《大气光化学反应》PPT课件
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第二章 大气环境化学3 自由基反应
H-ONO间的键能为324.0kJ／mol 。HNO2对 200~400nm的光有吸收，吸光后发生光离解，初 级过程为： HNO2+hv→HO+NO HNO2+hv→H+NO2
次级过程： HO+NO→ HNO2
HO+HN02 → H2O+NO2
HO+NO2→ HNO3 HNO2的光解可能是大气中HO的重要来源之一
在对流层中，由于O2存在，可发生如下反应:
H + O2→ HO2 HCO + O2 → HO2 + CO
甲醛的光离解
可见空气中甲醛光解可产生HO2自由基。其他醛 类的光解也可以同样方式生成HO2，如乙醛光解：
CH3CHO+ hv → H + CH3CO
H+O2→ HO2
所以醛类的光解是大气中HO2的重要来源之一
（4）NO2的光离解
键能为300.5kJ/mol
NO2在290~410nm内有连 续吸收光谱。
吸收小于420nm波长的光 可发生离解： NO2十hv → NO +O O+O2+M→ O3+M 据称这是大气中唯一已知 O3的人为来源。
（5）亚硝酸的光解
亚硝酸HO-NO间的键能为201.1kJ／mol，
（9）卤代烃的光离解
卤代甲烷光解初级过程：
① 紫外光照射，CH3X+ hv →CH3+X
② 键强顺序为CH3-F＞ CH3-Cl ＞ CH3-Br ＞ CH3-I
③ 高能量的短波长紫外光照射，可能发生两个键断裂，
应断裂两个最弱键，例CF2Cl2离解为 CF2+2Cl
④ 即使最短波长的光，三键断裂也少见。
《光化学反应》课件
能源领域
探索光化学反应在太阳能、光 催化和电化学能源转化中的应 用前景。
材料制备
研究光化学反应用于纳米材料 合成和光电器件制备的最新进 展。
光化学反应实验室演示
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
光敏反应演示
通过实验演示光敏反应的关键步骤和实验条件。
2
酶催化反应
探索酶催化反应与光敏反应的差异和异同，展示操作技巧和实验结果。
3
控制实验条件
学习如何优化光化学反应实验条件，使实验结果更加稳定和可重复。
光化学反应的前景和挑战
前景与应用
展望光化学反应在绿色化工、生物医药和新材料领域的广阔前景。
环境和安全问题
面对光化学反应过程中可能产生的环境风险和安全隐患，提出解决策略。
研究方向
探讨光化学反应领域的最新研究方向和未解决的科学问题。
总结和要点
探讨反应物浓度、温度等因 素对光化学反应速率的影响。
解释速率方程式
学习和理解描述光化学反应 速率的数学方程式。
光化学反应的概念和定义
认识光化学反应
了解光化学反应是指在光的作用 下，化学物质发生反应和转变的 过程。
发光与荧光
了解发光和荧光在光化学反应中 的重要作用和应用。
电子跃迁过程
学习和探索电子在光化学反应中 的跃迁过程和能级变化。
《光化学反应》PPT课件
欢迎来到《光化学反应》PPT课件！本课程将深入探讨反应速率和动力学、定 义和概念、条件和影响因素、应用领域、实验室演示、前景和挑战。让我们 一起开启奇妙的光化学世界之旅吧！
反应速率和反应动力学
了解反应速率
探索不同反应条件对反应速 率的影响是理解光化学反应 的关键。
研究反应动力学
《环境化学》第二章.ppt
平流层 -56 -2 17 55 O3
中层
-2 -92 55 85 O2+、NO+
热层
-92 1200 85 500 O2+、NO+、NO+
大气稳定度
大气中污染物的迁移
• 污染物在大气的迁移是指由污染源排放 出来的污染物由于空气的运动使其传输 和分散的过程。
• 影响大气污染物迁移的因素： （1）风和大气湍流的影响 （2）天气形势和地理形势的影响
(随时间累积) 5~10a
(随时间累积) 107a
(随时间累积) (随时间累积)
4~7a 0.2~0.5a
4~8a 2.5~4a 0.3~2a 0.5~4d 2~4d 5~6d 8~11d
性质
永 久 性 气不 体可
变 成 半分 永 久 气 体
可 变 成 分
大气各成分的作用
大气组成
主要作用
干
主要 N2 生物体的基本成分
（2）污染物体积与气样总体积的比值（体 积—体积浓度），常用单位为ppm或 ppb。适用于气态或蒸气态物质。
ppm系指在100万体积空气中含有害气体或蒸 气的体积数，表示百万分之一；ppb是ppm的 1/1000。
大气中污 染物的转
化
第三节 大气中重要的光 化学反应
自由基化学基础
• 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。
• 人为源是指人类的生产活动和生活活动 产生的污染物。
（1）工业污染源 （2）交通污染源 （3）农业污染源 （4）居民生活污染源
大气污染物组成分类
• 使大气产生污染的物质称为大气污染物。 物理状态
形成过程 化学组成
大气污染物浓度表示方法
《环境化学》课件第二章-2
稳定性： C2H5 > (CH3) 3CCH2 > CH2=CH > C6H5 和 CH3 > CF3 D/kJ· mol-1：410 415 431 435 435 443
2-7
《环境化学》 第二章 大气环境化学
（2）自由基的结构和活性 (Structure and Reactivity of Free Radicals) 卤原子夺氢的活性是：F•>Cl•>Br•
