环境化学课件.

（3）
可见只要知道温度随高度的分布函数形式，就可以推得气压随高度 的变化函数形式。
3、风
水平方向的空气运动，垂直方向 则称为对流或升降气流。 一般用风向、风速来表示风 的特征 风向一般用 16 个方位表示， (E S W N) 风速是单位时间内空气在水 平方向移动的距离（m/s） 一般风速是地面以上10m处风 速仪观测得到的平均值
4、热（成）层
从80km到约800km的地方
(1)温度随高度增加迅速增高； (2)大气更为稀薄; (3)大部分空气分子被电离成为离子和自由电子，又称电 离层，可以反射无线电波
5、逸散层
（ 1） 800km以上高空
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（ 2）
（ 3）
空气稀薄，密度几乎与太空相同
空气分子受地球引力极小，所以
气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去
第一节、污染物在大气中的迁移
迁移：污染物由于空气的运动而使其传输和分散的过程。 原因：空气运动形成风，风的形成主要是由于温度差异引起的。所以大气 中温度的差异是空气运动的动力源。
一、大气垂直分层 二、基本气象要素
三、气块的绝热过程和干绝热递减率
四、大气稳定度 五、逆温 六、局地环流对污染物扩散的影响
外界加于体系的热量dq=0
体系对外做功dw=pdv(体系膨胀或压缩) 体系内能变化 du=nCvdT(体积不变情况下，内能变 化，定容比热Cv)
所以：pdv=- nCvdT
（ 4）
又由于pv=nRT,取全微分得到：pdv+vdp=nRdT
由（4）和（5）可得：nRdT—vdp= pdv=- nCvdT 即： nRdT =>
dp g = dz
=>

pg R T
dp g g 1 dz dz p R T R T
dp g p R
=> => ln

=> p p0 exp
p g 1 dz p0 R T
1 dz T
g 1 dz R T
风玫瑰图（m/s）
4、云
大气中水汽凝结的产物
一般用云量、云高来确定大气稳定度
云高：云层底部距离地面的高度，高云（ >5000m ） 中云（2500-5000m）低云（<2500m）
云量：云遮蔽天空的成数。将可见天空分为 10 份， 被云遮挡了几份，云量就是几。晴空无云，云量为0，乌 云遮天，云量为10.
nRT dp nCvdT p
二、基本气象要素
气温、气压、湿度、风、云量
1、气温
• 一般气象中采用的气温是指离地面1.5m高度处百叶箱中观测到的空 气温度。 • 大气预测模型中使用的气温一般也是指该温度。
• 气温在水平方向的差异导致气流水平方向运动的动力，形成风，能 够稀释和迁移污染物 • 气温在垂直方向的差异导致气流的上下强烈对流，有利于形成降水， 能够冲刷污染物。
一、大气垂直分层:
1962,WMO, 对流层、平流层、中间层、热成层、逸散层。
1、对流层: 平均厚度12km,赤道19km，两极8-9km， 云雨主要发生层，夏季厚，冬季薄。
特点:（1）气温随高度升高而降低。
（2）空气密度大。
（3）天气复杂多变。
（4）对流层下部湍流。
2、平流层:
对流层顶到约50km的地方
=>
=>
pv mRT M
p m RT RT v M M
(令
)
R
R M
(2)
p RT
其 中 R=8.314J ． mol-1 ． K-1,M 气体摩尔质量 （ 空气的摩尔体积为 22.4l ． mol-1 ，空气密度 =1.29g ． l-1, 所以 M=22.4*1.29=28.869gmol1）,所以R’=R/M=287 J．kg-1．K-1。 由（1）和（2）得到：
三、气块的绝热过程和干绝热递减率
1、气团运动的绝热过程
空气移动,高压区→低压，膨胀降温，压缩升温。
当气团在水平方向运动, 非绝热过程。
当气团作垂直升降运动时，近似为绝热过程。
温度垂直递减率，干绝热递减率
高温暖气团倾向于从地表移动到低压的高处， 气团绝热膨胀并降温。若没有水汽凝结，冷却速 率 为 0.98℃/100m ， 称 为 温 度 的 干 绝 热 递 减 率
2、气压:
初始状态： 高度增加△z, 地面处高度0： 则高度△z处： 压强p1=ρgz 压强p2=ρg(z-△z)
所以，得到：P2-P1=△p=-ρg△z
转化为微分形式则：
dp g dz
(1)
（ρ密度g/m3，空气=1.29g/L，g重力加速度9.8m/s2）。 另外，气象学上用比气体常数来表示状态方程，其推导过程为：pv=nRT
特点：
（1） 空气基本无对流，平流运动占显著优势。
（2） 空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，很少 有天气现象，透明度极高。
（3） 在15-35km的范围内（平流层上层），厚度约 20km的臭氧层。
3、中间层
（ 1） （ 2） （ 3） （ 4）
从平流层顶到约85km的高度。
空气更稀薄 无水分 温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低 （-100℃） 中间层中上部，气体分子（O2、N2）开始电离。
第二章：大气环境化学
当前三大全球环境问题：气候变化、酸沉降、臭氧层损耗都发生在大气圈内
重点内容:
（1）污染物在大气中的迁移 气象基础：大气垂直分层、气象要素、气温绝热变化、大气稳 定度、大气混合层 污染物迁移影响因素：混合层、地形、逆温、山谷风、海陆风等 污染物迁移的数学模式：推导与应用 （2）污染物在大气中的转化 光化学反应基础 自由基反应和来源 氮氧化物和碳氢化合物、硫氧化合物的转化 （3）几种代表性的大气环境污染问题 酸雨，光化学烟雾， 温室效应，全球变暖 臭氧层破坏

（rd）。
然而，一般气团中都含有水蒸气，冷凝放潜热， 得到温度的垂直递减率（r）,冷却速率为 0.65℃/100m。 当污染源排放的污染刚进入大气环境的时候， 可视为一个绝热过程。
膨胀降温20℃
压缩升温21℃
2、气团运动的绝热方程
根据热力学第一定律：
dq=du+dw(q— 外界加于体系的热量， u— 体系内能变 化，w—体系对外做功) 绝热过程中：