第二章第2节大气中污染物的迁移..ppt
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二 大气污染物的迁移扩散PPT课件
素等）；
（8）放射性物质。
.
15
三、影响大气污染物迁移的因素
1、风和大气湍流的影响
A、影响污染物在大气中扩散的三个因素： 风：气块规则运动时水平方向速度分量，使污染物向下风
向扩散； 湍流：使污染物向各个方向扩散； 浓度梯度：使污染物发生质量扩散。
三种作用中风和湍流起主导作用。
.
16
（一）大气水平运动
.
24
A、天气形势：下沉逆温
由于空气下沉压缩增温形成的逆温称 为下沉逆温。
h’
C h
A
C’ A’
D
B l
D’ B’
形成机制：当高压区内某一层空气发生下沉运动时，因气压逐渐增大，以及气层 向水平方向辐射，其厚度减少（h’<h）。这样空气层顶部下沉的距离（l+h）， 要比底部下沉的距离（l+h’）大，所以顶部空气的增温要比底部多，从而形成逆 温层。
与成云）、冲刷（发生在云层下，被去除物被雨水带下）
✓ （b）干沉降
✓ （c）与地表物质碰撞干去除
.
4
2、盒子模式 视大气圈为盒子，是各种大气组分的储库， Fi=Ri，Mi恒定。 Fi：输入速率 Ri：输出速率 Mi：大气中总量
.
5
环境水的盒子模式， 求FH2O和RH2O
FH2O=(2.16×1016+0.9×1015) mol/y=2.25×1016 mol/y
RH2O=(1.9×1016+3.5×1015) mol/y= 2.25×1016 mol/y
.
6
储库（reservoir）：气体和微粒在大气中的留存（形式）。 停留时间（t） ：某种组分在大气储库中存在的平均时间称为平 均停留时间或停留时间。
（8）放射性物质。
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三、影响大气污染物迁移的因素
1、风和大气湍流的影响
A、影响污染物在大气中扩散的三个因素： 风：气块规则运动时水平方向速度分量，使污染物向下风
向扩散； 湍流：使污染物向各个方向扩散； 浓度梯度：使污染物发生质量扩散。
三种作用中风和湍流起主导作用。
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（一）大气水平运动
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A、天气形势：下沉逆温
由于空气下沉压缩增温形成的逆温称 为下沉逆温。
h’
C h
A
C’ A’
D
B l
D’ B’
形成机制：当高压区内某一层空气发生下沉运动时，因气压逐渐增大，以及气层 向水平方向辐射，其厚度减少（h’<h）。这样空气层顶部下沉的距离（l+h）， 要比底部下沉的距离（l+h’）大，所以顶部空气的增温要比底部多，从而形成逆 温层。
与成云）、冲刷（发生在云层下，被去除物被雨水带下）
✓ （b）干沉降
✓ （c）与地表物质碰撞干去除
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2、盒子模式 视大气圈为盒子，是各种大气组分的储库， Fi=Ri，Mi恒定。 Fi：输入速率 Ri：输出速率 Mi：大气中总量
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环境水的盒子模式， 求FH2O和RH2O
FH2O=(2.16×1016+0.9×1015) mol/y=2.25×1016 mol/y
RH2O=(1.9×1016+3.5×1015) mol/y= 2.25×1016 mol/y
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储库（reservoir）：气体和微粒在大气中的留存（形式）。 停留时间（t） ：某种组分在大气储库中存在的平均时间称为平 均停留时间或停留时间。
D第二章第二讲义节第二讲
D移 第二节 大气中污染物的转化 第二节 大气污染的防治
第二节 大气中污染物的转化
一、光化学反应基础 二、大气中重要的自由基的来源 三、氮氧化合物的转化 四、碳氢化合物的转化 五、光化学烟雾 六、硫酸型烟雾 七、酸性降水 八、大气颗粒物 九、温室气体和温室效应 十、臭氧层的形成与损耗
光量子能量与化学键间的对应关系
根据爱因斯坦(Einstein)公式: E=hν=hc/λ
如果一个分子吸收一个光量子,则1mol分子吸收的 总能量为: E=N0hν= N0hc/λ
若 λ=400nm, E=299.1kJ/mol λ=700nm, E=170.9kJ/mol
由于通常化学键的键能大于167.4 kJ /mol,所以波长 大于700nm的光就不能引起光化学离解。
O3+hν→O+O2
(3)NO2的光离解
NO2的键能为300.5kJ/mol。它在大气中很 活泼,可参与许多光化学反应。NO2是城 市大气中重要的吸光物质。在低层大气 中可以吸收全部来自太阳的紫外光和部 分可见光。如图2-9,NO2在290一410nm 内有连续吸收光谱,它在对流层大气中具 有实际意义。
H+HCl→H2+Cl Cl+Cl +M—→Cl2 +M
光化学第一定律
只有当激发态分子的能量足够使分子内 的化学键断裂时,亦即光子的能量大于化 学键能时,才能引起光离解反应。其次, 为使分子产生有效的光化学反应,光还必 须被所作用的分子吸收,即分子对某特定 波长的光要有特征吸收光谱,才能产生光 化学反应。
