大氣的組成及其主要污染物

大氣的組成及其主要污染物第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日重點內(nèi)容（1）污染物在大氣中的遷移?

氣象基礎(chǔ)：大氣垂直分層、氣象要素、氣溫絕熱變化、大氣穩(wěn)定度?

污染物遷移影響因素：地形、逆溫、山谷風(fēng)、海陸風(fēng)等?

污染物遷移的數(shù)學(xué)模式：推導(dǎo)與應(yīng)用（2）污染物在大氣中的轉(zhuǎn)化?

光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)?

自由基反應(yīng)和來源?

氮氧化物和碳氫化合物、硫氧化合物的轉(zhuǎn)化（3）幾種代表性的大氣環(huán)境污染問題?

酸雨，光化學(xué)煙霧，?

溫室效應(yīng)，全球變暖?

臭氧層破壞第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)、大氣的組成及其主要污染物一、大氣的主要成分N2(78.08%)、O2(20.95%)、Ar(0.934%)、CO2(0.0314%)二、大氣層的結(jié)構(gòu)對流層平流層中間層熱層逸散層熱層中間層頂中間層平流層頂對流層頂平流層對流層100806040200160200240280T(K)Z(km)第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日1、對流層平均厚度12km,赤道19km，兩極8-9km，云雨主要發(fā)生層，夏季厚，冬季薄。特點:

（1）氣溫隨高度升高而降低。（2）空氣密度大。（3）天氣復(fù)雜多變。（4）對流層下部湍流。第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日2、平流層對流層頂?shù)郊s50km的地方特點：（1）空氣基本無對流，平流運動占顯著優(yōu)勢。（2）空氣比下層稀薄，水汽、塵埃含量很少，很少有天氣現(xiàn)象，透明度極高。（3）在15-35km的范圍內(nèi)（平流層上層），厚度約20km的臭氧層。第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日3、中間層從平流層頂?shù)郊s85km的高度。特點：（1）空氣更稀?。?）

無水分（3）

溫度隨高度增加而降低，中間層頂，氣溫最低（-100℃）（4）中間層中上部，氣體分子（O2、N2）開始電離。第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日4、熱（成）層從80km到約800km的地方特點：

(1)溫度隨高度增加迅速增高；(2)大氣更為稀薄;(3)大部分空氣分子被電離成為離子和自由電子，又稱電離層，可以反射無線電波.第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日5、逸散層

（1）800km以上高空（2）空氣稀薄，密度幾乎與太空相同（3）空氣分子受地球引力極小，所以氣體及其微粒可以不斷從該層逃逸出去第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、大氣中的主要污染物從18世紀(jì)末至20世紀(jì)初，是大氣污染的形成時期。上世紀(jì)50年代至70年代，工業(yè)發(fā)達國家石油、化石燃料使用量迅速上升，大氣污染物含量迅速上升，致使大氣污染加劇。80年代以來，由于酸雨、臭氧層的破壞和溫室效應(yīng)等問題的加劇，大氣污染問題已成為全球性環(huán)境問題，嚴(yán)重威脅著人類生存和發(fā)展。第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日一、含硫化合物硫化合物主要包括H2S、SO2、SO3、H2SO4、MSO3、MSO4和有機硫化合物等。其中最主要的是SO2、H2S和H2SO4。1.SO2討論

SO2的危害?人類的哪些活動，使大量SO2進入大氣?第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日SO2濃度特征SO2的日變化在城區(qū)表現(xiàn)為雙峰型。SO2日變化曲線說明北京地區(qū)大氣中的主要來源于采暖過程影響分SO2分布的因素風(fēng)速、風(fēng)向大氣穩(wěn)定度和低層逆溫湍流第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日2.H2S討論來源消除人為來源天然來源與自由基反應(yīng)COS、CS2與HO·反應(yīng)火山噴發(fā)海水浪花生物活動第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、含氮化合物主要含氮化合物為N2O、NO、NO2、N2O5、NH3、硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨鹽等。1.N2ON2O是無色氣體，稱為“笑氣”,是低層大氣中含量最高的含氮化合物,也是停留時間最長的氮氧化物.主要來源于自然界中土壤中硝酸鹽經(jīng)細菌的脫氮作用;是目前已知的溫室氣體之一，含量約為0.3ppm。NO3-+2H2+H+1/2N2O+5/2H2O第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日2.NOX的來源與消除無色無味的NO和刺激性的紅棕色NO2均是大氣中的重要污染物，通常用NOx表示。通過閃電、微生物固定及NH3的氧化等各種天然源和污染源進入大氣。大氣中的氮在高溫下能氧化成一氧化氮，進而轉(zhuǎn)化為二氧化氮?；鹕奖l(fā)和森林大火等都會產(chǎn)生氮氧化物。人為污染源是各種燃料在高溫下的燃燒以及硝酸、氮肥、炸藥和染料等生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的含氮氧化物廢氣造成的，其中以燃料燃燒排出的廢氣造成的污染最為嚴(yán)重。第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日燃燒過程中NOX的形成機理途徑二:空氣中的N2在燃燒過程中被氧化生成NOX途徑一:含氮化合物在燃燒過程中氧化生成NOX第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日3.燃燒過程中影響NOX形成的因素燃燒溫度高溫既能產(chǎn)生較高的NO含量,又有助于NO的快速生成.空燃比完全燃燒化學(xué)計量空燃比“富”燃料“貧”燃料空燃比與汽車尾氣中NOX排放量的關(guān)系，參考圖2-10第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日4.

