大气环境化学1
十、什么是环境化学（一）环境化学的发展环境化学的发展大致可划分
十、什么是环境化学（一）环境化学的发展环境化学的发展大致可划分为三个阶段：即孕育阶段（1970年以前）、形成阶段（70年代）和发展阶段（80年代）。
到了70年代，为推动国际重大环境前沿性问题的研究，国际科联成立了环境问题科学委员会（SCOPE）（1969年），并陆续出版了一系列研究环境问题的专著。
1972年6月在斯德哥尔摩召开了联合国人类环境会议，成立了联合国环境规划署，建立了一系列研究计划，相继建立了全球监测系统（GEMS）和国际潜在有毒化学品登记（IRPTC），促进了各国建立相应的环境保护机构和学术研究机构。
美国《化学文摘》（CA）从1971年（第74卷）开始在“环境”这个主题下收录文献，以后以年平均约100篇文献的速度直线上升，1979年收录的文献达1150篇，1990年达2033篇，其中，从1987年（第96卷）起增加“环境分析”和“环境污染”两个主题，从1987年（第107卷）起又增加“环境传输”这个主题。
从这里可反映出国际环境化学发展的趋势。
到了80年代，环境化学各研究领域向纵深发展。
第一个趋势是全面开展对主要元素，尤其是生命必需元素的生物地球化学循环之间的相互作用，人类活动对这些循环产生的干扰和影响，以及对这些循环有重大影响的种种因素的研究。
第二个趋势是重视化学品安全评价。
80年代SCOPE列入研究计划的化学品安全评价方法学科学组（SGOMSEC）研究项目有7项，已出版6部专著，这个趋势反映了对环境化学物质和危险性化学品的关注和重视。
此外，80年代由联合国环境规划署、世界卫生组织和国际劳工组织联合设立的国际化学品安全规划处（IPCS）迄今为止已出版《环境健康基准》（EHC）系列报告150多部，其中包括关于研究方法的4部和100多种（类）化学物质的环境存在、毒性、环境行为和健康效应方面的报告。
联合国环境规划署国际潜在有毒化学品登记处（IRPTC）配合IPCS的工作建立了一个常见化学品数据库，已收集近千种化学品的17项数据，其中包括化学品进入环境的途径、环境存在、毒性、环境行为、法规等数据。
环境化学知识点
环境化学知识点一、环境化学的定义与研究范畴环境化学是一门研究化学物质在环境中的迁移、转化、归宿以及它们对生态系统和人类健康影响的学科。
它涉及到大气、水体、土壤等多个环境介质，以及生物体内的化学过程。
环境化学的研究范畴非常广泛。
从污染物的来源来看，包括工业生产、交通运输、农业活动等人类活动所排放的化学物质，以及自然界本身存在的但在特定条件下可能对环境产生影响的物质。
在污染物的迁移转化方面，要研究它们在不同环境介质中的扩散、吸附、解吸、挥发、沉淀、氧化还原等过程。
而对于污染物的归宿，需要关注它们最终在环境中的积累、降解、无害化或者对生态系统造成的长期影响。
二、大气环境化学（一）大气污染物的种类大气中的污染物多种多样，常见的有颗粒物（如 PM25、PM10）、二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOₓ）、一氧化碳（CO）、挥发性有机物（VOCs）等。
这些污染物的来源各不相同，例如，SO₂主要来自燃煤电厂和工业锅炉，NOₓ则主要来自汽车尾气和工业燃烧过程。
（二）大气中的化学反应在大气中，这些污染物会发生一系列复杂的化学反应。
例如，SO₂和NOₓ在一定条件下会转化为硫酸和硝酸，形成酸雨；VOCs 和NOₓ在阳光照射下会发生光化学反应，生成臭氧（O₃）等二次污染物。
（三）大气颗粒物大气颗粒物对环境和健康的影响不容忽视。
它们不仅能够降低大气能见度，还能够吸附其他污染物，进入人体后会对呼吸系统造成损害。
三、水环境化学（一）水体污染物水体中的污染物包括有机物（如农药、石油等）、重金属（如汞、镉、铅等）、营养盐（如氮、磷等）以及病原体等。
（二）水体中的化学过程在水体中，污染物会发生水解、络合、沉淀、氧化还原等反应。
例如，重金属离子在一定条件下会与水中的阴离子形成沉淀，从而降低其毒性；氮、磷等营养盐会导致水体富营养化，引发藻类大量繁殖。
