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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五重點(diǎn)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(lái)源?

氮氧化物和碳?xì)浠衔铩⒘蜓趸衔锏霓D(zhuǎn)化（3）幾種代表性的大氣環(huán)境污染問(wèn)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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第一節(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(duì)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(duì)流層頂平流層對(duì)流層100806040200160200240280T(K)Z(km)第三頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、對(duì)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(diǎn):

（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(duì)流層下部湍流。第四頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、平流層對(duì)流層頂?shù)郊s50km的地方特點(diǎn)：（1）空氣基本無(wú)對(duì)流，平流運(yùn)動(dòng)占顯著優(yōu)勢(shì)。（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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、中間層從平流層頂?shù)郊s85km的高度。特點(diǎn)：（1）空氣更稀?。?）

無(wú)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(kāi)始電離。第六頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五4、熱（成）層從80km到約800km的地方特點(diǎn)：

(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(wú)線電波.第七頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五5、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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第九頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、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(shí)期。上世紀(jì)50年代至70年代，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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(lái)，由于酸雨、臭氧層的破壞和溫室效應(yīng)等問(wèn)題的加劇，大氣污染問(wèn)題已成為全球性環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重威脅著人類生存和發(fā)展。第十頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、含硫化合物硫化合物主要包括H2S、SO2、SO3、H2SO4、MSO3、MSO4和有機(jī)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(dòng)，使大量SO2進(jìn)入大氣?第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五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(shuō)明北京地區(qū)大氣中的主要來(lái)源于采暖過(guò)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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.H2S討論來(lái)源消除人為來(lái)源天然來(lái)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(dòng)第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、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(wú)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(shí)間最長(zhǎng)的氮氧化物.主要來(lái)源于自然界中土壤中硝酸鹽經(jīng)細(xì)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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.NOX的來(lái)源與消除無(wú)色無(wú)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(guò)閃電、微生物固定及NH3的氧化等各種天然源和污染源進(jìn)入大氣。大氣中的氮在高溫下能氧化成一氧化氮，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為二氧化氮?；鹕奖l(fā)和森林大火等都會(huì)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(guò)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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五燃燒過(guò)程中NOX的形成機(jī)理途徑二:空氣中的N2在燃燒過(guò)程中被氧化生成NOX途徑一:含氮化合物在燃燒過(guò)程中氧化生成NOX第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.燃燒過(guò)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(jì)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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.

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(huì)引起肺炎,支氣管炎甚至死亡;同時(shí)會(huì)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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、含碳化合物

主要包括:CO、CO2

、有機(jī)碳?xì)浠衔铩⒑鯚N類1.CO

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

燃料的燃燒過(guò)程是城市大氣中CO的主要來(lái)源,據(jù)估計(jì),在全球范圍內(nèi),80%的CO人為來(lái)源是由汽車排放出來(lái)的.(2)CO的天然來(lái)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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.CO(4)CO的危害?第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.CO2CO2是一種重要的溫室氣體.(1)來(lái)源

人為來(lái)源天然來(lái)源礦物燃料的燃燒海洋脫氣甲烷轉(zhuǎn)化動(dòng)植物呼吸腐敗作用燃燒作用第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五(2)CO2的環(huán)境濃度目前人們普遍認(rèn)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(dòng)的直接大量排放砍伐森林等使植被日趨減少第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五陸地植被對(duì)CO2濃度變化的作用一:通過(guò)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(jìn)程.二:溫帶林或北方森林通過(guò)吸收大氣中的CO2,減緩溫室效用的進(jìn)程.第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五陸地植被與大氣CO2濃度的關(guān)系還表現(xiàn)在植被對(duì)大氣CO2時(shí)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(duì)大氣CO2濃度的季節(jié)變化產(chǎn)生一定的影響.第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五(3)CO2的危害CO2的危害?CO2如何引起溫室效應(yīng)?第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五溫室效應(yīng)

所謂溫室效應(yīng)，就是太陽(yáng)短波輻射可以透過(guò)大氣射入地面，而地面增暖后放出的長(zhǎng)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(gè)大暖房。據(jù)估計(jì)，如果沒(méi)有大氣，地表平均溫度就會(huì)下降到－23℃，而實(shí)際地表平均溫度為15℃，這就是說(shuō)溫室效應(yīng)使地表溫度提高38℃。第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五溫室效應(yīng)使氣溫升高，兩極冰川將熔化。第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五溫室效應(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(huì)淹沒(méi)許多城市和港口。

第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔锿ǔＶ窩1~C10的可揮發(fā)的碳?xì)浠衔?，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?xì)浠衔铩＜淄槭且环N重要的溫室氣體;在大氣中的濃度僅次于CO2;可以吸收波長(zhǎng)為7.7μm的紅外輻射,每個(gè)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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五CH4的來(lái)源化石燃料；反芻類動(dòng)物；稻田；稻田是中國(guó)大氣中的最大排放源.其產(chǎn)甲烷機(jī)制是厭氧細(xì)菌的發(fā)酵過(guò)程。第三十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五CH4的消除因此：大氣中HO?的減少會(huì)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(huì)使HO?的濃度降低,從而會(huì)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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.含鹵素化合物有機(jī)鹵代烴、無(wú)機(jī)氯化物、氟化物等.(1)簡(jiǎn)單的鹵代烴:甲烷的衍生物(2)高級(jí)的鹵代烴:有機(jī)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(shí)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(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五氟氯烴的功與過(guò)鹵代烴中氟氯烴的研究是一個(gè)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(shí)又造成了較明顯的污染問(wèn)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(guò)程中的一個(gè)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(wú)色、無(wú)臭的氣體，沸點(diǎn)-29.8C。氟里昂類氣體是最常見(jiàn)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(wú)嗅、無(wú)毒等優(yōu)良性能。利用它們不同的沸點(diǎn)可用于不同的致冷設(shè)備。如家用冰箱用CCl2F2，冷庫(kù)用CClF3和CHF3，空調(diào)器用CClF2CClF2等。第三十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五氟氯烴的功與過(guò)氟里昂的另一大用處是作氣溶劑，將殺蟲劑