增长
终止
2-11
《环境化学》 第二章 大气环境化学
第三节
大气中污染物的转化
(2.3 Transformation of Atmospheric Pollutants)
一、自由基化学基础 (Chemical Foundation for Free Radicals) 二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions) 三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the
Atmosphere)
四、氮氧化物的转化 (Transformation of NOx) 五、碳氢化合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons) 六、光化学烟雾 (Photochemical Smog) 七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of
光化学过程 A* → B1 + B2 +… A* + C → D1 + D2 +… 光解，即激发 态物种解离成 为两个或两个 以上新物种。
2-14
A*与其他分子反应生成新的物种。
《环境化学》 第二章 大气环境化学
大气光化学反应
实质上光化学反应是光子诱导的反应，可以在很低的湿度环境与无催化 剂存在的条件下进行。
大气中的许多物质，在强烈的太阳辐照下，可诱导产生多种光化学过程， 这对大气中化学物质的性质和最终归宿，具有决定性的作用。 例如，二氧化氮是大气污染物中光活性最强的一种物质，也是光化学烟 雾形成过程中一个重要的参与成分。
• photochemistry and free radical reactions dominate atmospheric chemistry
3
与普通化学不同，进行大气化学实验和研究的难度很大。
大气化学研究中遇到的最大障碍之一,是待测物质的浓度极低，
导致反应产物的检测和分析都非常困难。 其次，在实验室中进行高层大气化学模拟试验也会遇到许多意想
5
1米=106微米=109毫微米=109纳米=1010埃
红外光
• 红外线（Infrared ray, IR）也叫红外光，其波长范围为 0.75～1000μm，是介于红光和微波（一般指分米波、厘米 波、毫米波段的无线电波）之间的电磁辐射。 • 按波长的差别，大致可分为三个波段：0.77～3.0μm为近红 外区，3.0～30.0μm为中红外区，30.0～1000μm为远红外区。 • 红外线不能引起视觉，有较强的穿透能力，在通过云雾等充 满悬浮粒子的物质时，不易被散射，还有显著的热效应，容 易被物体吸收，转化为它的内能，使物体变热。11公式：E = hν=h
其中，c为光速 2.9979×108 m/s
c
(30万km/s）。
如果一个分子吸收一个光量子能量，则1mol分子吸收的总能量为：
E= hν·N0 =h · N0
c
= 1.1962×105/λ
光化学反应基础
2 二氧化氮的转化
36
三、氮氧化物的转化
3 过氧乙酰基硝酸酯〔PAN):
37
三、氮氧化物的转化
3 过氧乙酰基硝酸酯〔PAN):
38
四、碳氢化合物的转化
1 大气中的主要碳氢化合物 甲烷 石油烃 芳香烃 萜类
39
四、碳氢化合物的转化
2 碳氢化合物在大气中的反响 〔1〕烷烃的反响：
40
四、碳氢化合物的转化
58
〔3〕光化学烟雾控制对策
最理想的方案当然是控制其发生的源头，即控制碳 氢化合物、氮氧化物等的排放，阻止其发生。如： 改善汽车本身：用酒精代替汽油、安装催化反响 器等。
另一种方案是使用能控制自由基形成的阻化剂，以消 除自由基使链式反响终止。比方：二乙基羟胺 〔DEHA) (C2H5)2NOH + HO. (C2H5)2NO + H2O
54
〔1〕光化学烟雾的日变化曲线
55
〔2〕烟雾箱模拟曲线
56
五、光化学烟雾
由此可见，无论是实测还是实验模拟均说明：
a ) NO向NO2的转化；
b ) HC的氧化消耗；
c ) O3及其它二次污染物的生成。 这是光化学烟雾形成过程的根本化学特征
57
第二节 大气中污染物的转化
五、光化学烟雾 〔3〕光化学烟雾形成的简单机制
▪ 化学物种(分子、原子等)吸收光量子后，可产生 光化学反响的初级过程和次级过程。
▪ 初级过程：包括化学物种吸收光量子形成激发 态物种。
▪ 次级过程：初级过程中反响物、生成物之间进一 步发生的反响。
2
一、光化学反响根底
初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发 态物种：
3
第二节 大气中污染物的转化
36
三、氮氧化物的转化
3 过氧乙酰基硝酸酯〔PAN):
37
三、氮氧化物的转化
3 过氧乙酰基硝酸酯〔PAN):
38
四、碳氢化合物的转化
1 大气中的主要碳氢化合物 甲烷 石油烃 芳香烃 萜类
39
四、碳氢化合物的转化
2 碳氢化合物在大气中的反响 〔1〕烷烃的反响：
40
四、碳氢化合物的转化
58
〔3〕光化学烟雾控制对策
最理想的方案当然是控制其发生的源头，即控制碳 氢化合物、氮氧化物等的排放，阻止其发生。如： 改善汽车本身：用酒精代替汽油、安装催化反响 器等。