HNO3+hν→HO+NO2 若有CO存在:
HO+CO→CO2+H H+O2+M→HO2+M
第二节 大气中污染物的转化
一、光化学反应基础 二、大气中重要的自由基的来源 三、氮氧化合物的转化 四、碳氢化合物的转化 五、光化学烟雾 六、硫酸型烟雾 七、酸性降水 八、大气颗粒物 九、温室气体和温室效应 十、臭氧层的形成与损耗
光量子能量与化学键间的对应关系
根据爱因斯坦(Einstein)公式: E=hν=hc/λ
如果一个分子吸收一个光量子,则1mol分子吸收的 总能量为: E=N0hν= N0hc/λ
若 λ=400nm, E=299.1kJ/mol λ=700nm, E=170.9kJ/mol
由于通常化学键的键能大于167.4 kJ /mol,所以波长 大于700nm的光就不能引起光化学离解。
O3+hν→O+O2
(3)NO2的光离解
NO2的键能为300.5kJ/mol。它在大气中很 活泼,可参与许多光化学反应。NO2是城 市大气中重要的吸光物质。在低层大气 中可以吸收全部来自太阳的紫外光和部 分可见光。如图2-9,NO2在290一410nm 内有连续吸收光谱,它在对流层大气中具 有实际意义。
H+HCl→H2+Cl Cl+Cl +M—→Cl2 +M
光化学第一定律
只有当激发态分子的能量足够使分子内 的化学键断裂时,亦即光子的能量大于化 学键能时,才能引起光离解反应。其次, 为使分子产生有效的光化学反应,光还必 须被所作用的分子吸收,即分子对某特定 波长的光要有特征吸收光谱,才能产生光 化学反应。
HNO3+hν→HO+NO2 若有CO存在:
HO+CO→CO2+H H+O2+M→HO2+M
第二章 污染物在环境中的迁移和转化ppt课件
物、悬浮物等主要以重力沉降的方式在环
境中自然迁移。
2019年5月6日
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第二节 环境污染物的迁移
第 • 2、物理化学迁移
二
包括风化淋溶作用、溶解挥发作
章
用、酸碱作用、络合作用、吸附作用以及
氧化还原作用。
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第二节 环境污染物的迁移
第 1）风化淋溶作用：是指环境中的水在 二 重力作用下运动时通过水解作用使岩
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第二节 环境污染物的迁移
第 生物浓缩、生物积累和生物放大的程度，都 用来自环境的元素或难分解的化合物的浓缩
二
系数表示，但却是三个不同的概念。生物浓
章
缩是生物机体内某种物质的浓度和环境中的 浓度相比；生物积累是同一生物个体在不同
代谢活跃阶段机体内的浓度相比；生物放大
是同一食物链上不同营养级的生物机体内某
2019年5月6日
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第三节 环境污染物的转化
第 (一)物理转化作用：
二
指污染物通过蒸发、渗透、凝聚、 吸附、放射性元素的蜕变等一种或几种
章 过程实现的转化。
物理转化与污染物的迁移运动两者
之间存在的伴随关系较为密切。
2019年5月6日
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第三节 环境污染物的转化
（二）化学转化作用：
第
指污染物通过各种化学反应过程发生的转
第二章
污染物在环境中的 迁移和转化
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1
第二章 污染物在环境中的迁移和转化
内
第一节 概述
容
第二节 环境污染物的迁移
提
第三节环境污染物的转化
要
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环境化学第二章
1、大气的组成 气体 氮（78.09%）
氧（20.95%）
[
]
n. 层化，成层，
阶层的形成
氩（0.9%）、
CO2（0.03%）、 稀有气体（CH4、SO2、NH3、CO、O3）<0.1%、 液体 水（正常范围 1-3%）
第一节 大气中污染物的迁移
固体悬浮物：冰晶和固体微粒（如尘埃、花粉）
尘埃：>10μm称降尘（数小时）
(—ddTz )env
MMD
MMD
MMD
T0 T0′
a
T0
T0 ′
b
T0 T0 ′
c
气块受太阳辐射等原因升温到T0′，它将按照干绝热线膨胀上升，
如图中虚线，两线的相交处为最大混合层高度。
思考：气层稳定性、白昼与最大混合层高度关系？
夜间：可为0
白天:2000-3000米。小于1500米，城市普遍污染
第一节 大气中污染物的迁移 2、天气形势和地理地势的影响：局地环流
(—ddTz )env
MMD
MMD
MMD
T0 T0′
a
T0
T0 ′
b
T0 T0 ′
c
图2-6中，T0表示地面温度，气层温度曲线由实线表示， （dT/dz）env，MMD表示最大混合层高度。虚线为干绝
热垂直递减率。
第一节 大气中污染物的迁移
图2-6. 不同情况下的最大混合层高度（K. Wark, 1981）
0
160
200
240
T(K)
平流层
对流层
280
图2-1 大气温度的垂直分布
20
16
12
8
4 0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
二 大气污染物的迁移扩散PPT课件
（SPM:悬浮微粒物质 ,包括海盐、土壤、有机来源）
.