（三）水的自净作用水体具有一定的自净能力，通过物理、化学和生物过程可以去除部分污染物。
但当污染物的排放量超过水体的自净能力时，就会导致水质恶化。
环境化学全部ppt课件
酸雨问题
化石燃料燃烧
人类大量燃烧化石燃料（如煤、石油等）产生二氧化硫和氮氧化物 等酸性气体。
酸雨形成
这些酸性气体在大气中经过化学反应形成硫酸和硝酸等酸性物质， 随雨水降落到地面形成酸雨。
环境影响
酸雨会对土壤、水体和植物造成危害，破坏生态系统的平衡，还会腐 蚀建筑物和文物。
监管措施和 手段
环境质量标 准实施与监 管
实施效果评 估与反馈
CHAPTER 07
当代环境热点问题探讨
全球气候变化问题
温室气体排放
01
人类活动导致大量温室气体（如二氧化碳、甲烷等）排放，引
发全球气候变化。
极端天气事件
02
全球气候变化导致极端天气事件（如暴雨、干旱、热浪等）频
发，对人类社会和自然环境造成严重影响。
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大气的结构
根据温度、压力和密度等 因素，大气可分为对流层、 平流层、中间层、热层和 逃逸层。
大气中的化学物质
包括气态元素、化合物和 颗粒物等，它们在大气中 的浓度和分布受自然和人 类活动的影响。
大气污染及危害
大气污染物的来源
包括工业排放、交通运输、 农业活动、生物质燃烧等。
常见的大气污染物
包括颗粒物、二氧化硫、 氮氧化物、一氧化碳、挥 发性有机物等。
环境化学与环境保护关系
环境化学为环境保护 提供科学依据和技术 支持。
环境化学与环境保护 相互促进，共同推动 可持续发展。
环境保护需要环境化 学的理论和方法来指 导实践。
CHAPTER 02
大气环境化学
大气环境化学概述
大气环境化学概述一、引言大气环境化学是研究大气环境中各种化学成分与过程的相互作用和影响的一个重要学科，其研究对象包括大气中的气态和颗粒态污染物、大气化学反应过程、大气光化学和大气中的气溶胶等。
大气环境化学的研究对于理解和减少大气污染、改善空气质量、保护人类健康和生态环境具有重要意义。
二、大气环境化学的研究内容1.大气中的主要污染物：大气中的主要污染物包括臭氧（O3）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、挥发性有机化合物（VOCs）等。
2.大气中的化学反应过程：大气中的化学反应过程是大气环境化学的核心内容，包括氧化反应、光解反应、光化学反应等。
3.大气中的气溶胶：气溶胶是大气中的微粒，对大气光学特性、云和降水形成、空气污染等方面具有重要影响。
4.大气污染物来源与传输：大气污染物的来源包括自然来源和人为来源，而传输过程则直接影响大气污染的空间分布和浓度水平。
三、大气环境化学的研究方法1.实地观测：通过建立大气污染源监测站和气象站，实时监测和记录大气中的污染物浓度、气象参数等数据。
2.模型模拟：利用数学模型对大气中的化学反应过程和污染物传输进行模拟和预测，为空气质量预报提供科学依据。
3.实验室研究：通过实验室模拟大气环境中的化学反应过程，探究不同污染物之间的相互作用和影响。
4.多学科交叉研究：大气环境化学是一个跨学科领域，需要与大气物理学、气象学、环境科学等学科相互交叉，并结合相关技术手段开展研究。
四、大气环境化学研究的应用与前景1.空气质量管理与控制：大气环境化学研究为改善空气质量提供科学依据，指导制定大气污染防治政策和措施。
2.气候变化研究：大气中的气溶胶和温室气体等化学成分对气候变化起着重要作用，大气环境化学研究对于气候变化机制的解析具有重要意义。
3.健康保护与风险评估：大气污染物对人类健康和生态环境产生危害，大气环境化学研究可以帮助评估大气污染对人体健康和生态系统的影响，保护人类健康。
五、结语大气环境化学作为一门交叉学科，已经成为应对大气污染和气候变化等环境问题的重要研究领域。
环境化学_戴树桂版_第二版_课件_1第一章
3）降雨中的环境化学 rainfall and Environ. Chem.