另一种方案是使用能控制自由基形成的阻化剂，以消 除自由基使链式反响终止。比方：二乙基羟胺 〔DEHA) (C2H5)2NOH + HO. (C2H5)2NO + H2O
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〔1〕光化学烟雾的日变化曲线
55
〔2〕烟雾箱模拟曲线
56
五、光化学烟雾
由此可见，无论是实测还是实验模拟均说明：
a ) NO向NO2的转化；
b ) HC的氧化消耗；
c ) O3及其它二次污染物的生成。 这是光化学烟雾形成过程的根本化学特征
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第二节 大气中污染物的转化
五、光化学烟雾 〔3〕光化学烟雾形成的简单机制
▪ 化学物种(分子、原子等)吸收光量子后，可产生 光化学反响的初级过程和次级过程。
▪ 初级过程：包括化学物种吸收光量子形成激发 态物种。
▪ 次级过程：初级过程中反响物、生成物之间进一 步发生的反响。
2
一、光化学反响根底
初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发 态物种：
3
第二节 大气中污染物的转化
光化学反应.ppt
§10.11 光化学反应
有光参与的反应,例如光合作用
光的波长与能量
雅布伦斯基图
光化学基本定律 量子效率 量子产率
激发态电子能量的衰 减方式
荧光与磷光的异同点
分子的重度(单重态、 三重态)
光化学反应动力学 光化学反应特点
单重态与三重态的能 级比较
激发到S1和T1态的概率
光敏剂 化学发光
最重要的光反应。2008年国际粮价上涨50%， 国内相对稳定，每千克5~10元。
从光谱带的强弱看，从 S0态激发到S1态是自旋允许 的，因而谱带很宽；而从 S0态激发到T1态是自旋禁阻 的，一般很难发生，它的 概率是10-5数量级。
但对于顺磁物质，激发到 T1态的概率将明显增加。
激发到S1和T1态的概率
分子吸收光子后各种光物理过程可用 Jablonski雅布伦斯基图表示。当分子得到能 量后，可能激发到各种S和T态，到S态的电子 多于到T态的电子。
M=1为单重态或单线态； M=3为三重态或三线态。
单重态(singlet state)
如果分子中一对电子为自旋反平行，则S=0， M=1，这种态被称为单重态或单线态，用S表示。
大多数化合物分子处于基态 时电子自旋总是成对的，所以是 单线态，用S0表示。
在吸收光子后，被激发到 空轨道上的电子，如果仍保 持自旋反平行状态，则重度 未变，按其能量高低可相应 表示为S1态S2态……。
激发态电子能量衰减有多种方式： 1.振动弛豫（vibration relaxation,Vr）
在同一电子能级中，处于较高振动能级的电 子将能量变为平动能或快速传递给介质，自己迅 速降到能量较低的振动能级，这过程只需几次分 子碰撞即可完成，称为振动弛豫。如图中垂直向 下虚线箭头所示。
有光参与的反应,例如光合作用
光的波长与能量
雅布伦斯基图
光化学基本定律 量子效率 量子产率
激发态电子能量的衰 减方式
荧光与磷光的异同点
分子的重度(单重态、 三重态)
光化学反应动力学 光化学反应特点
单重态与三重态的能 级比较
激发到S1和T1态的概率
光敏剂 化学发光
最重要的光反应。2008年国际粮价上涨50%， 国内相对稳定，每千克5~10元。
从光谱带的强弱看，从 S0态激发到S1态是自旋允许 的，因而谱带很宽；而从 S0态激发到T1态是自旋禁阻 的，一般很难发生，它的 概率是10-5数量级。
但对于顺磁物质，激发到 T1态的概率将明显增加。
激发到S1和T1态的概率
分子吸收光子后各种光物理过程可用 Jablonski雅布伦斯基图表示。当分子得到能 量后，可能激发到各种S和T态，到S态的电子 多于到T态的电子。
M=1为单重态或单线态； M=3为三重态或三线态。
单重态(singlet state)
如果分子中一对电子为自旋反平行，则S=0， M=1，这种态被称为单重态或单线态，用S表示。
大多数化合物分子处于基态 时电子自旋总是成对的，所以是 单线态，用S0表示。
在吸收光子后，被激发到 空轨道上的电子，如果仍保 持自旋反平行状态，则重度 未变，按其能量高低可相应 表示为S1态S2态……。
激发态电子能量衰减有多种方式： 1.振动弛豫（vibration relaxation,Vr）
在同一电子能级中，处于较高振动能级的电 子将能量变为平动能或快速传递给介质，自己迅 速降到能量较低的振动能级，这过程只需几次分 子碰撞即可完成，称为振动弛豫。如图中垂直向 下虚线箭头所示。
大气污染及其危害PPT精选课件
颗 粒 物 、 SO2 、 硫 酸 雾
HCs、NOX、O3、SO2、CO、PANs
冬季
夏秋季
早晨
中午或午后
气温低(-1℃～4℃)、气压高、风速 气温高(24℃～33℃)、风速很低、湿度
很低、湿度85%以 、 紫 外 线 强 烈
辐射逆温
下沉逆温
河谷或盆地易发生
南北纬度60º以下地区易发生
程度的影响。事后， 美国联合碳化物公司 向印度政府支付了 4.7亿美元的赔偿费 18
3.2直接危害-慢性影响
慢性影响
呼吸系统功能 降低机体免 引起变态反应 其他
19
3.2.1 影响呼吸系统功能
