大氣環(huán)境化學(xué)-

大氣環(huán)境化學(xué)-第一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、大氣溫度層結(jié)1、定義：由于地球旋轉(zhuǎn)作用以及距地面不同高度的各層次大氣對(duì)太陽(yáng)輻射吸收程度上的差異，使得溫度、密度等氣象要素在垂直方向上呈不均勻的分布。常見的方法根據(jù)溫度隨海拔高度的變化情況將大氣分為四層。第一節(jié)大氣的組成及其主要污染物第二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日A、對(duì)流層troposphereB、平流層stratosphereC、中間層mesosphereD、熱層（電離層）thermosphereE、逸散層exosphere100806040200熱層中間層頂中間層平流層頂平流層對(duì)流層頂對(duì)流層

2、大氣分層與各層的特性160200240280T(K)X(km)圖大氣溫度的垂直分布第三頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日A對(duì)流層對(duì)流層是大氣圈中最接近地面的一層。對(duì)流層厚度隨緯度和季節(jié)而變化，平均厚為12km。對(duì)流層最顯著的特點(diǎn)就是氣溫隨海拔高度的增加而降低，大約每上升100m，溫度降低0.6℃。另一個(gè)特點(diǎn)是密度大，大氣總質(zhì)量的3/4都集中在對(duì)流層。自然界主要的天氣過(guò)程如雨、雪、雹等的形成都發(fā)生在這一層,人類活動(dòng)排放的污染物絕大部分停留在這一層。對(duì)流層是大氣中最活躍，與人類關(guān)系最密切的一層。第四頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日100806040200熱層中間層頂中間層平流層頂平流層對(duì)流層頂對(duì)流層

160200240280T(K)X(km)圖大氣溫度的垂直分布平流層是指對(duì)流層頂?shù)礁叨燃s50km的大氣層，氣體狀態(tài)穩(wěn)定。在25km以下溫度隨高度基本不變，在25km以上到平流層頂，氣溫隨高度增加而升高。有大約20km厚的一層臭氧層吸收紫外線；沒(méi)有對(duì)流運(yùn)動(dòng)；空氣比對(duì)流層稀薄得多，很少出現(xiàn)天氣現(xiàn)象。平流層中大氣透明度好，氣流穩(wěn)定，超高速飛機(jī)多在底部飛行。B平流層第五頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日100806040200熱層中間層頂中間層平流層頂平流層對(duì)流層頂對(duì)流層

160200240280T(K)X(km)圖大氣溫度的垂直分布C中間層中間層是平流層頂80km高度的大氣層。顯著特點(diǎn)是氣溫隨高度的增加而降低，這種下高上低的特點(diǎn)使中間層對(duì)流運(yùn)動(dòng)非常激烈。第六頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日100806040200熱層中間層頂中間層平流層頂平流層對(duì)流層頂對(duì)流層

160200240280T(K)X(km)圖大氣溫度的垂直分布D熱層熱層溫度隨高度增加而急劇上升，存在大量的離子和電子，也稱電離層。電離層能將地面發(fā)射的無(wú)線電波返回地面，對(duì)全球的無(wú)線電通信具有重要意義。熱層以上是逃逸層，是大氣層逐步過(guò)渡到星際空間的一層。第七頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日大氣的升溫過(guò)程大氣上界地面地面增溫地面輻射射向宇宙空間大氣吸收“太陽(yáng)暖大地”“大地暖大氣”大氣輻射射向地面太陽(yáng)輻射大氣吸收地面吸收第八頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、對(duì)流層大氣的重要熱源是來(lái)自地面的長(zhǎng)波輻射,故離地面越近氣溫越高；離地面越遠(yuǎn)氣溫越低。隨高度升高氣溫的降低率稱為大氣垂直遞減率：Γ=-dT/dzT——絕對(duì)溫度K,z——高在對(duì)流層中，Γ>0，Γ=0.6K/100m即每升高100m氣溫降低0.6℃。當(dāng)Γ<0時(shí)稱逆溫大氣二、輻射逆溫層第九頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日

氣溫垂直遞減率Γ對(duì)大氣污染的影響

氣溫垂直遞減率的大小直接影響大氣的穩(wěn)定性，并進(jìn)而影響到污染物的擴(kuò)散：當(dāng)Г>0時(shí)，大氣不穩(wěn)定，有利于污染物的擴(kuò)散，減輕大氣污染對(duì)地面層的影響；當(dāng)Г=0時(shí)，大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)，不利于污染物的擴(kuò)散，污染物在煙囪高度附近累積;當(dāng)Г<0時(shí)，大氣處于逆溫狀態(tài)，煙囪高度至近地面層大氣污染嚴(yán)重。第十頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、輻射逆溫是地面因強(qiáng)烈輻射而冷卻降溫所形成的。這種逆溫層多發(fā)生在距地面100-150m高度內(nèi)。最有利于輻射逆溫發(fā)展的條件是平靜而晴朗的夜晚。有云和有風(fēng)都能減弱逆溫。風(fēng)速超過(guò)2-3m/s，逆溫就不易性形成。當(dāng)Γ<0時(shí)，稱為逆溫氣層。第十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、風(fēng)和大氣湍流的影響

