第三篇 大气环境化学 第1章 大气成分.
环境化学《第一节 环境化学》ppt
《中华人民共和国环境保护法》中规定， 环境是指影响人类生存和发展的各种天 然的和经过人工改造的自然因素和总体, 包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森 林、草原、野生生物、自然遗迹、人文 遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市 和乡村等。
2、环境问题
定义:是指由于人类不恰当的生产活动引起 全球环境或区域环境质量的恶化，出现了不 利于人类生存的发展的问题。
（7）本世纪迄今级别最高、规模最大的一 次国际盛会---可持续发展世界首脑会议，于 2002年８月２６日至９月１日 在南非约翰内 斯堡桑顿会议中心开幕。104位国家元首和政 府首脑及近两万名代表参加。 此次可持续发展世界首脑会议的五大议题 是健康、生物多样性、农业生产、水和能源。 会议通过《可持续发展世界首脑会议执行 计划》、《约翰内斯堡宣言》。
环境问题的重要方面之一就是环境污染。
3、环境污染：由于人为 的因素使环境的构成发生 变化，环境素质下降，从 而扰乱和破坏生态系统和 人们的正常生活和生产条 件，就叫做环境污染。
造成环境污染的 因素有物理的、化 学的、和生物的三 个方面，其中化学 物质引起的占80％ －90％。
台州湾概况
(1)早期世界著名八大公害 (1)比利时马斯(Meuse)河谷烟雾事件: 发生在1930 年12月, 重工业排放的SO2使数千人中毒, 60余 人死亡. (2)美国洛杉矶光化学烟雾事件: 发生在1943年 5～10月, 造成400余人死亡. (3)多诺拉烟雾事件: 1948年10月26～31日, 美国 宾夕法尼亚州多诺拉镇冶炼厂排放的SO2和烟 尘, 使5911人发病, 17人丧生. (4)伦敦烟雾事件: 发生在1952年12月5～8日, 四 天内中毒死亡4000多人.
第三篇 第1章 大气组分-2012-10.
q≈
单位为 g/g或g/kg．
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三、大气中的水汽
水汽压e
大气中水汽的分压强称为水汽压，常以e表示．
假设湿空气中水汽的摩尔分数为
V
nV nd nV
式中
nV
mV MV
，nd
md Md
分别为水汽和干空气的摩尔数，Mv为水汽摩尔质量。
水汽分压强 e v p
其中p是空气总压强．
19
三、大气中的水汽 _水汽压
水汽上升凝结形成水云或 冰云，以降水的形式降到 陆地和海洋。
陆地、海洋和大气中的水量及年交换量
14
三、大气中的水汽
表 全球水分分配估算
绝大部分水分储存于海洋、极冰及河流、湖泊、地下水中。在陆地水 中，极冰量最大，地下水次之，最后为河湖的水量。
大气中的水汽仅占地球上总水量的0.001％，相当于覆
盖全球表面厚度为2.5 cm水层。
浓度，可分为主要成分、微量成分和痕量成分。 主要成分 如 N2、O2、Ar和CO2，300 ppmv以上。 微量成分 如CH4等，1-20 ppmv。 痕量成分 如O2、H2、氮氧化合物和硫化物等， 1 ppmv以下。
8
二、干洁大气
表 低层（对流层）大气主要成分
关注 90km以下的匀和层，特别是对流层大气中空气
的成分。N2，O2和Ar占空气体积的99.966％，次要成 分所占的体积是极微小。
大气环境化学习题
大气环境化学习题
一、填空题
1.大气的组成一般分为三类。
2.干燥清洁空气根据各成分的比例分为三类。
3.干燥清
洁空气的主要和次要成分包括：四种气体。4.根据大气温度随垂直高度的变化，大气可分
为四层。5.“臭氧层”在哪里：。6.湿降尘可分为两种方式。7.根据逆温形成的不同原因，逆温可分为：。8.根据反演的高度，反演可分为：。9.对流层臭氧浓度与……正相关。。
二、概念
停留时间、大气对流层、大气平流层、局部污染、局部污染、广域污染、一次污染物、二次污染物（二次污染物、二次污染物）、总悬浮颗粒物（TSP）、浮尘、降尘、PM10、PM2 5。湿降尘、臭氧消耗势能（ODP）、温室气体、光化学氧化剂、大气稳定性、气温垂
直下降率、气团干绝热降温率、逆温层、逆温高度、逆温强度、光化学第一定律、光化学
第二定律
三、简答题
1.如何根据气温的垂直下降率和气团的干绝热降温率来判断大气稳定性？