大气中的SO2、NOx、硫酸雾、硝酸雾及颗粒物不仅能产生急性刺激 作用，还可长期反复刺激机体引起咽炎、喉炎、眼结膜炎和气管炎等。 呼吸道炎症反复发作，可以造成气道狭窄，气道阻力增加，肺功能不同 程度的下降，最终形成慢性阻塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）。COPD是具有气流阻塞特征的慢性支气 管炎和（或）肺气肿。患者的气流阻塞呈进行性发展，但部分有可逆性 ，可伴有气道高反应性。没有气流阻塞的慢性支气管炎或肺气肿不属于 COPD。哮喘的气流阻塞具有可逆性，目前认为它不属于COPD。
急性危害
烟雾事件 生产事故
煤烟型烟雾事件
光化学烟雾事件
例如：切尔诺贝 利核电站爆炸事
件、
15
3.1.1 烟雾事件
煤烟型烟雾事件：主要由燃煤产生的大量污染物排入大气，在不良气象条件下 不能充分扩散所致。 光化学型烟雾事件：是由汽车尾气中的氮氧化物（NOX）和挥发性有机（VOCs ）在日光紫外线的照射下，经过一系列的光化学反应生成的刺激性很强的浅蓝色 烟雾所致，其主要成分是臭氧、醛类以及各种过氧酰基硝酸酯，这些通称为光化 学氧化剂。
光化学反应及光化学烟雾
• （3）芳香烃
主要指单环芳烃和多环芳烃（PAHs）还包括联苯等，广泛 见于各种化工原料及石油产品中。
香烟烟雾中芳烃含量较高，也是室内污染物之一。
2.碳氢化合物在大气中的反应 （1）烷烃的反应：
RH HO R H2O RH O R HO
如甲烷的氧化反应：
CH 4 HO CH3 H2O CH4 O CH3 HO
NO2活泼，是大气主要污染物之一，也是大气中生成O3 的人为引发源。
NO2在阳光下与OH·、 O3等反应 NO2与HO·反应可生成HNO3：
NO2 HO HNO3
NO2也可与O3反应： NO2 O3 NO3 O2 NO2 NO3 N 2O5
NO2 hv λ 430nm NO O O O2 M k 2 O3 M O3 NO k 3 O2 NO2
自由基
其他物质
光化学反应基础
• Einstein公式， 如果一个分子吸收一个光量子，则一摩尔分子吸收总能量 一般化学键的键能大于167.4KJ/mol，因此波长大于 700nm的光量子就不能引起光化学反应。
二、光化学反应的基本原理
初级过程 次级过程
A h A*
A* A h
A* M A M
（1）NO的氧化：
主要的自由基包括：
O 、OH 、CH3O 、CH3O2 、CH3COO2
NO是燃烧过程中直接向 大气排放的污染物，在空 气中可被许多氧化剂氧化， 如：
当空气中 [O3]≈30ppb，少量的 NO 在1分钟内全部氧化。
NO O3 NO2 O2
RH HO R H 2O R O2 RO2 NO RO2 NO2 RO
（PAN ）
过氧乙酰基硝酸酯（PAN）是重要的二次污染物， 具有热不稳定性，遇热分解，因而在大气中也存在 上述反应的平衡关系。
主要指单环芳烃和多环芳烃（PAHs）还包括联苯等，广泛 见于各种化工原料及石油产品中。
香烟烟雾中芳烃含量较高，也是室内污染物之一。
2.碳氢化合物在大气中的反应 （1）烷烃的反应：
RH HO R H2O RH O R HO
如甲烷的氧化反应：
CH 4 HO CH3 H2O CH4 O CH3 HO
NO2活泼，是大气主要污染物之一，也是大气中生成O3 的人为引发源。
NO2在阳光下与OH·、 O3等反应 NO2与HO·反应可生成HNO3：
NO2 HO HNO3
NO2也可与O3反应： NO2 O3 NO3 O2 NO2 NO3 N 2O5
NO2 hv λ 430nm NO O O O2 M k 2 O3 M O3 NO k 3 O2 NO2
自由基
其他物质
光化学反应基础
• Einstein公式， 如果一个分子吸收一个光量子，则一摩尔分子吸收总能量 一般化学键的键能大于167.4KJ/mol，因此波长大于 700nm的光量子就不能引起光化学反应。
二、光化学反应的基本原理
初级过程 次级过程
A h A*
A* A h
A* M A M
（1）NO的氧化：
主要的自由基包括：
O 、OH 、CH3O 、CH3O2 、CH3COO2
NO是燃烧过程中直接向 大气排放的污染物，在空 气中可被许多氧化剂氧化， 如：
当空气中 [O3]≈30ppb，少量的 NO 在1分钟内全部氧化。
NO O3 NO2 O2
RH HO R H 2O R O2 RO2 NO RO2 NO2 RO
（PAN ）
过氧乙酰基硝酸酯（PAN）是重要的二次污染物， 具有热不稳定性，遇热分解，因而在大气中也存在 上述反应的平衡关系。
ch11.8 光化学反应
Em 0.01197 J mol 1 /m
此1 mol 光子的能量称为1爱因斯坦。
⑶ 量子效率 光化学第二定律是针对初级过程的。在初级过程中被活化的 分子在其后的次级过程中可能有两种极端情况： a. 一个活化分子能引起多个分子发生反应，生成多个产物分 子。比如光引发的链式反应
hv 初级 Cl2 2Cl Cl H 2 HCl H 次级 H Cl2 HCl Cl
一. 光化学反应的特点
相对于光化学反应来说，通常的化学反应称为热反应。光 反应与热反应相比较，主要有以下两个特点： ⑴光化反应的速率受温度的影响很小(或温度系数小), 即光 化反应的速率对温度不敏感。光化学反应的发生依靠光活化， 光活化的能量来自于光子的能量，而不是热运动，因此其速率 取决于光的强度。 ⑵ 光化反应可以向着吉布斯函数增加的方向进行，比如植 物的光合作用 1 hv O CO2 H 2O (C6 H12O6 ) n O2 G r m 0 叶绿素 6n
