2环境化学二(2)

三、 大气中的主要污染物 （3） 碳氢化合物（HC） ② 非甲烷烃
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。 不饱和烃较饱和烃的活性高，易于促进光化学反应， 故它们是更重要的污染物。 a. 天然来源: 以植被最重要。
（1） NOx的源与汇
来源：固定或流动（汽车）燃烧源排放，主要为NO。 形成机理： A：含N化合物 + O2 B：空气中N2 + O2 去除： NOx
燃烧 燃烧
NOx NOx 沉降
硝酸和硝酸盐微粒
三、 大气中的主要污染物
2、含N化合物
（2） 燃料燃烧过程中影响NOx形成的因素
燃烧温度
高温既能产生较高的NO含量，又有助于NO的快速生成。
三、 大气中的主要污染物
4、含卤素化合物
（1） 简单的卤代烃
大气中常见的为甲烷衍生物，如甲基氯（溴、碘）。
主要由天然过程产生（主要来自海洋）。 同时含有元素氯和 氟的烃类化合物。
（2） 氟氯烃类 ① 源
用作制冷剂、气溶胶喷雾剂和溶剂等的生产和 使用过程进入大气。
②
汇 对流层中非常稳定：不光解、不氧化、不溶于水。 所以，最可能的消除途径是扩散进入平流层。
三、 大气中的主要污染物
3、含C化合物
大气中的含C化合物主要包括：CO、CO2、HC和含氧烃类。
（1） CO
无味
无色
CO
毒性强 排放量大
① 源：
A：人为源 C + O2
不完全燃烧
CO CH3 ·+ H2O HCHO + HO · CO + H2
B：天然源，如 CH4 + HO · CH3 ·+ O2 HCHO+hγ
SO2
SO3
H2SO4
M2SO4
重要转化
硫酸烟雾和酸雨
三、 大气中的主要污染物 （1） SO2
源：
A：全球范围而言，人为来源与天然来源相当，
但城市的主要来源与含S燃料的燃烧。 B：全世界；排放的SO2约为146×106t/a,其中 约60%来自煤的燃烧，30%来自石油燃烧和炼制。 C：煤含S：0.5%~6%；石油含S：0.5%~3%。
三、 大气中的主要污染物
2、含N化合物
（2） 燃料燃烧过程中影响NOx形成的因素
空燃比
三、 大气中的主要污染物
2、含N化合物
（3） NOx的环境浓度
NO NO2
北纬65°～南纬65 ° 全球平均
2×10-9 1.0×10-9
4×10-9 2.0×10-9
（4） NOx的危害
生物化学活性和毒性： NO < NO2 NO能与血红蛋白结合，NO2可危害呼吸系统。 更重要的是， NOx还是导致大气光化学污染的重要污染物质。
数为1、个位数为1，写为CFC -11；二氯二氟甲烷（分子
式为）的代码百位数为0、十位数为1、个位数为2，写为 CFC–12。
三、 大气中的主要污染物 （2） 氟氯烃类
代码 化学式 化学名称 CFC-11 CCl3F 三氯一氟甲烷 CFC-12 CCl2F2 二氯二氟甲烷 CFC-13 CClF3 一氯三氟甲烷 CFC-113 CCl2FCClF2 三氯三氟乙烷 CFC-114 CClF2CClF2 二氯四氟乙烷 CFC-115 CClF2CF3 一氯五氟乙烷 以上物质由于与碳相连的氢原子完全被氯和氟取代，所以 又叫全氯氟烃。 http://www.zhb.gov.cn/ztbd/gjcyr/jbcs/200408/t200408 30_60885.htm
三、 大气中的主要污染物 （2） 氟氯烃类
氯氟烃的命名法是其后面以代码表示不同的化学物质（或
组成）。编码原则是用三位数组成代码，个位数表示分子 中氟原子的个数、十位数表示分子中的氢原子的个数加1， 百位数表示分子中的碳原子的个位数减1。按此原则，三 氯一氟甲烷（分子式为CCl3F）的代码百位数为0、十位
320～335nm
三、 大气中的主要污染物
3、含C化合物
② 汇： A：土壤吸收
CO + O2
细菌 细菌
CO2
CO + H2
CH4 + H2O
B：与HO · 自由基反应
CO + HO · H ·+ O2 + M CO + HO2 · CO2 + H · HO2 ·+ M CO2 + HO ·
三、 大气中的主要污染物 ③ CO的浓度分布