2.由高架点
源持续排放的烟云扩散的典型形式是什么，其形成的主要条件是什么？3.什么是城市热岛
循环和城市热岛效应？
4、什么是山谷风，山谷风对污染物的扩散有什么影响？
5、什么是海陆风、海陆风对
污染物的扩散有什么影响？6、大气污染物的扩散理论（扩散模型）有哪几种？*7、化学
键的键能与断裂波长的关系？
8.平流层臭氧形成和消耗的机制（反应式）。9.主要的温室气体是什么？
10、破坏臭氧层的物质主要有哪些？
四、多项选择题：
1、酸雨是指ph______的雨、雪或其它形式的降水。（）
a、 <6.0
b、<7.0
c、<5.6
d、<5.0
环境化学期末复习资料
环境化学期末复习资料
第⼆章⼤⽓环境化学
1.⼤⽓主要成分
N2（78.08%）、 O2（20.95%）、 Ar（0.943%）和CO2（0.0314%）。
⼏种惰性⽓体：He、Ne、Kr和Xe的含量相对⽐较⾼。
⽔蒸⽓的含量是⼀个可变化的数值，⼀般在1% ～3%.
2.⼤⽓层的结构
1. 对流层（Troposphere）
⾼度： 0~(10~16) km ，随纬度和季节发⽣变化
温度：⼤约每上升100 m，降低 0.6 ℃
空⽓运动：低纬度较强，⾼纬度较弱，夏季较强，冬季较弱
密度：密度⼤，占⼤⽓总质量的3/4
2.平流层(Stratosphere)
⾼度： (10~16)~50 km
温度：同温层 [对流层顶端~(30~35 km)]30~35 km以上开始下降
空⽓运动：没有对流，平流为主
空⽓稀薄，很少出现天⽓现象
3. 中间层 (Mesosphere)： 50~80 km
4.热层（电离层）(Thermosphere)：80~500 km
吸收紫外线造成温度上升，空⽓⾼度电离，因此也称为电离层，
占⼤⽓质量的0.5%
5. 逃逸层，外⼤⽓层 (Exosphere)
3.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：
Γ=-dT/dz
式中：T——热⼒学温度，K；z——⾼度。
在对流层中，dT/dz<0，Γ = 0.6 K · (100m)-1，即每升⾼100 m ⽓温降低0.6 ℃。⼀定条件下出现反常现象当Γ=0 时，称为等温层；
《大气环境化学》重点习题及参考答案
《大气环境化学》重点习题及参考答案
1．大气中有哪些重要污染物？说明其主要来源和消除途径。
环境中的大气污染物种类很多，若按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类；若按形成过程则可分为一次污染物和二次污染物。按照化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物。主要按照化学组成讨论大气中的气态污染物主要来源和消除途径如下：
（1）含硫化合物
大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（COS）、二硫化碳（CS2）、二甲基硫（CH3）2S、硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、三氧化硫
（SO3）、硫酸（H2SO4）、亚硫酸盐（MSO3）和硫酸盐（MSO4）等。大气中的SO2（就大城市及其周围地区来说）主要来源于含硫燃料的燃烧。大气中的SO2约有50%会转化形成H2SO4 或SO42-，另外50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。H2S 主要来自动植物机体的腐烂，即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。大气中H2S 主要的去除反应为：HO + H2S → H2O + SH。
（2）含氮化合物
大气中存在的含量比较高的氮的氧化物主要包括氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），用通式NO x表示。NO和NO2是大气中主要的含氮污染物，它们的人为来源主要是燃料的燃烧。大气中的NO x 最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去除。其中湿沉降是最主要的消除方式。
（3）含碳化合物