冲 刷 尘 埃 ？ O2=O+O ， SO3+H2O=H2SO4,NO2+H2O=HNO3
O+O2=O3 ， O3=O2+O ，
4)原野湿地静悄悄 ：栖息地、酸雨、臭氧层、疾病、化学污染物
一、环境问题—旧话重提
1、Environment
1）定义 环境是指与某一中心事物有关（相适应）的周
围客观事物的总和，中心事物是指被研究的对象。 对人类社会而言，环境就是影响人类生存和发展 的物质、能量、社会、自然因素的总和。
8
9
一定程度上,自然环境中适应的本质是化学物质作用结果
➢小麦种在麦仙翁（一种野草）群落中，产量明显提高； ➢ 羊角芹的种子同期它植物种子种植在一起，其它植物不会发芽； ➢ 黄鱼不能生长在淡水中； ➢ 鲤鱼不会生长在海水中； ➢ 人体血液中元素含量和地壳中元素的丰度具有高度的一致性； 2）分类：环境包括自然环境和社会环境两大部分。
(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。
环境化学
32学时
东华大学环境科学系：宋新山
Tel： 67792550;13044120556
E-mail：newmountain@
环境化学复习题库(含答案)
环境化学复习题库（含答案）环境化学复习题库第一章绪论一、填空1、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三方面，其中化学物质引起的约占__80%-90%_。
2、环境化学研究的对象是: 环境污染物。
3、环境中污染物的迁移主要有机械、物理-化学和生物迁移三种方式。
4、人为污染源可分为_工业_、__农业_、__交通_、和__生活_。
5、如按环境变化的性质划分，环境效应可分为环境物理、环境化学、环境生物三种。
二、选择题1、属于环境化学效应的是 AA热岛效应 B温室效应 C土壤的盐碱化 D噪声A _污染水体后引起的 2、五十年代日本出现的痛痛病是由___A CdB HgC PbD As 3、五十年代日本出现的水俣病是由_B__污染水体后引起的A CdB HgC PbD As 三、问答题1、举例说明环境效应分为哪几类,2、举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。
第二章大气环境化学一、填空题1、写出下列物质的光离解反应方程式:(1)NO + hν NO + O 2(2)HNO+ hν HO + NO 或HNO+ hν H + NO 2 2 2(3)HNO+ hν HO + NO 3 2(4)HCO + hν H + HCO 或HCO + hν H + CO 222(5)CHX + hν CH + X 332、大气中的NO可以转化成 HNO 、 NO和 HNO 等物质。
23333、碳氢化合物是大气中的重要污染物，是形成光化学烟雾的主要参与者。
4、乙烯在大气中与O的反应机理如下: 3CH(O)CH 232第 1 页共 10 页环境化学复习题库+ CH == CH HCO+HCOO O322225、大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度、化学组成和性质有关，去除方式有和湿沉降两种。
干沉降6、制冷剂氯氟烃破坏臭氧层的反应机制是:CFmCln + hv CFmCln-1 + ClCl + O O + ClO 32ClO +O O + Cl 27、当今世界上最引人瞩目的几个环境问题中的____温室效应_____、___臭氧层破坏_______、光化学烟雾___等是由大气污染所引起的。
2.2大气中污染物的转化(1)
斯坦方程：
一个光子的能量为： E= h =
hc
(光子能量) (h为普朗克常数，
6.626×10-34Js/光子，c为光速3.0×108m/s，λ为光子波 长nm=10-9m)分子活化能为)。 如果一个分子吸收一个光量子，则1mol的分子吸收的光量子的总能量为: EN= h N=
N2+hv(<120nm)→N2*→N+N
2、臭氧分子的光解
O3:平流层中的臭氧层对地球生命起着重要的保护作用。臭氧光解对于维 持臭氧层的物质平衡具有重要作用，而且光解也存留了大量的太阳能量， 缓慢释放到大气中，成为上层大气的一个能量贮存库。
键能：是弯曲分子，E0=101.2KJ/mol，对应能够使其断裂的光子波长
例如： O3+hv→O2*+O* O2*+O3→2O2+O 3O3+hv→3O2+3OO*+O3Fra bibliotekO2+2O