随高度降低 随高度升高
主要原因
地球热辐射
O3将光能转化为热能
由平流层提供
吸收紫外线
中间层 55～85
热 层
随高度降低
85～800 随高度升高
三、 大气中的主要污染物
1、含S化合物
大气中的含S化合物主要包括： SO2、SO3、H2SO4、MSO3、 MSO4、 H2S等。
（1） SO2
危害：无色、刺激性气味气体，危害呼吸道及植物。
每增加一个氟氯烃类化合物的分子，相当于增加了 104个CO2分子。
四、 燃煤烟气污染物的浓度计算 （1） 二氧化碳浓度的计算 燃料的化学组成: CcHhOoSsNn
理论空气量： 理论烟气量：
o A0 8.89c 26.7( h ) 3.3 8
G0 0.79 A0 1.867c 11.2h 0Leabharlann Baidu7s 0.8n 1.24w
摘自：唐孝炎等.大气环境化学.北京：高教出版社，2006（二）：55.
三、 大气中的主要污染物 （1） SO2
风向的影响：
三、 大气中的主要污染物
（1） SO2
风速的影响：
三、 大气中的主要污染物
（2） H2S
来源：主要是天然排放，来自动植物机体腐烂。 清洁大气中，H2S可由COS，CS2与HO · 的反应生成： HO·+ COS HO· + CS2
Ultraviolet: λ 200-330 nm, penetration to ～ 50 km
High energy ultraviolet: λ <100 nm, Penetration to ～ 200 km
1200 km, [O]=[O2]
85 km -92 ℃ O2+, NO+
Mesosphere
· SH · SH · SH
+ CO2 + COS
+ · SH
H 2S + S H2O + · SH
去除反应： HO·+ H2S
三、 大气中的主要污染物
2、含N化合物
大气中的含N化合物主要包括：N2O、NO、NO2等。
N2O3、N2O4、N2O5、 NO3和HNO2
很不稳定 常温下
NO和NO2
0s
图2-1 大气温度的垂直分布
图2-2 大气密度的垂直分布
二、 大气温度层结
Incoming Solar radiation
500 km 1200 ℃
[O]>>[O2] O2+, O+, NO+
Thermosphere
Infrared, visible, and ultraviolet: λ>330 nm, penetration to Eearth’s surface
三、 大气中的主要污染物 （2） CO2
无毒、无味
① 源： 燃料燃烧、海洋脱气、甲烷转化、动植物呼吸等。 ② 浓度变化及其危害：
三、 大气中的主要污染物 （2） CO2 ② 浓度变化及其危害：
三、 大气中的主要污染物
3、含C化合物
（3） 碳氢化合物（HC）
大气中以气态形式存在的HC的C原子数主要为1~10， 包括可挥发性的所有烃类。
二、 大气温度层结 中间层 Mesosphere 高度为55～85 km；气温随高度的增加而降低； 空气运动激烈； 热层 (电离层) Thermosphere 高度为85～800 km；温度随高度增加而迅速上升； 散逸层 Exosphere 空气非常稀薄
二、 大气温度层结 层 结 高度(Km) 温度变化 对流层 0 ～ 12 平流层 17～55
向上呈不均匀分布。
人们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。
二、 大气温度层结
100
热层
80
中间层顶
中间层
20 16
60
Z(km)
Z(km)
平流层 对流层
平流层顶
40 20
对流层顶
12
8
4
0 160
0
0 0.2 0.4 0.6
200
240
280
T(K)
ρ
0
/ρ
1.0 0.8
50 km -2 ℃
Stratosphere
10-16 km
O3 + hv (220 nm-330 nm) → O2 + O O3 -56 ℃
N2, O2 H2O, CO2
Troposphere 15 ℃ Sea level
. .. . . .. .. .