A、影響污染物在大氣中擴(kuò)散的因素：風(fēng)和湍流對(duì)污染物在大氣中的擴(kuò)散和稀釋起著決定作用。風(fēng)：風(fēng)對(duì)大氣污染物的影響包括風(fēng)向和風(fēng)速，風(fēng)向影響污染物的擴(kuò)散方向，風(fēng)速的大小決定污染物的擴(kuò)散和稀釋狀況。若風(fēng)速增加一倍，則下風(fēng)向污染物濃度減小一半。三、影響大氣污染物遷移的因素

第十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日湍流：是大氣以不同尺度做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的流體。污染物進(jìn)入大氣，隨風(fēng)做整體漂移，湍流的混合作用不斷將新鮮空氣卷入污染煙氣中，或?qū)煔饩砣胄迈r空氣中，使污染物分散稀釋大氣污染物的擴(kuò)散主要是靠大氣湍流作用。風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，污染物的擴(kuò)散速度就越快，污染物的濃度就越低。第十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日B、摩擦層：可將對(duì)流層分為兩層，摩擦層和自由大氣層。海拔高度低于1-2km的叫摩擦層，污染物主要在摩擦層擴(kuò)散。摩擦層以上的氣層為自由大氣層，天氣現(xiàn)象出現(xiàn)在此層。第十四頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日摩擦層里存在兩種亂流：動(dòng)力亂流：也稱為湍流，起因于有規(guī)律水平運(yùn)動(dòng)的氣流遇到起伏不平的地形擾動(dòng)所產(chǎn)生的；熱力亂流：又稱對(duì)流，起因于地表面溫度與地表面附近溫度不均一，近地面空氣受熱膨脹而上升，隨之上面的冷空氣下降，從而形成對(duì)流。兩種形式的亂流常并存。第十五頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日

dv/dt=(T'-T)g/Tdv/dt——?dú)鈮K加速度T'——受熱氣塊溫度T——大氣溫度g——重力加速度

C、氣體污染物的擴(kuò)散很大程度取決于對(duì)流與湍流混合的程度，垂直運(yùn)動(dòng)程度越大，用于稀釋污染物的大氣容積量也就越大。第十六頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日由于受熱氣塊溫度較高，密度較小，從而促使氣塊上升。上升過(guò)程中氣體溫度下降并最終達(dá)到與外界氣體溫度一致，當(dāng)受熱氣塊上升至T′=T時(shí)。氣塊與周圍大氣達(dá)到中性平衡，氣塊停止上升，這個(gè)高度定義為對(duì)流混合層上限，或稱最大混合層高度。第十七頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、天氣形勢(shì)和地理形勢(shì)的影響A、天氣形勢(shì)：不利的天氣形勢(shì)和地形特征結(jié)合在一起常使大氣污染程度加重。如由于大氣壓分布不均勻，在高壓區(qū)里存在下沉氣流，于是形成上熱下冷的逆溫現(xiàn)象，稱下沉逆溫，具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，分布廣的特點(diǎn)，使污染物長(zhǎng)時(shí)間的積累在逆溫層而不能擴(kuò)散。世界上一些較大的大氣污染事件大多是在這種天氣形勢(shì)下形成的。

第十八頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日B、地理形勢(shì)：不同地形地面之間的物理性質(zhì)差異引起熱狀況在水平方向上分布不均勻。這種熱力差異在弱的天氣系統(tǒng)條件下就有可能產(chǎn)生局地環(huán)流：海陸風(fēng)、城郊風(fēng)（城市熱島效應(yīng)）和山谷風(fēng)

第十九頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日熱氣流上升冷氣流下降陸地海洋海風(fēng)陸風(fēng)白天夜晚表面溫度高表面溫度低表面溫度高表面溫度低海陸風(fēng)第二十頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日熱氣流上升冷氣流下降陸地海洋海風(fēng)白天表面溫度高表面溫度低陸風(fēng)海陸風(fēng)海風(fēng)第二十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日熱氣流上升冷氣流下降陸地海洋陸風(fēng)夜晚表面溫度高表面溫度低海風(fēng)海陸風(fēng)陸風(fēng)第二十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