NOX的危害NOX是導(dǎo)致大氣光化學(xué)污染的重要污染物.NO2濃度較高,會引起肺炎,支氣管炎甚至死亡;同時會破壞植物組織。NO能與血紅蛋白結(jié)合,減弱血液的輸氧能力.(CO;NO;NO2-)第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、含碳化合物

主要包括:CO、CO2

、有機碳氫化合物、含氧烴類1.CO

CO是一種毒性極強、無色、無味的氣體,是排放量最大的大氣污染物之一.(1)CO的人為來源:燃料不完全燃燒

燃料的燃燒過程是城市大氣中CO的主要來源,據(jù)估計,在全球范圍內(nèi),80%的CO人為來源是由汽車排放出來的.(2)CO的天然來源:甲烷的轉(zhuǎn)化,海水CO的揮發(fā),植物的排放,森林火災(zāi),農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒.第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.CO(3)CO的去除A土壤吸收B與HO?自由基反應(yīng)第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.CO(4)CO的危害?第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日2.CO2CO2是一種重要的溫室氣體.(1)來源

人為來源天然來源礦物燃料的燃燒海洋脫氣甲烷轉(zhuǎn)化動植物呼吸腐敗作用燃燒作用第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日(2)CO2的環(huán)境濃度目前人們普遍認為:大氣CO2濃度的增加是全球溫室效應(yīng)的主要原因.人類活動的直接大量排放砍伐森林等使植被日趨減少第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日陸地植被對CO2濃度變化的作用一:通過熱帶雨林地區(qū)土地利用方式的改變向大氣釋放CO2,加速溫室效應(yīng)的進程.二:溫帶林或北方森林通過吸收大氣中的CO2,減緩溫室效用的進程.第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日陸地植被與大氣CO2濃度的關(guān)系還表現(xiàn)在植被對大氣CO2時空分布格局的顯著影響上。除了植被的影響,大氣-海洋之間的CO2交換量的變化也能對大氣CO2濃度的季節(jié)變化產(chǎn)生一定的影響.第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日(3)CO2的危害CO2的危害?CO2如何引起溫室效應(yīng)?第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日溫室效應(yīng)

所謂溫室效應(yīng)，就是太陽短波輻射可以透過大氣射入地面，而地面增暖后放出的長波輻射卻被大氣中的二氧化碳等物質(zhì)所吸收，從而使大氣變暖的效應(yīng)。大氣中的二氧化碳就像一層厚厚的玻璃，把地球變成了一個大暖房。據(jù)估計，如果沒有大氣，地表平均溫度就會下降到－23℃，而實際地表平均溫度為15℃，這就是說溫室效應(yīng)使地表溫度提高38℃。第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日溫室效應(yīng)使氣溫升高，兩極冰川將熔化。第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日溫室效應(yīng)使海平面上升1米多。由于氣溫升高，引起海水體積膨脹，海平面可能升高0.2--1.4米。海平面升高會淹沒許多城市和港口。

第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日3.碳氫化合物碳氫化合物通常指C1~C10的可揮發(fā)的碳氫化合物，包含烷烴、烯烴、炔烴、脂肪烴和芳香烴等，它們是形成光化學(xué)煙霧的主要參與者;其中CH4是主要的碳氫化合物。甲烷是一種重要的溫室氣體;在大氣中的濃度僅次于CO2;可以吸收波長為7.7μm的紅外輻射,每個CH4分子導(dǎo)致溫室效應(yīng)的能力是CO2分子的20倍;而且甲烷以1%/a的速率增加.第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日CH4的來源化石燃料；反芻類動物；稻田；稻田是中國大氣中的最大排放源.其產(chǎn)甲烷機制是厭氧細菌的發(fā)酵過程。第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日CH4的消除因此：大氣中HO?的減少會導(dǎo)致CH4濃度的增加,因此,大氣中CO等消耗HO?的物質(zhì)的增加,會使HO?的濃度降低,從而會導(dǎo)致大氣中CH4濃度的增加.CH4+HO?CH3?+H2OCO是間接溫室氣體第三十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日4.含鹵素化合物有機鹵代烴、無機氯化物、氟化物等.(1)簡單的鹵代烴:甲烷的衍生物(2)高級的鹵代烴:有機氯農(nóng)藥DDT、六六六;PCB等(以氣溶膠形式存在)(3)氟氯烴類:同時含有氟和氯的烴類化合物.比較重要的是一氟三氯甲烷(CFC-11)和二氟二氯甲烷(CFC-12).

它們可以用作制冷劑、氣溶膠噴霧劑、電子工業(yè)的溶劑、塑料的泡沫發(fā)生劑和消防滅火劑等.第三十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日氟氯烴的功與過鹵代烴中氟氯烴的研究是一個重大的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造，它極大地改變了人類的生活質(zhì)量，但同時又造成了較明顯的污染問題。1928年MidgleyT成功得到CCl2F2，這一成果在化學(xué)界引起了極大的反響，是氟化學(xué)發(fā)展過程中的一個里程碑。氟氯代烴的商品名又稱氟里昂(Freon)，二氟二氯甲烷(CCl2F2)則是其中一種，CCl2F2是無色、無臭的氣體，沸點-29.8C。氟里昂類氣體是最常見的致冷劑，它們具備加壓容易液化，氣化熱大，安全性高，不燃，不爆、無嗅、無毒等優(yōu)良性能。利用它們不同的沸點可用于不同的致冷設(shè)備。如家用冰箱用CCl2F2，冷庫用CClF3和CHF3，空調(diào)器用CClF2CClF2等。第三十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日氟氯烴的功與過氟里昂的另一大用處是作氣溶劑，將殺蟲劑和