且有 A A2 2 A2 (失活) 光化反应的初级过程：反应物吸收光能的过程，即被光活 化的过程。 光反应的次级过程：反应物吸收光能后继续进行的一系列 过程。
* 2 k1
热反应
2. 光化学两个定律和量子效 ⑴ 光化学第一定律（光活化定律）：只有被物质吸收的光 应
，才有可能发生光化学反应。 有两层含义：其一，照射到反应物系上的光，未被物系所吸 收，例如反射掉的、透射过去的对于光化反应是无效的，只有 吸收了的光，才能有可能产生光化反应。其二，光子的能量只 有与受激分子从基态到激发态所需要的能量相匹配，才能被吸 收，才能导致光化反应。 ⑵ 光化学第二定律：在光化反应的初级过程中，物系每吸收 一个光子便活化一个分子（或原子）。 这是爱因斯坦提出的光化当量定律，描述了被吸收的光子与 被活化的分子之间的定量关系。 吸收 1 mol光子，则活化 1 mol 分子。 1 mol 光子的能量 Em=Lhv=LhC/λ
此1 mol 光子的能量称为1爱因斯坦。
⑶ 量子效率 光化学第二定律是针对初级过程的。在初级过程中被活化的 分子在其后的次级过程中可能有两种极端情况： a. 一个活化分子能引起多个分子发生反应，生成多个产物分 子。比如光引发的链式反应
hv 初级 Cl2 2Cl Cl H 2 HCl H 次级 H Cl2 HCl Cl
一. 光化学反应的特点
相对于光化学反应来说，通常的化学反应称为热反应。光 反应与热反应相比较，主要有以下两个特点： ⑴光化反应的速率受温度的影响很小(或温度系数小), 即光 化反应的速率对温度不敏感。光化学反应的发生依靠光活化， 光活化的能量来自于光子的能量，而不是热运动，因此其速率 取决于光的强度。 ⑵ 光化反应可以向着吉布斯函数增加的方向进行，比如植 物的光合作用 1 hv O CO2 H 2O (C6 H12O6 ) n O2 G r m 0 叶绿素 6n
且有 A A2 2 A2 (失活) 光化反应的初级过程：反应物吸收光能的过程，即被光活 化的过程。 光反应的次级过程：反应物吸收光能后继续进行的一系列 过程。
* 2 k1
热反应
2. 光化学两个定律和量子效 ⑴ 光化学第一定律（光活化定律）：只有被物质吸收的光 应
，才有可能发生光化学反应。 有两层含义：其一，照射到反应物系上的光，未被物系所吸 收，例如反射掉的、透射过去的对于光化反应是无效的，只有 吸收了的光，才能有可能产生光化反应。其二，光子的能量只 有与受激分子从基态到激发态所需要的能量相匹配，才能被吸 收，才能导致光化反应。 ⑵ 光化学第二定律：在光化反应的初级过程中，物系每吸收 一个光子便活化一个分子（或原子）。 这是爱因斯坦提出的光化当量定律，描述了被吸收的光子与 被活化的分子之间的定量关系。 吸收 1 mol光子，则活化 1 mol 分子。 1 mol 光子的能量 Em=Lhv=LhC/λ
最新3大气光化学反应
污染大气中HNO2和H2O2的光解
H2 N h O v H • O NO H 2 O 2 h v2 H• O
HNO2的光解是大气中HO •的重要来源。
13
②大气中HO2的来源
大气中HO2主要来源于醛的光解，尤其是甲醛的光解：
H 2 C O h vH • H• CO
H • O 2 M H 2 • O M
长 的 时 间 隧 道，袅
3大气光化学反应
❖大气光化学反应
ห้องสมุดไป่ตู้
(2)自由基的结构和活性 自由基的活性
✓一种自由基和其他作用物反应的难易程度
➢被自由基进攻的难易程度 ➢自由基夺取其他原子的能力
✓自由基链反应中，通常夺取一价原子（H、Cl） 是最容易进行的
CH3-CH3+Cl·→CH3-CH2·+HCl ΔH=-21kj/mol，进 行
如有CO存在：
H • C O O C 2 H O • H • O 2 H 14 2• O
三 光化学反应基本原理
光量子
Ah A
物种A的激发态
A Ahν
辐射跃迁（荧光，磷光）
A M AM无辐射跃迁（碰撞失活）
A B 1B 2K 光离解 A C D 1D 2KA应*与生其成他新分的子物反种
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
H2 N h O v H • O NO H 2 O 2 h v2 H• O
HNO2的光解是大气中HO •的重要来源。
13
②大气中HO2的来源
大气中HO2主要来源于醛的光解，尤其是甲醛的光解：
H 2 C O h vH • H• CO
H • O 2 M H 2 • O M
长 的 时 间 隧 道，袅
3大气光化学反应
❖大气光化学反应
ห้องสมุดไป่ตู้
(2)自由基的结构和活性 自由基的活性
✓一种自由基和其他作用物反应的难易程度
➢被自由基进攻的难易程度 ➢自由基夺取其他原子的能力
✓自由基链反应中，通常夺取一价原子（H、Cl） 是最容易进行的
CH3-CH3+Cl·→CH3-CH2·+HCl ΔH=-21kj/mol，进 行
如有CO存在：
H • C O O C 2 H O • H • O 2 H 14 2• O
三 光化学反应基本原理
光量子
Ah A
物种A的激发态
A Ahν
辐射跃迁（荧光，磷光）
A M AM无辐射跃迁（碰撞失活）
A B 1B 2K 光离解 A C D 1D 2KA应*与生其成他新分的子物反种
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