大气中含碳化合物主要包括：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）以及有机的碳氢化合物（HC）和含氧烃类，如醛、酮、酸等。
大气环境化学
第二章大气环境化学
教学内容
主要介绍大气的结构，大气中的主要污染物及其迁移，光化学反应基础，重要的大气污染化学问题及其形成机制。
重点：重要的大气污染问题及其形成机制。
难点：光化学烟雾形成的化学机制。
教学要求
1.了解大气层的结构和性质、大气中重要污染物的种类和来源。
2.掌握大气中主要污染物及其迁移。
3.掌握主要大气污染问题(温室效应、光化学烟雾、酸雨和臭氧层破坏)的产生过程和形成机制。
4.掌握大气中的化学反应（自由基、光化学反应、化学反应）。
5.了解影响污染物迁移的主要因素和光化学反应基础。
6.了解大气污染的防治对策。
第一节大气层的结构和性质
大气与生命的关系：⑴大气是一切生物体能量的直接供应者。⑵是植物光合作用所需CO2、O2的来源，并提供了构成生物体蛋白质重要的氮源。⑶是水循环的传输体、调节器。
⑷保护作用：吸收宇宙射线、太阳紫外辐射。⑸维持地球的热平衡。
一、大气的组成
大气主要组分是N2 (78.08%)和O2 (20.95%)，其次是氩(Ar，0.934%)和CO2 (0.0314%)，此外还有几种稀有气体氦(He)、氖(Ne)、氪(Kr)、氙(Xe)，它们约占大气总量的99.9%以上。除此之外，大气中还有很多痕量组分，如H2、CH4、CO、SO2、NO2、NH3和O3等，总和不超过0.1%。除气体外，大气中还悬浮着大量固体(烟尘)和液体颗粒(水汽)。
大气总质量约为5.14×1015吨，占地球总质量的百万分之一左右。
二、大气层结构
大气层是地球引力覆盖于地球表面并随地球旋转
的空气层，其厚度一般认为有1000～4400km，超过这
大学《大气环境化学》课件：大气环境化学 绪言
36人死亡，500多人患病，支气 管炎、支气管哮喘、肺气肿
16人死亡，5000多人患病，眼皮 肿、出汗、恶心、肺功能下降
SO2转化为SO3进入 肺部
SO2同烟尘作用生成 硫酸盐，吸入肺部 粉尘中Fe2O3使SO2转 为硫酸，吸入肺部
石油、汽车废气在紫外 线照射下，光化学烟雾
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小知识点：
气相、液相、固相 均相化学反应 非均相化学反应
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大气环境化学其主要特点：
1. 由于大气本身是一个氧化性的介质，故发 生在大气中的化学过程往往是一个氧化的 过程，即物质从低氧化态趋向于高氧化态。
2. 由于太阳辐射的作用，大气中的化学反应 往往为光化学和热化学的综合过程，光化 学反应在大气污染化学中占有重要的地位。
大气环境化学
1
教材： 大气环境学
考试：闭卷 考试成绩：
平时成绩20%~30% 试卷成绩70%~80%
2
参考书目：
大气环境化学（第二版），唐孝炎，张远航，邵敏主编， 2006年，高等教育出版社。
大气化学（第一版），J.海克伦，1983年。 大气化学基础（第一版），莫天麟，1988年。 中层大气化学和物理学，G.布拉塞，S.索洛蒙，1988年。 大气化学基础，秦瑜，赵春生编著，2003年。 大气化学概论，王明星，郑循华编著，2005年。 大气化学（第二版），王明星著，1999年，气象出版社
环境化学：第二章大气环境化学 1
CH3 ·+ H2O
三、 大气中的主要污染物 ① CH4
季节变化受自由基影响，呈现夏低冬高的趋势。
三、 大气中的主要污染物 （3） 碳氢化合物（HC）
② 非甲烷烃
a. 天然来源: 以植被最重要。
乙烯是植物散发的最简单有机物之一，有很高的 反应性，是大气化学过程的积极参与者。
b. 人为来源: 汽油燃烧（38.5%）、焚烧（28.3%）、 溶剂蒸发（11.3%）、石油蒸发和运输 损耗（8.8%）、废弃物提炼（7.1%）等。
Troposphere
Sea level
15 ℃
O3 + hv (220 nm-330 nm) → O2 + O
O3
N2, O2 H2O, CO2
Earth
........ ...
Figure 2-3. Major regions of the atmosphere (not to scale).