3O+3O3→6O2 总反应：6O3+hv→9O2 所以对于O3消失的总量子产率为6，即吸收一个有效光子 能够导致6个O3消失。 一些比较复杂的光化学反应中的量子产率最大能够达到106。
二、大气中重要吸光物质的光解
和光化学过程均有发生，则∑φi=1，即所有初级过程的量子产率之和等于1。
表观量子产率：考虑到次级的光化学过程，一个光子可以引发 进一步的化学反应，这时的量子产率可能会远远大于1.0。例如 氯和氢的光化学合成链反应,表观量子产率105-106
Cl2+hv Cl +Cl
H2+ Cl HCl+H Cl2+ H HCl+Cl
第3篇大气环境化学第1章大气成分
rs
es(T)
pes(T)
es(T)
p
qs p0 .e3s7(T 8e)s(T)esp(T)
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23
地球大气成分 V －水汽密度
纯水汽状态方程
e VRVT
假设纯水汽的状态方程式对湿空气中的水汽也适用，仍以e表示
水汽压，利用干空气的比气体常数Rd
e
1
V
r e pe
q e
p 0.378e
大气中通常e60hPa，可认为
r q e p
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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
式中 T－温度， e s ( T ) －纯水平液面时的饱和水汽压 RV－水汽的比气体常数 LV－相变(汽化)潜热。
500km：O，He，N2，H和 O2； 1000km：He，H和O
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大气的分层和结构－化学成分分层
外大气层
500km以上的热层顶开始的大气层（或 称逸散层）
（1）大气处于电离状态，质子含量大大超过 中性氢原子的含量
（2）空气粒子数稀少，中性粒子之间碰撞平 均自由程达到104m。
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大气的分层和结构－电磁特性分层
电离层 60km～500～1000km气层 太阳电磁辐射（主要是短于0.1m的
紫外线、X射线）和微粒辐射（从太阳 发出的质子、电子等及宇宙线粒子）的 作 ）用电→离空（气正分离子子和和原自子由电（子N2），→O2产，生O与等 复合→平衡→形成电子数密度的垂直分 布
环境化学大气环境化学
人类生产和生活活动产生的污染物， 如工业排放、交通尾气、农业活动和 城市生活垃圾等。
大气中污染物的扩散与传
大气湍流扩散
污染物在气流的作用下，通过扩散作用在大气中传播和稀释。
污染物传输
污染物在大气中随气流迁移，受到地形、气象条件和地理环境等因素的影响。
大气中污染物的转化与归宿
化学反应
大气中的污染物可以与其他气体或颗粒 物发生化学反应，生成新的化合物或分 解为其他物质。
污染控制策略制定 基于大气环境化学研究，制定针 对不同污染物的控制措施和减排 目标，有效改善空气质量。
气候变化应对 将大气环境化学研究成果应用于 气候变化应对策略的制定，推动 减缓和适应气候变化的行动。
THANKS
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大气环境质量的评估标准
国家标准
01
根据国家法律法规制定的大气质量标准，如PM2.5、PM10、二
氧化硫等污染物的浓度限值。
世界卫生组织标准
02
与国际接轨的大气质量标准，为全球范围内的大气质量评估提
供参考。
区域或地方标准
03
根据特定区域或地方的环境条件和需求，制定更为严格或具有
针对性的大气质量标准。
动物迁徙和生态平衡等。研究大气环境化学有助于保护生态环境。
03
促进可持续发展
通过研究大气环境化学，可以更好地了解大气中化学物质的变化规律，
为制定环境保护政策和措施提供科学依据，促进可持续发展。
大气环境化学的历史与发展
历史回顾
大气环境化学作为一门学科，经历了从传统气象学和化学的分离到多学科交叉融合的发展过程。早期的学者主要 关注气象现象和化学物质在大气中的分布，而现代的大气环境化学则更加注重化学物质在大气中的转化和传输机 制。
环境化学名词解释1