Earth
..
Figure 2-3. Major regions of the atmosphere (not to scale).
汇:
硫酸或硫酸根（50%）
SO2
通过沉降消除（50%）
三、 大气中的主要污染物 （1） SO2
中国SO2排放的变化趋势：
摘自：唐孝炎等.大气环境化学.北京：高教出版社，2006（二）：50.
三、 大气中的主要污染物
（1） SO2
城市浓度具有日变化和明显季节变化的性质，如下 图为北京地区不同季节的小时平均浓度的变化规律图：
三、 大气中的主要污染物 （2） 氟氯烃类
工业上大量生产和使用的氯氟烃是破坏臭氧层的物质，根 据氯氟烃的英文名称Chloro-fluoron-carbon，取其字头
组成缩写CFC，用CFC代码作为氯氟烃的统称。
在CFC后标以化合物代码，可以代表不同的氯氟烃，如 CFC-12代表二氯二氟甲烷，CFC-113代表三氯三氟乙烷 等。
第一节 大气的组成及其主要污染物 二、大气温度层结
对流层Troposphere
高度为0 ～ 12 km ；温度变化特点是：通常0.6K/100 m；气 体垂直运动激烈；含有大气全部质量的 3/4和几乎全部水汽， 复杂的天气现象。(15 ℃~-56 ℃)
平流层(Stratosphere)
高度为17～55 km；温度随高度的增高而递增；垂直对流少， 大气稳定。（-56 ℃ ~-2 ℃）
① CH4
大气中的HC有80%~85%是CH4，其是重要温室气体。 A 源： 产生甲烷的机制都是厌氧细菌的发酵过程。 2{CH2O} B 消除：
厌氧细菌
CO2 + CH4
CH4 + HO ·
CH3 ·+ H2O
三、 大气中的主要污染物
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。 每个CH4分子导致的温室效应的能力比CO2大20倍
第二章
大气环境化学
Chapter 2. Air Enviromental Chemistry
第一节 大气的组成及其主要污染物 一、大气的主要成分 大气的主要成分包括：N2（78.08%）, O2 (20.95%),
Ar(0.934%）
和CO2（0.0314%）。 大气随高度的增加而逐渐稀薄，其质量的99.9% 集中在50Km以下的范围内。
三、 大气中的主要污染物 （2） 氟氯烃类
生产量逐年递增：
三、 大气中的主要污染物 （2） 氟氯烃类 ③ 危害
A、 破坏臭氧层
CCl3F + hν(175~220nm)
进入平流层： Cl ·+ O3 ClO ·+ O
CCl2F + Cl ·
ClO ·+ O2 O2 + Cl ·
每个Cl原子可以和105个O3发生反应。 B、导致温室效应
全球范围内,人为来源为（600～1250）×106t/a, 其中80%由汽车排放。
三、 大气中的主要污染物 ④ CO的危害
A：阻碍氧气输送
B：参与光化学烟雾 CO + HO · H ·+ O2 + M NO + HO2 · 另，CO + 2O2 C：间接导致温室效应 CO通过消耗HO · 使CH4积累而间接导致温室效应。 CO2 + H · HO2 ·+ M NO2 + HO · CO2 + O3
第一节 大气的组成及其主要污染物 1、准永久组分 N2， Ar，Ne, Kr, Xe 106-107年 2、可变组分 CO2，CH4，H2，NO, O3, O2 2-15年 3、强可变组分 H2O，CO，NH3，NO, H2S， SO2 有机物、颗粒物
第一节 大气的组成及其主要污染物 二、大气温度层结(Stratification of the Atmosphere) 由于地球的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上的差异，使得 描述大气状态的温度、密度等气象要素在垂直方