第一节 大气的组成及其主要污染物
Ultraviolet: λ200-330 nm,
penetration to ～ 50 km
Penetration to ～ 200 km
1200 km, [O]=[O2]
85 km
-92 ℃
Mesosphere
O2+, NO+
50 km
环境化学大气部分
根据数据，可看出阳离子所带电荷总量小于阴离 子所带电荷总量，根据电荷守恒，应还有一种阳离子， 为H+，其浓度为： [H+] = [Cl-] + [NO3-] + 2· [SO42-] – [NH4+] – [Na+]
=6.0×10-6mol/L + 2.3×10-5mol/L + 2×2.8×10-5mol/L -
1、降水的pH
根据CO2在全球大气浓度330 mL/m3与纯水的平衡， 可以求得降水的pH背景值。
KH H2CO3
CO2(g) + H2O K1
[H 2 CO 3 ] KH pCO 2 ] [H ][HCO 3 K1 [ H 2 CO 3 ] K2 2 ] [H ][CO 3 ] [HCO 3
从1979开始，美国着手于全球降水化学研究计 划（GPCP），致力于全球背景点降水组成的测定。
第四节 大气圈中的主要环境问题 2、降水pH的背景值
20世纪90年代，在丽江陆地背景站测量并确定降 水pH的背景值约为5.0。 因此,如果pH<5.0，就可以确信人为影响的存在， 所以认为5.0作为酸雨的pH值的界限更合适。
Concentration 280- 0.8370 1.74 （ ppm） Atmospheric lifetime (yr)
Per molecule of radiative forcing relative to CO2
环境化学课件第一章
必需元素循环研究；化学品安全评价； 全球变化研究；污染控制化学研究；污染预 防化学.
形成阶段(70年代)
发展阶段(80年代以后)
8．土壤污染机理与修复 9．固体弃物处理处置与资源化 10．绿色化学与清洁生产 11．环境监测新技术 12．持久性有毒物质与生态安全 13．区域环境调控与环境建设 14．国家重大建设项目与生态环境安全
第二节 环 境 化 学
1）环境化学的定义
1972年 R.A Honne 在所著《环境化学》定义：“环境化学是研究
早期世界著名八大公害
(1)比利时马斯(Meuse)河谷烟雾事件：发生在1930年12月，重工业排放的SO2 使数千人中毒，60余人死亡。 (2)美国洛杉矶光化学烟雾事件：发生在1943年5～10月，造成400余人死亡。 (3)多诺拉烟雾事件：1948年10月26～31日，美国宾夕法尼亚州多诺拉镇冶炼厂 排放的SO2和烟尘，使5911人发病，17人丧生。 (4)伦敦烟雾事件：发生在1952年12月5～8日，四天内中毒死亡4000多人。 (5)四日市哮喘事件：1955年以来日本四日市石油提炼和工业燃油产生的废气严重 污染城市大气，哮喘病患者达817人，死亡36人。 (6)痛痛病事件：1955～1972年日本富山县内的锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水 污染神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米含镉，居民食用含镉米和 饮用含镉水而中毒，患者超过280人，死亡数十人。 (7)水俣病事件：1953～1956年，日本熊本县水俣市，居民食用含有甲基汞的鱼， 导致水俣湾和新县阿贺野川下游有机汞中毒者283人，其中60人死亡。 (8)米糠油事件：1968年3月，日本北九州市，爱知县一带生产米糠油时，混入多 氯联苯，造成13000人中毒，死亡16人。
大气环境化学
M为空气中的 2、O2或其它第三者分子。 为空气中的N 或其它第三者分子。 为空气中的 O3 + NO → NO2 + O2
Ⅱ 大气化学反应
二、大气中的氧和臭氧
1.氧的光解 1.氧的光解
4 3 2 1
logε0
-1
λ < 240 nm
Ⅱ 大气化学反应
一、大气中的氮及其化水物
N2的键能较大，为939.4kJ/mol，对应的波长为127nm。 的键能较大， 939.4kJ/mol，对应的波长为127nm。 N2 + hv 在上层大气中（臭氧层以上） 在上层大气中（臭氧层以上） N+N λ << 120 nm
1、氮氧化物的基本反应