绪论1.环境：是相对于中心事物而言的，与某一中心事物有关的周围的空间和事物，就是这个中心事物的环境。
2.环境污染：指有害物质或有害因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构与功能发生变化，对人类或其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象。
3.环境污染物：引起环境污染的物质或因子称为环境污染物。
5.污染物的迁移：是指污染物在环境中所发生的空间位移及其引起的富集、分散和消失的过程污染物的转化：是指环境中的污染物在物理、化学或生物的作用下，改变存在形态或转变成为另一种物质的过程7.环境自净：是指环境受到污染后，在物理、化学和生物的作用下，逐步消除污染物达到自然净化的过程第二章大气环境化学1.大气：地球表面受空气引力作用，随地球旋转的空气层5.温度层结：把静大气的温度在垂直方向上分布，称为大气温度层结9.辐射逆温：地面因强烈的有效辐射而很快冷却，近地面层冷却最为强烈，较高的气层冷却较慢，因而形成了自地面开始逐渐向上发展的逆温层10.气温垂直递减率：指在垂直于地球表面方向上，每升高100m气温的变化值r=dt/dz t---热力学温度k；z---高度m r>0 表示温度随高度增加而降低（递减层结）r=0 表示温度不随高度变化（等温层结）r<0 表示温度随高度增加而增加（逆温层结）12.酸性降雨是指：通过降水（雨雪雾等）将大气中的酸性物质迁移到地面的过程1、温室效应：气体吸收地面发射的长波辐射使大气增温，进而对地球起到保温作用的现象2、温室气体：能够引起温室效应的气体3、臭氧层：在高约15~35km范围的低平流层，臭氧含量很高，这部分平流层被称为“臭氧层”第三章水环境化学1.水体：自然界中水的积聚体8.矿化度：矿化过程中进入天然水体中的高于成分的总量9.矿化过程：天然水体主要离子成分的形成过程14.水体污染：由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染15.水体自净：指受污染的水体由于物理、化学、生物等方面的作用使污染物浓度逐渐降低，经一段时间后恢复到受污染前状态的过程（物理、化学、生物自净）26.水体污染源：指造成水体污染的污染物的发生源。
环境化学1
对流层特点：1，气温随高度的增加而降低（每升高100米，气温降低0.6摄氏度）2，含有全部大气质量的3/43，自然界的主要天气过程如雨、雪、雹的形成均出现在自由大气层4，集中了几乎全部水蒸气5，通常的大气污染发生在这一层，污染物迁移转化过程也发生在这一层平流层特点：1，空气没有对流运动，平流运动占显著优势2，空气比对流层稀薄得多，水汽、尘埃的含量甚微，很少出现大气现象3，在高15~60千米范围内，有厚约20千米的一层臭氧层逆温现象：对流层中的一种反常现象，气温随高度的增加而增加，这时气层稳定性特强，对大气中垂直运动的发展起阻碍作用。
近地面层的逆温：辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温等辐射逆温：是地面因强烈辐射而冷却所形成。
（原因）2、逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响？污染物在大气中的迁移是只有污染物排放出来的污染物由于空气的运动使其传输和分散的过程。
迁移过程可使污染物浓度降低。
逆温现象经常发现在较低气层中，这时大气稳定性强，对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用。
逆温会使上下层空气温差减小，使他们之间减少对流，从而使空气减少运动，污染物漂浮在大气上空，没有空气的运动，污染物难以扩散，使得空气中的污染物长期存在，不利于污染物迁移影响大气污染物迁移的因素：1.风和大气湍流的影响风可使污染物向下风向扩散，湍流可使污染物向各个方向扩散，浓度梯度可使污染物发生质量扩散，其中风和湍流起主导作用。
2.天气形势和地理形势的影响天气形势是指大范围气压分布的状况。
①逆温现象：如：高压区形成下沉逆温，加重局部污染。
②地理地势：——局地环流海陆风：白天——海风（海上吹向大陆）夜间——陆风（陆地吹向海洋）城郊风：热岛效应，形成烟幕,导致市区大气污染加剧。
山谷风：白天——谷风（沿山坡的上升气流）夜间——山风（山坡上的冷空气沿坡下滑）山谷风转换时，往往造成严重的空气污染。
