第三节 大气中污染物的转化

第三节大气中污染物的转化

污染物的转化：A无毒化合物B毒性更大的二次污染物

一、光化学反应基础

1、光化学反应过程

什么是光化学反应？

初级过程：

A + hνA*

次级过程

举例：

HCl + hνH + Cl

H + HCl H2 + Cl

Cl + Cl Cl2

2、量子产率（不做介绍）

3、大气中重要吸光物质的光离解

（1）氧分子和氮分子的光离解

O2 + hνO + O

N2 + hνN + N

（2）臭氧的光离解

O3 + hνO + O2

（3）NO2的光离解

NO2 + hν N O + O

（4）亚硝酸和硝酸的光离解

HNO2 + hνHO + NO

HNO2 + hνH + NO2

HNO3 + hνHO + NO2

（5）二氧化硫对光的吸收

SO2 + hνSO2*

（6）甲醛的光离解

H2CO + hνH + HCO

H2CO + hνH2 + CO （7）卤代烃的光离解

CH3X + hνCH3 + X

二、大气中重要自由基的来源

1、大气中HO和HO2自由基的浓度

2、大气中HO和HO2自由基的来源

HO来源一：O3 + hνO + O2

O + H2O 2HO

HO来源二：

HNO2 + hνHO + NO

H2O2 + hν2HO

HO2的来源：

H2CO + hνH + HCO

H + O2 + M HO2 + M

HCO + O2HO2 + CO

五、氮氧化物的转化

教学目的与要求：

(1)掌握大气中氮氧化合物的光化学反应；

(2)掌握大气中碳氢化合物的光化学反应；

(3)了解大气中氮氧化合物和碳氢化合物的来源。教学重点、难点：

a)掌握大气中氮氧化合物的光化学反应；

(2）掌握大气中碳氢化合物的光化学反应；

教学方法及师生互动设计：

教学方法：讲授法；

师生互动设计：提问：氮氧化合物主要有哪些？

讨论：大气中碳氢化合物有哪些？

课堂练习、作业：

(1)大气中有哪些重要氮氧化合物，说明它们的天然和人为来源及对环

境污染；

(2)大气中有哪些重要碳氢化合物，它们可发生哪些重要的光化学反

应？

叙述大气中NO转化为NO2的各种途径。

本次课教学内容小结：

在光化学反应概念基础上，进一步讲授氮氧化合物和碳氢化合物在大气中的光化学反应，同学们较易接受。对于氮氧化合物和碳氢化合物，由于种类繁多，关键是要掌握它们的反应机制及在转化过程中相互之间的关系。

1、NOx和空气混合体系中的光化学反应

氮氧化合物和空气混合体系中的光化学反应

NO2 + hνNO + O

O + O2 + M O3 + M

O3 + NO NO2 +O2

（8）氮氧化物的气相转化

二、NO 的氧化

NO + O3NO2 + O2

NO + RO2NO2 + RO

NO + HO2NO2 + HO

NO + HO HNO2

NO + RO RONO

三、NO2的转化

NO2 + HO HNO3

NO2 + O3NO3 + O2

NO2+ NO3N2O5

四、PAN

CH3CO + O2CH3COOO

CH3COOO + NO2CH3COOONO2

六、碳氢化合物的转化

a)来源：（复习）大气中主要的碳氢化合物

i.甲烷

大气中含量最高的碳氢化合物，占全世界碳氢化合物排放量的80%以上。

ii.石油烃

大气中已检出的烷烃有100多种，长链烃的烷烃易形成气溶胶或吸附在颗粒物质上；

烯烃多以聚合物的形式存在；乙炔在电焊过程中排放最多。

iii.萜类

植物生长过程中向大气排放的有机物

iv.芳香烃

大气中的多环芳烃都吸附在颗粒物上，有的在香烟中也存在，一般的，室内含量高于室外。

b)碳氢化合物在大气中的反应

i.烷烃的反应

RH + HO R + H2O

RH + O R + HO

ii.稀烃的反应

与HO发生加成反应和氢原子摘除反应

CH2==CH2+ HO 2CH2OH

CH3CH==CH2+ HO CH3CHCH2OH

CH3CH==CH2+ HO CH3CH（OH）CH2

CH3CH2OH + O2CH2（O2）CH2OH

CH2（O2）CH2OH + NO CH2（O）CH2OH + NO2

CH2（O）CH2OH H2CO + CH2OH

CH2（O）CH2OH +O2 HCOCH2OH + HO2

CH2OH + O2H2CO + HO2

摘氢反应：CH3CH2CH==CH2+ HO CH3CHCH==CH2+ H2O

七、光化学烟雾八、硫氧化合物的转化及硫酸烟雾污染

教学目的与要求：

(1)了解光化学烟雾概念，类型及其危害；

(2)掌握光化学烟雾形成机制；

(3)掌握硫氧化合物的转化及硫酸烟雾型污染。

教学重点、难点：

重点：光化学烟雾概念；硫氧化合物的转化；

难点：光化学烟雾形成机制。

教学方法及师生互动设计：

教学方法：讲授法；

师生互动设计：提问：何谓光化学反应？

讨论：参加光化学反应的污染物质有哪些？

课堂练习、作业：

(1)大气中重要污染物质的光化学反应日变曲线；

(2)光化学烟雾有哪些危害？应如何防治？

本次课教学内容小结：

在光化学烟雾概念学习的基础上，简化一套光化学烟雾形成机制，这有利于同学们的学习，但是不能死记硬背，应在理解的基础上加以掌握，比如，光化学烟雾形成的前提条件是什么，NOx的日变曲线，碳氢化合物的日变曲线，这些都要加以掌握。

五、光化学烟雾

1、光化学烟雾现象

大气中的NOx和CH等一次污染物在光照下发生一系列光化学反应,生成O3、醛、PAN、H2O2等二次污染物。这些污染物的混合物（气体和颗粒物）所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。

光化学烟雾最初是在美国洛杉机发现的，洛杉机三面环山一面环海，容易形