VOCs培训PPT课件
生物法
总结词
利用微生物的代谢作用将VOCs废气中的有害物质转化为无害或低害物质。
详细描述
生物法是一种生物处理技术，通过将VOCs废气引入生物反应器中，利用微生物的代谢作用将有害物 质转化为无害或低害物质。该方法适用于处理低浓度、大流量的VOCs废气，具有处理效果好、能耗 低等优点。
03
VOCs排放标准与政策
科研VOCs减排案例
科研VOCs减排 案例
某实验室VOCs治理项 目
治理措施
治理效果
经验总结
采用活性炭吸附、过滤 器过滤、排风系统改造 等技术手段，对实验室 内的VOCs进行治理。
经过治理，实验室内的 空气质量得到显著改善 ，保障了科研人员的健 康和实验的准确性。
该案例的成功经验在于 针对实验室的特殊环境 和排放特点，采取针对 性的技术手段进行治理 。同时加强实验室内的 管理，规范操作流程， 从源头上减少VOCs的 排放。
大流量的VOCs废气。
吸附法
总结词
利用吸附剂的吸附作用将VOCs废气中的有害物质吸附在表面，从而实现分离和回收。
详细描述
吸附法是一种物理处理技术，通过将VOCs废气通过吸附剂层，利用吸附剂的吸附作用将有害物质吸附在表面， 然后进行后续处理或回收利用。该方法适用于处理低浓度、中等流量的VOCs废气。
国家排放标准
国家VOCs排放标准
国家制定了一系列VOCs排放标准， 规定了不同行业和设施的VOCs排放 限制和监测要求。
标准的实施与监督
国家通过加强监督执法和监测体系建 设，确保企业严格执行VOCs排放标准 。
地方排放标准
地方VOCs排放标准的制定
各地根据自身环境容量和空气质量要求，制定更为严格的VOCs排放标准。
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• 红外线不能引起视觉，有较强的穿透能力，在通过云雾等充 满悬浮粒子的物质时，不易被散射，还有显著的热效应，容 易被物体吸收，转化为它的内能，使物体变热。
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7
可见光
• 在太阳辐射的电磁波中，能引起人们肉眼视觉的是0.76～ 0.4 μm （7600～4000埃）波段的电磁波，即人们能看见的 光线，称为可见光。
Photochemical Reaction in Atmosphere
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1
大气中的光化学反应 大气中的活性氧自由基 大气中重要吸光物质的光离解
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2
大气中的光化学反应
❖ 光化学反应是大气化学的重要内容。顾名思义，光化学反应是分子、原 子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。光化学反应的首要条件 是反应物质必须要吸收光子。只有被分子吸收的光才能引发光化学反应。 该定律在1818年由Grotthus和Draper提出，故又称为Grotthus-Draper 定律。
• 光化学是大气污染化学的重要组成成分，是大气化学基础研究的前沿。
• photochemistry and free radical reactions dominate atmospheric chemistry
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4
❖ 与普通化学不同，进行大气化学实验和研究的难度很大。 大气化学研究中遇到的最大障碍之一,是待测物质的浓度极低， 导致反应产物的检测和分析都非常困难。 其次，在实验室中进行高层大气化学模拟试验也会遇到许多意想 不到的困难。高海拔介质的压力极低，在此条件下进行模拟实验， 反应器器壁释放的物质对试验有明显的干扰，致使研究难以准确 实施。此外，容器壁对化学能量的吸收作用，对某些重要化学反 应的催化作用、对某些物质的吸附作用以及与一些高活性物质的 化学反应性等都会给高层大气化学的实验室研究造成干扰和困难。
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9
爱克斯光
• X射线，是1895年德国物理学家伦琴首先发现的，所以也叫 伦琴射线，通称爱克斯光。
• 其波长约为0.0020～0.000006μm （20～0.06埃），是大致 介于紫外线和γ射线之间的波长很短一种电磁辐射。
• X射线穿透力很强，它能透过可见光不能透过的物体，如纸、 人体、木材、金属片等，能使荧光物质发光，照相乳胶感光， 气体电离。
❖ 实质上光化学反应是光子诱导的反应，可以在很低的湿度环境与无催化 剂存在的条件下进行。
❖ 大气中的许多物质，在强烈的太阳辐照下，可诱导产生多种光化学过程， 这对大气中化学物质的性质和最终归宿，具有决定性的作用。
❖ 例如，二氧化氮是大气污染物中光活性最强的一种物质，也是光化学烟 雾形成过程中一个重要的参与成分。
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5
太阳光的特性
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6
1米=106微米=109毫微米=109纳米=1010埃