总：风和大气湍流越强，污染源排出的污染物越易散开，降低局部污染。
02-1环境化学第二章__大气环境化学(1)
（三）中间层
从平流层顶到约85km的高度
特点：
1、空气更稀薄 2、无水分 3、温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低
（-100℃） 4、对流运动强烈。 5、中间层中上部，气体分子（O2、N2）开始电离。
（四）热层
从80km到约500km的高度
特点： 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
第一节 大气结构、组成和性质
一、大气垂直分层 二、大气的组成 三、大气中的主要污染物
一、大气垂直分层
通常把静态大气的温度和密度在垂直方向上的分布， 称为大气温度层结和大气密度层结。
大气
依据
大气的 温度层结 密度层结 运动规律
划分为
对流层 平流层 中间层
热层 散逸层
（一）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。
以上快 (占N9O0%＋以1上／)2，O其2 次才N为ON2O2（仅占10%左慢右）
（三）含碳化合物的来源和演变
CO、CO2、CHx、含氧烃等
1、CO
1）危害
阻碍体内氧气输送 参与光化学烟雾形成
·OH ＋ CO CO2 ＋ H· O2 ＋ H· HO 2·＋ M
NO ＋ HO2· NO2＋ ·OH
N2O ＋
N2＋O·N2O ＋
hv N2O ＋
O2N·O
N2＋O2
O·
（二）含氮化合物的来源和演变
2、NOx
1）危害
NO、NO2，通式NOx
与血红蛋白结合，肺炎
损伤叶组织、造成斑点 光化学烟雾
（二）含氮化合物的来源和演变
NO、NO2，通式NOx
第2章 大气环境化学
大气中 H2S 的本底浓度一般在 0.2～20μL/m3 之间，停留时间<1～4 天。
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）。其 中 氧 化 亚 氮（ N2O）是低层大气中含量最高的含氮化合物，其主要来自 于天然源、即由土壤中硝酸盐（NO3-）经细菌的脱氮作用而产生：
②SO2 的来源与消除 就全球范围来说，由人为源和天然源排放到自然界的含硫化合物的数量是相当的，但 就大城市及其周围地区来说，大气中的 SO2 主要来源于含硫燃料的燃烧。其中约有 60%来 自煤的燃烧，30%左右来自石油燃烧和炼制过程。
大气中的 SO2 约有 50%会转化形成硫酸或硫酸根，另外 50%可以通过干、湿沉降从大 气中被消除。
当空燃比低时，燃料燃烧不完全，尾气中碳氢化合物（HC）和 CO 含量较高，而 NO 含量较低；随着空燃比逐渐增高，NO 含量也逐渐增加；当空燃比等于化学计量比时，NO 达到最大值；当空燃比超过化学计量时，由于过量的空气使火焰冷却，燃烧温度降低，NO 的含量也随之降低。
（4）NOx 的环境浓度
NOx 的环境本底值随地理位置不同具有明显的差别，其城市浓度具有很强的季节变化， 冬季浓度最高，夏季最低。
二、大气层的结构
由于地球旋转作用以及距地面不同高度的各层次大气对太阳辐射吸收程度的差异，使 得描述大气状态的温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀的分布。人们通常把静大气 的温度和密度在垂直方向上的分布，称为大气温度层结和大气密度层结。
根据大气的温度层结、密度层结和运动规律，可将大气划分为对流层、平流层、中间 层和热层，更远的地方称为逸散层，那里气体已极其稀薄。
（极 快）ຫໍສະໝຸດ O N 2 NO N （极快）
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冰 对流层顶层
摩擦层或者边界层（>2km）
摩擦层或者边界层（1-2km）
1
大气层的结构
平流层
温度在同温层后随海拔升高而明显 增加 臭氧光解吸收紫外线，并以热量形 式释放出来
中间层
温度随海拔升高而明显降低
热层/电离层
温度随海拔升高而迅速增加
逃逸层
雪逆温，地形逆温
自由大气逆温(动力学条件):乱流逆温层，下沉逆温层， 锋面逆温层
逆温层特点 是地面因强烈辐射而冷却降温所形成的。 这种逆温层多发生在距地面100-150 m 高度内。 最有利于辐射逆温发展的条件是平静而晴朗的夜晚。 有云和有风都能减弱逆温。 风速超过2-3 m/s，逆温就不易性形成。