10
Hale Waihona Puke 二、大气污染物1、概念 大气污染：大气中存在的某种物质超过了正常的环境水平，
且对受体产生了可以测量出来的不良效应。受体包括人、 生物、材料、气候等。 大气污染物：使大气产生污染的称为大气污染物。
大气污染物一旦进入大气这个动态体系（源的输入），就参加
RH2O=(1.9×1016+3.5×1015) mol/y= 2.25×1016 mol/y
.
6
储库（reservoir）：气体和微粒在大气中的留存（形式）。 停留时间（t） ：某种组分在大气储库中存在的平均时间称为平 均停留时间或停留时间。
ti=Mi/Fi或Ri
源强Fi = 天然源排放速率+人为源排放速率= 源速率 汇强Ri = 干沉降速率+湿沉降速率+化学反应去除速率
（2）大气颗粒物（气溶胶，占10%）：大气气溶胶体系中分散 的各种粒子。
按形成过程分
一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如CO、SO2、 NO等。
二次污染物是指由一次污染物经化学反应或光化学反应形成的污 染物质，如光化学氧化剂Ox（光化学烟雾）、臭氧（O3）、硫酸盐颗
粒物等。
.
13
按粒径分 （1）总悬浮颗粒物TSP：采用标准的大容量采样器
过程。
.
11
2、大气污染对大气性质的影响： 降低能见度 由于气体分子和颗粒物对可 见光的吸收和散射的结果 形成雾及降水 尽管城市温度较高而pH 值较低，但雾的生成频率高于农村 减少太阳辐射 改变温度和风的分布
.
12
3、分类
按物理状态分
（1）气态污染物（约占90%）：常温下是气体或蒸汽（gases and vapors），就是以气态方式输入并停留在大气中的污染物， 包括SOx、NOx、COx、HC、CFCs等。
第二节 大气中污染物的转化 河南大学PPT
第十三页，编辑于星期五：十五点 二十一分。
光物理：各激发态之间或激发态和基态之间相互转化的一种能 量的跃迁过程（对比前述光化学）。
（3）A*→B1+B2+…… 多原子分子或双原子分子的化学键断裂（光分解）;
NO+ hv → N· + O·
（4）A*+C→D1+D2+……
第十四页，编辑于星期五：十五点 二十一分。
NO2 hvNO•O• HNO2 hvNO•HO• RCHO hvRCO•H•
一、自由基化学基础 1.自由基也称游离基，是指由于共价键均裂而生成的 带有未成对电子的碎片。大气常见自由基如：
它们的存在时间很短，一般只有几分之一秒。
2.自由基的产生方法：大气化学中，有机化合物的 光解是产生自由基的最重要的方法。许多物质在 波长适当的紫外线或可见光的照射下，都可以发
第五页，编辑于星期五：十五点 二十一分。
5.自由基的结构和活性
在自由基链反应中，通常由夺取一步决定 产物。通常自由基夺取一价原子，对有机 化合物来说，就是夺取氢或卤素：
C3H -C3H C•l
C3C H2H •HC H l-2k 1/Jmol C3C H2C HlH• H6k 3/Jmol
第六页，编辑于星期五：十五点 二十一分。
第十八页，编辑于星期五：十五点 二十一分。
➢ 根据光化学第一定律，若发生光分解反应，则需要：
EN=h N= hc N≥E0 即：λ≤
hcN
E0
➢ 计 算 实 例 ： 若 E0=300KJ/mol ， 则 需 要 λ≤399nm ； 若 E0=170KJ/mol，则需要λ≤704nm；若E0=150KJ/mol，
二、光化学反应基础
光物理：各激发态之间或激发态和基态之间相互转化的一种能 量的跃迁过程（对比前述光化学）。
（3）A*→B1+B2+…… 多原子分子或双原子分子的化学键断裂（光分解）;
NO+ hv → N· + O·
（4）A*+C→D1+D2+……