红外光
• 红外线（Infrared ray, IR）也叫红外光，其波长范围为 0.75～1000μm，是介于红光和微波（一般指分米波、厘米 波、毫米波段的无线电波）之间的电磁辐射。
• 按波长的差别，大致可分为三个波段：0.77～3.0μm为近红 外区，3.0～30.0μm为中红外区，30.0～1000μm为远红外区。
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3
• 对环境化学较重要，研究较多的光化学反应类型有光解反应、激发态分 子的反应和光催化反应。
• 其中光解反应是造成近地大气层二次污染的重要反应，如光化学烟雾、 酸沉降、臭氧层破坏等（表现在对流层中产生活泼化学物质，进入同温 层导致臭氧层的破坏等）。
• 光解反应往往是大气中链式反应的引发反应，是产生活性化学物质和自 由基的重要源泉，光解反应对大气中许多污染物的破坏和清除起重要作 用。
• 太阳的可见光呈白色，但通过棱镜时，其可见光的不同波 长可分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色，其中红光波 长为0.76～0.62 μm ，橙光为0.62～0.59 μm ，黄色为 0.59～0.57 μm ，绿色为0.57～0.49 μm ，蓝光-靛光为 0.49～0.45 μm ，紫光为0.45～0.39 μm 。
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11
• 下面来看一下光化学反应的历程：
（1）初级过程（起始反应）：A + hν A*
A*为A的激发态，hν表示一个光量子的能量，h是planck常 数, 6.626×10-34J·s/光量子，ν为吸收光的频率，单位s-1，ν 是希腊字母,读niu，在理论物理中表示频率 . • 由爱因斯坦（Einstein）在1908～1912年提出光化学第二定 律 ：在光化学反应的初级过程中，被活化的分子数 (或原子 数)等于吸收光的量子数，或者说分子对光的吸收 ，是单光子 过程，即光化学反应的初级过程是由分子吸收光子开始的， 一个光量子活化一个分子。
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10
γ射线
• γ射线，亦称丙种射线（α射线称甲种射线，β射线称乙 种射线），是从放射性物质的原子核中放射出来的。
• 当原子核从能量较高的状态转变到能量较低的状态时，常 以γ射线的形式释放出能量。
• γ射线的波长极短，波长通常在1埃以下，是能量较高的 电磁辐射。它的性质与X射线基本相同，但比X射线硬度更 高，穿透性更强，它能穿透30cm厚的钢铁部件。原子核在 衰变过程中都能产生γ射线。
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8
紫外光
• 紫外线，亦称紫外光，在电磁波中，波长比紫光短。在光 谱中，它排在可见光紫光的外侧，故称紫外线。
• 紫外线的波长范围为0.40～0.04 μm （40~400nm），是介 于紫光与X射线之间的电磁辐射。紫外线不能引起视觉， 人们看不见它。
• 可见光能透过的物质，对于紫外线的某些波段却能强烈的 吸收。紫外线有很强灼伤性。太阳辐射中的紫外线，通过 大气层时，波长0.28 μm以下的紫外线，几乎全被吸收， 只有很少量的紫外线到达地面，但对人类和动物已无危害， 并对杀菌、消毒能起到一定 = hν=h c
其中，c为光速 2.9979×108 m/s (30万km/s）。
如果一个分子吸收一个光量子能量，则1mol分子吸收的总能量为：
E= hν·N0 =h ·N0
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可见光
• 在太阳辐射的电磁波中，能引起人们肉眼视觉的是0.76～ 0.4 μm （7600～4000埃）波段的电磁波，即人们能看见的 光线，称为可见光。
Photochemical Reaction in Atmosphere
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1
大气中的光化学反应 大气中的活性氧自由基 大气中重要吸光物质的光离解
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2
大气中的光化学反应
❖ 光化学反应是大气化学的重要内容。顾名思义，光化学反应是分子、原 子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。光化学反应的首要条件 是反应物质必须要吸收光子。只有被分子吸收的光才能引发光化学反应。 该定律在1818年由Grotthus和Draper提出，故又称为Grotthus-Draper 定律。
• 光化学是大气污染化学的重要组成成分，是大气化学基础研究的前沿。
• photochemistry and free radical reactions dominate atmospheric chemistry
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4