辐射逆温层:特点
白天ABC 夜晚FEC 清晨DBC FE和DB属于逆温层
5
2013-9-8
大气稳定度
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。������
受密度层结和温度层结共同作用
稳定
平 衡 不稳定
逆温层出现时大气的稳定度是怎样的？
影响大气污染迁移的因素：风和大气湍流
一氧化碳（CO）人为和天然来源；土壤吸收去除及羟 自由基去除（自学）
二氧化碳（CO2） 性质及来源(自学) 环境浓度特征
大气中的主要污染物：含碳化合物
二氧化碳浓度升高的危害
CO2分子对可见光几乎完 全透过，但是对红外热辐射， 特别是波长在12～18μm范围 内的红外热辐射，则是一个很 强的吸收体，因此低层大气中 的CO2能够有效地吸收地面发 射的长波辐射，造成温室效应， 使近地面大气变暧。
影响大气污染迁移的因素：风和大气湍流
MMD日变化 夜间最大混合层高度较低，夜间逆温较重情况下，最大混 合层高度甚至可以达到零；白天则升高，在白天可能达到 2000—3000 m。
MMD季节变化 冬季平均最大混合层高度最小，夏初为最大。
影响大气污染迁移的因素：天气和地理地势
天气形式—下沉逆温 由于大气压分布不均匀，在高压区里存在下沉气流，由此 使气温绝热上升，形成上热下冷的逆温现象。这种逆温叫 做下沉逆温。持续时间长，范围分布广，厚度较厚。世界 上一些较大的污染事件多在这种天气形式下形成。
研究表明，水稻田排放的甲烷的数量受多种因素所影响，如气温、 土壤的性质和组成、耕作方式等。而且，在水稻的不同的生长期， 其排放甲烷的能力也不同。
大气中的主要污染物：含碳化合物
大气中甲烷的去除 甲烷在大气中主要是通过与HO自由基反应被消除： CH4+HO · CH3 ·+H2O（夺氢反应）
CH4在大气中的寿命约为11年
大气中的主要污染物：含硫化合物
二氧化硫（Sulfur Dioxide，SO2） 危害：刺激性气体，呼吸道危害；植物危害。
来源和消除：认为来源中60％来自煤的燃 烧，30％来自石油燃烧和炼制的过程；50 ％会转化形成硫酸或硫酸根，另外50％可 通过干湿沉降从大气中消除。
浓度特征：北京1981年0.087mg/m3；1998年0.119mg/m3； 停留时间3-6.5天；早晚出现峰值；与风速成反比。
大气中的主要污染物：含碳化合物
甲烷产生机制 除了燃料燃烧过程和原油及天然气泄露，产生甲烷的 机制都是厌氧细菌的发酵过程，这时，有机物发生了厌 氧分解：该过程可发生在沼泽、泥塘、湿冻土带和水稻 田底部等环境；此外，反刍动物以及蚂蚁等的呼吸过程 也可产生甲烷。中国是一个农业大国，其水稻田面积约 占全球水稻田面积的1/3。因而水稻田成为中国大气中 甲烷的最大的排放源。
影响大气污染迁移的因素：风和大气湍流
动力乱流 ：也称为湍流，起因于有规律水平运动的气流遇到 起伏不平的地形扰动所产生的；
热力乱流 ：又称对流，起因于地表面温度与地表面附近温度 不均一，近地面空气受热膨胀而上升，随之上面的冷空气下降， 从而形成对流。
气体污染物的扩散很大程度取决于对流与混合的程度，垂直运 动程度越大，用于稀释污染物的大气容积量也就越大
大气中的主要污染物：含卤素化合物
氟氯烃 一氟三氯甲烷(CFCl3，CFC-11或F-11)；二氟二氯甲
烷(CF2Cl2，CFC-12或F-12) 它们可以用做致冷剂，气溶胶喷雾剂，电子工业的溶剂，
制造塑料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。
氟氯烃消除 在对流层很稳定，为什么？ 最可能消除方式是扩散进入平流层。
氟氯烃类化合物也是温室气体，吸收红外线的能力要比 CO2强得多。1个氟氯烃分子=104个CO2分子
第二节 大气中污染物的迁移
内容
辐射逆温层 大气稳定度 影响大气污染迁移的因素
辐射逆温层:概念
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 T—绝对温度K, z—高度
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大气中的主要污染物：含碳化合物
甲烷（CH4, methane） 在大气中的浓度仅次于二氧化碳，大气中的碳氢化合物有 80～85%是甲烷。甲烷是一种重要的温室气体，可以吸 收波长为7.7μm的红外辐射，每个CH4分子导致温室效 应的能力比CO2分子大20倍。