NO氧化为NO2可按下式进行： NO氧化为 氧化为NO 可按下式进行： NO + O3 → NO2 + O2
Ⅱ 大气化学反应
在 日 光 照 耀 下 ， NO 也 可 被 自 由 基 OH• 、 CH3O• 、 • • CH3O2•和CH3COO2•等氧化，其反应式： 等氧化，其反应式： OH• + NO → HONO • CH3O• + NO → CH3ONO • CH3O2• + NO → CH3O• + NO2 • CH3COO2• + NO → CH3O• + CO + NO2 • RO2• + NO → RO• + NO2 • NO2在日光照耀下可与 在日光照耀下可与OH•和O3等反应，其反应式： 等反应，其反应式： • OH• + NO2 → HNO3 • O3 + NO2 → NO3 + O2
大气环境化学迁移
温室效应和温室气体
（可参见光化学烟雾及酸沉降双语版课件）
器的C作O2用如。温室的玻璃一样，起着单向过滤 大气中的CO２吸收了地面辐射出来的红外
光，从而使大气温度升高，这种现象称为 温室效应。它就会使地表面和大气的平衡 温度升高，对整个地球的生态平衡会产生 巨大影响。 能够引起温室效应的气体，称为温室气体。
大气温度的垂直分布
大气密度的垂直分布
对流层，污染物的迁移转化过程主要在这一层。
特点1：． 对流层（troposphere）
（1）气温随高度升高而降低。大约每上升100 m, 温度降0.6℃。
（2）空气的垂直对流运动强烈。气体垂直上升 速度可高达30~40m·s-1，有利于污染物扩散。 但逆温时易发生污染事件。
气态污染物是指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等；
大气颗粒物是指液体或固体微粒均匀地分散在气体 中形成的相对稳定的悬浮体系，也称气溶胶。云的 形成和湿沉降（雨、雪、雹和雾等）过程。能散射 太阳光。表面积大（催化），化学反应床。
4. 热层（thermosphere）
85~700 km为热层。在80~90km的区域， 气温基本不变，随后温度随高度增加而迅 速上升。大部分分子发生电离，也称电离 层。可用于远距离无线电通讯。
环境化学课后答案
第一章绪论
1．如何认识现代环境问题的发展过程？
环境问题不止限于环境污染，人们对现代环境问题的认识有个由浅入深，逐渐完善的发展过程。
a、在20世纪60年代人们把环境问题只当成一个污染问题，认为环境污染主要指城市和工农业发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声污染。对土地沙化、热带森林破环和野生动物某些品种的濒危灭绝等并未从战略上重视，明显没有把环境污染与自然生态、社会因素联系起来。
b、1972年发表的《人类环境宣言》中明确指出环境问题不仅表现在水、气、土壤等的污染已达到危险程度，而且表现在对生态的破坏和资源的枯竭；也宣告一部分环境问题源于贫穷，提出了发展中国家要在发展中解决环境问题。这是联合国组织首次把环境问题与社会因素联系起来。然而，它并未从战略高度指明防治环境问题的根本途径，没明确解决环境问题的责任，没强调需要全球的共同行动。
c、20世纪80年代人们对环境的认识有新的突破性发展，这一时期逐步形成并提出了持续发展战略，指明了解决环境问题的根本途径。
d、进入20世纪90年代，人们巩固和发展了持续发展思想，形成当代主导的环境意识。通过了《里约环境与发展宣言》、《21世纪议程》等重要文件。它促使环境保护和经济社会协调发展，以实现人类的持续发展作为全球的行动纲领。这是本世纪人类社会的又一重大转折点，树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。
2、怎样了解人类的活动对地球环境系统的影响？
答：人类本来就是自然的一个组成部分，近几百年来人类社会非理性超速发展，已经使人类活动成了影响地球上各圈层自然环境稳定的主导负面因子。森林和草原植被的退化或消亡、生物多样性的减退、水土流失及污染的加剧、大气的温室效应突显及臭氧层的破坏，这一切无不给人类敲响了警钟。人类必须善待自然，对自己的发展和活动有所控制，人和自然的和谐发展就成为科学发展观的重要内容之一。
大气环境化学
大气环境化学
1、大气的组成
2、大气组分动态平衡的盒子模式
源：大气组分产生的途径和过程→源强：进入大气的组分输入速率(Fi）