第十四页，编辑于星期五：十五点 二十一分。
NO2 hvNO•O• HNO2 hvNO•HO• RCHO hvRCO•H•
一、自由基化学基础 1.自由基也称游离基，是指由于共价键均裂而生成的 带有未成对电子的碎片。大气常见自由基如：
它们的存在时间很短，一般只有几分之一秒。
2.自由基的产生方法：大气化学中，有机化合物的 光解是产生自由基的最重要的方法。许多物质在 波长适当的紫外线或可见光的照射下，都可以发
第五页，编辑于星期五：十五点 二十一分。
5.自由基的结构和活性
在自由基链反应中，通常由夺取一步决定 产物。通常自由基夺取一价原子，对有机 化合物来说，就是夺取氢或卤素：
C3H -C3H C•l
C3C H2H •HC H l-2k 1/Jmol C3C H2C HlH• H6k 3/Jmol
第六页，编辑于星期五：十五点 二十一分。
第十八页，编辑于星期五：十五点 二十一分。
➢ 根据光化学第一定律，若发生光分解反应，则需要：
EN=h N= hc N≥E0 即：λ≤
hcN
E0
➢ 计 算 实 例 ： 若 E0=300KJ/mol ， 则 需 要 λ≤399nm ； 若 E0=170KJ/mol，则需要λ≤704nm；若E0=150KJ/mol，
二、光化学反应基础
大气中污染物的迁移课件
02
推广使用清洁能源，如 电动汽车、混合动力汽 车等，减少燃油车辆的 使用。
03
优化城市交通计划，建 设公共交通系统，鼓励 市民使用公共交通工具 。
04
提高车辆排放标准，加 强车辆检测和维护，确 保车辆性能良好。
农业污染控制
01
02
03
04
农业活动也会产生一定的大气 污染物。
公道使用化肥和农药，减少化 肥流失和农药挥发。
湍流通常产生在气象条件不稳定的情况下，如雷暴、山风等。在城市地区，建筑物的扰动也会产生湍 流，影响污染物的扩散和迁移。湍流对污染物的影响取决于湍流的强度和持续时间。
干沉降和湿沉降
干沉降是指污染物在干燥气象条件下 通过重力作用直接降落到地面的过程 。湿沉降是指污染物在雨、雪等气象 条件下通过冲刷作用被清除出大气层 的过程。干沉降和湿沉降都会影响污 染物的散布和迁移。
扩散过程通常产生在稳定的气象条件下，如无风或微风的情 况。此时，污染物会在地面附近累积，导致空气质量恶化。 在不稳定的气象条件下，如雷暴天气，污染物会被气流抬升 ，扩散到更高的高度，从而降低对地面的影响。
对流
对流是指由于温度差异引起的空气流动。在温度较高的地 区，热空气会上升，形成上升气流。当冷空气流过来时， 会下沉形成下沉气流。这种对流过程可以将污染物从一个 地区带到另一个地区，从而影响污染物的散布和迁移。
对流过程通常产生在白天，因为太阳辐射会使地表温度升 高，产生上升气流。在夜间，地表温度降落，下沉气流占 据主导地位，对流减弱。对流还受到地形、城市热岛效应 等因素的影响。
湍流
湍流是指空气流动中的不规则运动状态。在湍流中，空气流动方向和速度不断变化，形成复杂的流动 结构。湍流可以促进污染物的扩散和迁移，因为它可以使污染物在空气中混合更均匀，并使污染物从 一个区域带到另一个区域。
【精编】第二节大气中污染物的迁移.PPT课件
3.3. 自由锻工序
根据作用与变形要求的不同，可分为基本工序、辅助工序和精整工序。
基本工序：改变坯料的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序，包括镦粗、拔长、
冲孔、弯曲、切割、扭转、错移等。最常用的是镦粗、拔长、冲孔。
4 模锻
模锻是将加热好的坯料放在锻模模膛内，在锻压力的作用下迫使坯料变形而获得锻件的
地面层大气逆温现象。
形成条件：白天日照强烈，夜间天空晴朗无风、无云。
ABC-白天温度层结曲线；FEC-夜间层结曲线；DBC-清晨层结曲线.