❖ 与普通化学不同，进行大气化学实验和研究的难度很大。 大气化学研究中遇到的最大障碍之一,是待测物质的浓度极低， 导致反应产物的检测和分析都非常困难。 其次，在实验室中进行高层大气化学模拟试验也会遇到许多意想 不到的困难。高海拔介质的压力极低，在此条件下进行模拟实验， 反应器器壁释放的物质对试验有明显的干扰，致使研究难以准确 实施。此外，容器壁对化学能量的吸收作用，对某些重要化学反 应的催化作用、对某些物质的吸附作用以及与一些高活性物质的 化学反应性等都会给高层大气化学的实验室研究造成干扰和困难。
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9
爱克斯光
• X射线，是1895年德国物理学家伦琴首先发现的，所以也叫 伦琴射线，通称爱克斯光。
• 其波长约为0.0020～0.000006μm （20～0.06埃），是大致 介于紫外线和γ射线之间的波长很短一种电磁辐射。
• X射线穿透力很强，它能透过可见光不能透过的物体，如纸、 人体、木材、金属片等，能使荧光物质发光，照相乳胶感光， 气体电离。
❖ 实质上光化学反应是光子诱导的反应，可以在很低的湿度环境与无催化 剂存在的条件下进行。
❖ 大气中的许多物质，在强烈的太阳辐照下，可诱导产生多种光化学过程， 这对大气中化学物质的性质和最终归宿，具有决定性的作用。
❖ 例如，二氧化氮是大气污染物中光活性最强的一种物质，也是光化学烟 雾形成过程中一个重要的参与成分。
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太阳光的特性
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1米=106微米=109毫微米=109纳米=1010埃
红外光
• 红外线（Infrared ray, IR）也叫红外光，其波长范围为 0.75～1000μm，是介于红光和微波（一般指分米波、厘米 波、毫米波段的无线电波）之间的电磁辐射。
• 按波长的差别，大致可分为三个波段：0.77～3.0μm为近红 外区，3.0～30.0μm为中红外区，30.0～1000μm为远红外区。
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3
• 对环境化学较重要，研究较多的光化学反应类型有光解反应、激发态分 子的反应和光催化反应。
• 其中光解反应是造成近地大气层二次污染的重要反应，如光化学烟雾、 酸沉降、臭氧层破坏等（表现在对流层中产生活泼化学物质，进入同温 层导致臭氧层的破坏等）。
• 光解反应往往是大气中链式反应的引发反应，是产生活性化学物质和自 由基的重要源泉，光解反应对大气中许多污染物的破坏和清除起重要作 用。
• 太阳的可见光呈白色，但通过棱镜时，其可见光的不同波 长可分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色，其中红光波 长为0.76～0.62 μm ，橙光为0.62～0.59 μm ，黄色为 0.59～0.57 μm ，绿色为0.57～0.49 μm ，蓝光-靛光为 0.49～0.45 μm ，紫光为0.45～0.39 μm 。
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• 下面来看一下光化学反应的历程：
（1）初级过程（起始反应）：A + hν A*
A*为A的激发态，hν表示一个光量子的能量，h是planck常 数, 6.626×10-34J·s/光量子，ν为吸收光的频率，单位s-1，ν 是希腊字母,读niu，在理论物理中表示频率 . • 由爱因斯坦（Einstein）在1908～1912年提出光化学第二定 律 ：在光化学反应的初级过程中，被活化的分子数 (或原子 数)等于吸收光的量子数，或者说分子对光的吸收 ，是单光子 过程，即光化学反应的初级过程是由分子吸收光子开始的， 一个光量子活化一个分子。
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10
γ射线
• γ射线，亦称丙种射线（α射线称甲种射线，β射线称乙 种射线），是从放射性物质的原子核中放射出来的。
• 当原子核从能量较高的状态转变到能量较低的状态时，常 以γ射线的形式释放出能量。
• γ射线的波长极短，波长通常在1埃以下，是能量较高的 电磁辐射。它的性质与X射线基本相同，但比X射线硬度更 高，穿透性更强，它能穿透30cm厚的钢铁部件。原子核在 衰变过程中都能产生γ射线。
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8
紫外光
• 紫外线，亦称紫外光，在电磁波中，波长比紫光短。在光 谱中，它排在可见光紫光的外侧，故称紫外线。
• 紫外线的波长范围为0.40～0.04 μm （40~400nm），是介 于紫光与X射线之间的电磁辐射。紫外线不能引起视觉， 人们看不见它。
• 可见光能透过的物质，对于紫外线的某些波段却能强烈的 吸收。紫外线有很强灼伤性。太阳辐射中的紫外线，通过 大气层时，波长0.28 μm以下的紫外线，几乎全被吸收， 只有很少量的紫外线到达地面，但对人类和动物已无危害， 并对杀菌、消毒能起到一定 = hν=h c
其中，c为光速 2.9979×108 m/s (30万km/s）。
如果一个分子吸收一个光量子能量，则1mol分子吸收的总能量为：
E= hν·N0 =h ·N0