汇：指大气组分从大气中去除的途径和过程→汇强：从大气输出组分的速率（Ri）（降水湿去除、化学反应转化、地表物质吸收或反应去除、向平流层输送）
当Fi＝Ri时，大气组分的质量Mi恒定；当Fi>Ri时，污染物相对积累
3、停留时间
停留时间（平均停留时间）：某种组分在进入大气后到被清除之前在大气中停留的平均
时间
τ ＝大气中的总贮量Mi / Fi 或者Ri
Q：研究停留时间的意义？
某组分的停留时间越长，表明该组分在离开大气或转化成其它物质以前，在环境中存留的时间也越长；表明该组分在大气中的储量相对于输入（出）来说是很大的，即使人类活动改变了该组分的的输入（出）速度，对其总量的影响也不明显；若组分停留时间越短，其输入（出）速率的改变就对总贮量很敏感。
[计算1] 已知CH4在对流层的平均浓度c＝1.55×10－6（w/w），且不随时间变化；已知：大气的总质量5.14×1018 kg；F CH4＝R CH4＝1.5×1014（mol/a）；对流层占总大气圈质量的比例：3/4；CH4的相对分子质量为16；
[计算2] 全球对流层清洁大气中总硫的平均浓度c＝1×10-9 （w/w），Fs＝Rs＝200×1012 g/a；大气的总质量5.14×1018 kg；对流层占总大气圈质量的比例：3/4求大气中硫的停留时间？（结果用天表示）
4、环境本底值
环境本底值：指自然环境在未受污染的情况下，各种环境要素中的化学元素或化学物质的基线含量，又叫环境背景值。
大气环境化学
季节变化性、变化区域性 p35图2-14 、p36图2-15
第30页，共127页，编辑于2022年，星期日
• CO2的危害
• CO2的出路：进入海洋使海水变酸；进入 生物圈；停留在大气圈——增加大气CO2 的含量导致全球变暖
• CO2能够有效吸收地面发射的长波辐射，造
COS、CS2、H2S（自学）、SO2、SO3、 H2SO4、MSO3、MSO4 、（CH3）2S
• SO2的危害
• SO2的来源与消除 • SO2的浓度特征
第10页，共127页，编辑于2022年，星期日
• SO2的危害：
• 刺激人体和动物的呼吸道并增加呼吸阻 力，造成呼吸困难
• 损伤植物叶组织，其损伤程度随湿度的增 加而增加，最易给气孔打开的植物造成损
图2-1 大气主要成分及温度分布
与大气温度不同，大气的压力总是随着海
拔高度的增加而减小
第6页，共127页，编辑于2022年，星期日
• 对流层特点：
(1)气温随海拔高度的增加而降低，即下热上冷，大约每
上升100米降低0.6℃ (2) 在垂直方向上具有强烈的对流运动：贴近地面的空
气吸收热量后膨胀上升，上面的冷空气则会下降
• 混合物中空气的量少于化学计量的量——富燃 料；反之则为贫燃料
• 空燃比与汽车尾气中NOx的排放量的关系 p30 图2-10
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地球大气成分－纯水汽的饱和水汽压
若汽化潜热LV为常数，纯水平液面时的饱和水汽压积分表达式：
es (T ) es 0 exp[
es 0 是T0(273.15 K)时的饱和水汽压
LV 1 1 ( )] RV T T0
2
地球大气成分－分类方法
浓度、平均停留时间
（1）浓度 绝对量、相对量 绝对量 如体积质量，单位为mg/m3，g/m3等， 常用来表示大气气溶胶的浓度． 相对量 如ppm(10-6)，ppb(10-9)和ppt(10-12)等 ppmm、ppmv （2）平均停留时间 某成分的所有分子更新一次所需要的时间（ “平均寿命” ）
世界气象组织(World Meteorological Organization，简称WMO) 饱和水汽压公式→ 戈夫－格雷奇(Goff-Gratch)公式(纯水汽) 平液面（-49.9～100℃）
T 8.2969( 1) 4.76955(1 00 ) T00 T T00 4 3 T lg es 10.79574(1 ) 5.02800lg( ) 1.050475 10 [1 10 ] 0.42873 10 [10 1] 0.78614 T T00 T
7
地球大气成分－干洁大气（干空气状态方程）
（1）道尔顿分压定律
p p1 p2
pi
i 1
n
（2）混合理想气体的状态方程
pV nR*T m * R T mRT M
平均摩尔质量
M
m n
m n mi i 1 M i
8
