pptv=1x10-12molmol-1第7頁/共55頁大氣成分的表示方法按照摩爾比和分壓比常用濃度單位：第7頁/共62大氣成分的表示方法個(gè)數(shù)/cm3表示方法N/V=P/RT在P=101325Pa下T為298K時(shí)

每cm3的分子數(shù)=2.46×1019分子/cm31ppm=?1ppb=?1ppt=?OH自由基=106分子/cm3第8頁/共55頁大氣成分的表示方法個(gè)數(shù)/cm3表示方法第8頁/共55頁63大氣成分的表示方法ug/m3表示法第9頁/共55頁大氣成分的表示方法ug/m3表示法第9頁/共55頁64對(duì)物體i第10頁/共55頁對(duì)物體i第10頁/共55頁65從體積混合比ppb到質(zhì)量濃度μg/m3

：第11頁/共55頁從體積混合比ppb到質(zhì)量濃度μg/m3：第11頁/共55頁66大氣化學(xué)的一些基本概念氣體循環(huán)：大氣組分通過大氣圈與其它三個(gè)圈之間發(fā)生的物理、化學(xué)或者生物化學(xué)過程，不斷進(jìn)行著物質(zhì)交換或者轉(zhuǎn)化，我們稱這一過程為氣體循環(huán)源：產(chǎn)生氣體的過程，稱為氣體的源（Sources）匯：大氣中去除氣體的過程是被除氣體的匯（Sinks）儲(chǔ)庫：大氣是各種氣體的微粒組分的儲(chǔ)庫，某種氣體的儲(chǔ)庫即為該組份氣體在大氣中的一種儲(chǔ)存停留時(shí)間：某種組分在大氣儲(chǔ)庫中存在的平均時(shí)間第12頁/共55頁大氣化學(xué)的一些基本概念氣體循環(huán)：大氣組分通過大氣圈與其它三個(gè)67大氣污染源向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場(chǎng)所，設(shè)備和裝置。

污染物的來源天然污染源

火山噴發(fā)、森林火災(zāi)、自然塵、森林植物釋放、海浪飛沫

人為污染源

燃料燃燒

工業(yè)生產(chǎn)過程排放

交通運(yùn)輸過程中排放農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放

點(diǎn)源線源面源第13頁/共55頁大氣污染源向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場(chǎng)68天然源第14頁/共55頁天然源第14頁/共55頁69第15頁/共55頁第15頁/共55頁70第16頁/共55頁第16頁/共55頁71第17頁/共55頁第17頁/共55頁72大氣污染物的匯機(jī)制干沉降（重力和非重力）濕沉降化學(xué)反應(yīng)去除向平流層輸送第18頁/共55頁大氣污染物的匯機(jī)制干沉降（重力和非重力）第18頁/共55頁73大氣中的重要污染物及其源匯簡(jiǎn)介1）含硫化合物（SO2,H2S,DMS,COS,H2SO4…）2)含氮化合物（NO,NO2,NH3,HNO3,N2O,PAN…）3)碳氧化物（CO,CO2）4)碳?xì)浠衔锛捌溲苌铮N，醛，酮，酸等）5）光化學(xué)氧化劑（O3,PAN,H2O2…）6)鹵素化合物（HF,HCl,CFCs…）7)大氣氣溶膠（硫酸鹽、硝酸鹽、PAH、BC、EC…）8)放射性物質(zhì)（氡氣等）第19頁/共55頁大氣中的重要污染物及其源匯簡(jiǎn)介1）含硫化合物（SO2,H274第20頁/共55頁第20頁/共55頁75第21頁/共55頁第21頁/共55頁76第22頁/共55頁第22頁/共55頁77DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云對(duì)陽光的反照率進(jìn)入地球表面的輻射減少影響浮游生物產(chǎn)生DMS的過程

溫度下降海-氣輸送化學(xué)氧化++++--+/-?+/-?第23頁/共55頁DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云對(duì)陽光進(jìn)入地球表面78第24頁/共55頁第24頁/共55頁79第25頁/共55頁第25頁/共55頁80第26頁/共55頁第26頁/共55頁81第27頁/共55頁第27頁/共55頁82第28頁/共55頁第28頁/共55頁83第29頁/共55頁第29頁/共55頁84第30頁/共5