大气中甲烷 的主要来源
第一节 大气组成及主要污染物
内容
大气的主要成分 大气层的结构 大气中的主要污染物
大气的主要成分
大气平均压力为101300Pa，一个标准大气压=760mm汞 柱=0.1MPa
大气随高度的增加而逐渐稀薄，其质量的99.9%集中在 50km一下的范围内。
大气层的结构
对流层
高度8-18km ，随纬度和季节变化 每上升100米，温度下降0.6度 密度大，占空气总质量四分之三 对流运动夏季强，冬季弱；低纬度 强，高纬度弱
来源和消除：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。主要去除 反应： H2S + OH· → ·SH +H2O
浓度特征：0.2-20L/m3；停留时间1-4天。
大气中的主要污染物：含氮化合物
大气中的主要含氮氧化物主要包括氧化亚氮（N2O）、一 氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）。氧化亚氮是低层大气 中含量最高的含氮化合物，主要来自于土壤中硝酸盐经细 菌的脱氮作用而产生，无明显污染效应。
大部分分子发生电离
大气压力总是随着海拔高度 的增加而减小。
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大气中的主要污染物
按照形成过程可分为： 一次污染物：直接从污染源排放的污染物质，如
CO,SO2，NO。 二次污染物：由一次污染物经化学反应形成的污染物质，
如臭氧（O3）硫酸盐颗粒物等。 按照污染物化学组成可以分为： 含硫化合物（Sulfur Compounds） 含氮化合物（Nitrogen Compounds） 含碳化合物（Carbon Compounds） 含卤素化合物（Halogen Compounds）
大气中的主要污染物：含硫化合物
浓度特征：北京1981年0.087mg/m3；1998年0.119mg/m3； 停留时间3-6.5天；早晚出现峰值；与风速成反比。 影响因素包括：高度、污染源位置与风向、风速、大气稳定度、 低层逆温、湍流
大气中的主要污染物：含硫化合物
硫化氢（Hydrogen Sulfide，H2S） 危害：神经毒素，对粘膜有强烈刺激作用。
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化学与环境保护工程学院化学专业2011级专业必修课
环境化学
大气环境化学 Environmental Chemistry in Atmosphere
授课教师：景连东
schjld@
2013-2014秋季学期
内容提要与重点要求
内容提要 主要介绍大气结构 , 大气中的主要污染物及其迁移 ,
大气பைடு நூலகம்的主要污染物：含氮化合物
NOx环境浓度 NO 1L/m3；NO22L/m3
危害 NO的生物化学活性和毒性都不如NO2，可与血红蛋白
结合，并减弱血液的输氧能力 NO2使肺部损伤 植物毒性（破坏组织，光合作用可逆衰减） NOx是导致大气光化学污染的重要污染物质
大气中的主要污染物：含碳化合物
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。
摩擦层 具有乱流特征的气层，也称乱流混合层（动力乱流和热 力乱流） 底部与地面接触，顶以上的气层为自由大气 厚度 1000-1500 米之间，污染物主要在该层扩散
简单的卤代烃 如甲基氯(CH3Cl)、甲基溴(CH3Br)和甲基碘(CH3I)。
它们主要由天然过程产生，主要来自于海洋。
CH3Cl和和CH3Br寿命较长，可以扩散进入平流层。
而CH3I在对流层大气中，主要是在太阳光作用下发生 光解，产生原子碘：CH3I+ hν CH3 ·+I · 该反应使得CH3I在大气中的寿命仅约8天。
大气中的主要污染物：燃烧过程中NOx形成
形成机理 含氮化合物+O2 NOx 燃烧过程中空气中的氮气在高温（>2100℃）条件下 通过链反应氧化生产NOx。（P29）
影响因素
燃烧温度：温度越高产生 NOx越多 空燃比:对于典型的汽油， 其化学计量空燃比为14.6 。
碳氢化合物，CO和氮氧化 物的排放量与空燃比的关系
近200年来大气中甲烷浓度的增加，70％是由于直接排放 的结果，30％则是由于大气中HO ·浓度的下降所造成的
大气中的主要污染物：含碳化合物