地球大气成分－干洁大气（干空气状态方程）
体积百分比
水汽质量mv克，干空气质量md克，混合比为水汽与干空气的质量比
比湿q为水汽与湿空气的质量比
mv r md
mv q md mv
与q关系
（单位：g/g或g/kg）
q
r 1 r
14
地球大气成分 －大气湿度的表示方法
水汽压e
大气中水汽的分压强 湿空气--水汽的摩尔分数
V
nV nd nV
M
(V M
i 1 i
n
i
)
V
90km以下干空气的平均摩尔质量 Md＝28.9644×10-3 kg／mol．
干空气的比气体常数
R* Rd 287.05 J /(kg.K ) Md
9
地球大气成分－干洁大气（干空气状态方程）
若干空气的密度为
d
p d RdT
干空气的状态方程
气体成分的比热容分别为c1，c2，…，cn，则m克混合气体增温 △T所需的热量 n
nd md Md
水汽和干空气的摩尔数
nV mV MV
水汽的分压强
e v p
15
地球大气成分 －大气湿度的表示方法
令：
MV 0.622 Md
湿空气中水汽的摩尔分数
r r V r 0.622 r
e V p r r p p r 0.622 r
19
地球大气成分－纯水汽的饱和水汽压
平冰面（-100～0.0℃）
T00 T00 T lg esi 9.09685( 1) 3.56654lg( ) 0.87682(1 ) 0.78614 T T T00
T是热力学温度(K)，T00=-273.16 K是水的三相点温度。
若LV近似为T的线性函数，
4
地球大气成分－干洁大气
5
地球大气成分－干洁大气
6
地球大气成分－干洁大气
（按平均停留时间）
基本不变成分或准定常成分、可变成分、气体成分
（1）基本不变成分或准定常成分 平均寿命大于1000 a；N2，O2，Ar，Ne，Kr，Xe及He等． （2）可变成分 平均寿命为几年到十几年，比例随时间、地点而变，如CO2， CH4，H2，N2O和O3等 （3）气体成分 平均寿命短于1 a，如碳、硫、氮化合物。
第三篇 大气环境化学
研究大气环境中污染物质的化学组成、性质、存在状 态等物理化学特性及其来源、分布、迁移、转化、累积、 消除等过程中的化学行为、反应机制和变化规律，探讨大 气污染对自然环境的影响等。
1
第一章 大气成分
掌握天然大气的组成，大气主要层次的特点。 了解大气中离子和自由基的来源。 了解大气重要污染物的源。 了解温室效应、温室气体及其对大气环境的影响。
Q
c m T
i 1 i i
混合气体的比热容c
1 Q c m T
m c
i 1
n
i i
m
10
地球大气成分 －大气中的水汽
水汽
0.1%-3% 水汽的来源 海洋表面蒸发，副热 带洋面的蒸发→大气环流 向赤道和高纬地区上空输 送。 水汽上升凝结形成水 云或冰云，以降水的形式 降到陆地和海洋。
16
地球大气成分－大气湿度的表示方法
水汽压与混合比及比湿的关系
pe e q p 0.378e
大气中通常e60hPa，可认为
r
e
rq
e
p
17
地球大气成分－纯水汽的饱和水汽压
纯水汽的饱和水汽压仅与温度有关。 饱和水汽压随温度的变化率→
克拉珀龙-克劳修斯方程
des LV es dT RV T 2
M M F R
3
地球大气成分－干洁大气
除水汽以外的纯净大气称为干洁大气（干空气）。
干洁大气
主要成分、微量成分和痕量成分 主要成分：N2，O2，Ar及CO2，浓度在300 ppmv以上； 微量成分：1～20 ppmv，如CH4等； 痕量成分：1 ppmv以下，O2、H2、氮氧化合物、硫化物、氟氯烃类
lg es (T )
des LV es 积分 2 dT RV T
2937.4 4.9283lg T 23.5518 T
马格纳斯(Magnus)公式．
20
地球大气成分－纯水汽的饱和水汽压
陆地、海洋和大气中的水量及年交换量
11
地球大气成分 －大气中的水汽
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地球大气成分 －大气湿度的表示方法
湿空气: 水汽和干空气的混合气体 空气湿度－－ 表示湿空气中水汽含量的物理量。 测量水汽含量方法－－ 称重法
基本的湿度参量－－ 混合比、比湿
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地球大气成分 －大气湿度的表示方法
混合比与比湿q