日出后地面温度上升， 逆温层近地面处首先破坏， 自
下而上逐渐变薄，最后消失。
二、大气稳定度
1、概念
指气层的稳定度，即大气中某一高度上的气块
在垂直方向上相对稳定的程度。
天气形势对迁移扩散影响的几点说明：
天气形势是指大范围气压分布的状况，局部地区的气象
条件总是受天气形势的影响；
局部地区的扩散条件与大范围的天气形势互切联系，不利的天
气形势和地形特征结合在一起常常可使某一地区的污染程
度加重。
一个例子：
在大气环流中，在北纬30°形成的下沉气流，常使
自由大气层的逆温辐射逆温平流逆温融雪逆温地形逆温热力条件乱流逆温下沉逆温锋面逆温动力条件同样大小的气缸容积可以发出更大的指示功气缸工作容积的利用程度越佳
第二节大气中污染物的迁移.
一、辐射逆温层
对流层大气的重要热源是来自地面的长波辐射，故离
地面越近气温越高；离地面越远气温越低。
随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率：
P－G曲线的应用
– 根据常规资料确定稳定度级别
扩散参数的确定－P－G曲线法
第二节 大气污染物的迁移
（二）大气稳定度
大气稳定度的判据
Γ =0.8 ℃ Γ =1
℃
Γ =1.2 ℃
12
12
Γ < Γd
Γ = Γd
Γ > Γd
一、温度层结与大气污染物的迁移 （三）逆 温
逆温：r＜0 , 即气温随高度增加而增加的现象称为逆温。 逆温层：出现逆温的大气层称为逆温层。
逆温高度与逆温强度：逆温层的下限称为逆温高度，上下限的 温度差，称逆温强度。
（三）逆 温
（三）逆 温
辐射逆温：在晴朗无风或小风的夜晚，由于强烈的有效辐射， 使地面和近地层大气强烈冷却降温，上层降温较慢而形成上暖 下冷的逆温现象。
辐射逆温
（三）逆 温
下沉逆温：由于空气下 沉压缩引起的增温作用， 使下沉运动终止的高度 上出现逆温，一般多发 生在高压区。
逆温对大气污染物扩散的影响 逆温层对空气的垂直对流运动的发展是巨大的障碍，如 同盖子，对污染物的扩散起阻挡作用，故称它为阻挡层。 阻挡层的存在严重阻碍了地面带有污染物的气团的上升运 动，使大气污染物停滞在接近地面的大气层中，加剧大气 污染的程度。
目 录 第一节 大气的组成及主要污染物(不讲)
第二节 大气中污染物的迁移
第三节 大气中污染物的转化 第四节 大气颗粒物
第二节 大气中污染物的迁移
决定大气污染程度的因素
源参数 气象条件
通过影响大 气中污染物的 迁移而影响局 地大气环境污 染状况。
下垫面状况
第二节 大气中污染物的迁移
迁移 原因
污染物由于空气的运动而使其传输和分散的过程。
输送作用---污染物向下风向输送，风向影响着污染物的迁 移方向。
稀释作用---风速大小决定着污染物的迁移和稀释的速度， 影响着污染物的输送距离。 风向频率---某方向的风占全年各风向总和的百分率。
【环境化学】第2.2章 大气环境化学——第二节 大气中污染物的迁移
Department of Geochemistry and
8
Environmental Science
(5) 锋面逆温：
定义：锋面是冷暖空气的交界面，锋面上下冷暖 空气的温度差异而形成的逆温。
形成机制：冷暖空气团相遇时，暖空气因密度小 而爬到冷空气上方，当冷暖空气的温差较大时， 在界面附近也会出现逆温，称之为锋面逆温。
14
Environmental Science
气块干绝热过程： 温度与高度的关系——干绝热垂直递减率
• 大气中的干空气和未饱和的湿空气块在作垂直的 绝热运动时，气温会发生变化。
– 气块从地面绝热上升时，会因周围气压的减少而体积 膨胀，用内能反抗外力，因此，它的温度就下降；
– 空气块下降时，外压力增大，对其作压缩功，转化为 内能，使其温度上升。
由于空气的导热率很小，垂直运动中经历各气层的 时间又很短，所以，运动气块与周围空气的热量交 换作用极微弱，可看作空气作绝热运动，
2019/9/15
Department of Geochemistry and
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Environmental Science
气块干绝热过程：温度与压强的关系
T2
P2
T2
H
C
B
E
2019/9/15
T
DF
A
Department of Geochemistry and
6
Environmental Science
(3) 辐射逆温 ★
• 形成条件
– 晴朗的夜空 – 无风或风速小：小于2~3m/s – 距离地面约100～150m的高度
2019/9/15
Department of Geochemistry and