第一节大气的组成及其主要污染物
2021-2022学年人教版高中化学选修一教学案：第四章 第一节 改善大气质量 Word版含答案
第一节改善大气质量大气污染物及酸雨[自读教材·夯基础]1．大气污染物的组成及其危害(1)洁净的大气是由N 2、O 2、稀有气体、CO 2、少量水蒸气和其他微量杂质等组成的混合物。
(2)主要的大气污染物及其危害：大气污染物 主要成分危害颗粒物 大气中液体、固体状颗粒物，又称飘尘 加重呼吸道疾病，其他有害气体转化的催化剂 硫的氧化物 SO 2、SO 3 酸雨 氮的氧化物 NO 、NO 2(NO x )光化学烟雾、酸雨 碳的氧化物 CO 降低血液的输氧力量碳氢化合物 CH 4、C 2H 6等温室效应 氟氯代烷CFCl 3温室效应，破坏臭氧层2．酸雨 (1)酸雨的概念：正常雨水的pH 约为5.6，由于大气中的二氧化碳溶于雨水中所导致。
酸雨的pH 小于5.6，是由人为排放的硫氧化物和氮氧化物等酸性气体转化而成的。
(2)酸雨的形成原理： ①硫酸型：SO 2＋H 2OH 2SO 3，2H 2SO 3＋O 2=====催化剂2H 2SO 4。
②硝酸型：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 。
(3)我国酸雨类型：我国的酸雨主要以硫酸型酸雨为主，这是由我国以煤炭为主要的能源结构造成的。
[跟随名师·解疑难](1)干燥清洁空气的组成几乎是不变的，而受污染空气的组成是可变的。
(2)呈酸性的雨水并不肯定是酸雨，缘由是CO 2溶于水并与水反应生成H 2CO 3而使正常雨水也呈酸性，只有pH<5.6的雨水才称为酸雨。
(3)酸雨的主要危害：①酸雨会使湖泊的水质变酸，导致水生生物死亡； ②酸雨浸渍土壤，会使土壤变得贫瘠； ③长期的酸雨侵蚀会造成森林大面积死亡；④酸雨会加速建筑物、桥梁、工业设备、石材类文物，以及电信电缆等的腐蚀。
[剖析典例·探技法][例1] 我国农业因患病酸雨而造成的损失每年高达15多亿元，为了有效地把握酸雨，目前国务院已批准了《酸雨把握区和二氧化硫把握区划分方案》等法规。
《大气污染控制工程》教案-第一章
第一章概论第一节大气与大气污染一、大气的组成1。
大气与空气大气（atmosphere）：指环绕地球的全部空气的总和(The entire mass of air which surrounds the Earth)环境空气（ambient air）：指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气（Outdoor air to which people,plants，animals and structures are exposed）。
从自然科学角度来看,两者并没有实质性的差别。
但在环境科学中,为了便于说明问题,有时两个名词分别使用，一般对于室内和特指某个地方（车间，厂区等)，供给植物生存的气体，习惯上称为空气，对这类场所的空气污染用空气污染一词，并规定相应的质量标准和评价方法。
而对大区域或全球性的气流，常用大气以词，同时对区域性的空气污染称为大气污染，并有相应的质量标准和评价方法。
大气污染控制工程的研究内容和范围，基本上都是环境空气的污染与防治，而且更侧重于和人类关系最密切的近地层空气。
据研究，成年人平均每天需1公斤粮食和2公斤水，而对空气的需求则大的多，每天约13。
6公斤（合10m3），不仅如此，如果三者同时断绝供给，则引起死亡的首先是空气。
2。
大气的组成大气是由多种气混合组成、按其成分可以概括为三部分：干燥清洁的空气,水蒸汽和各种杂质。
干洁空气的主要成分是氮、氧、氩和二氧化碳气体，其含量占全部干洁空气的99。
996％（体积）；氖、氦、氪、甲烷等次要成分只占0.004％左右,如表1-1所示（2)。
由于空气的垂直运动、水平运动以及分子扩散，使不同高度、不同地区的大气得以交换和混合。
因而大气的组成比例直到90一100km的高度还基本保持不变.也就是说，在人类经常活动的范围内,任何地方干洁空气的物理性质是基本相同的.大气中的水蒸气含量平均不到0。
5％，而且随着时间、地点、气象条件等不同而有较大变化.其变化范围可达0.01％~4%。
环境化学-第二章大气环境化学
19
三、大气中的主要污染物
2、含氮化合物
（2）燃料燃烧过程中NOx的形成机理 I.燃料中的含氮化合物在燃烧过程中氧化生成NOx，即含氮 化合物+O2→NOx。 II.燃烧过程中空气中的N2在高温（>2100℃）条件下氧化生 成NOx。其机理为链反应机制：
O2(高温)→O+O (非常快) O+N2→NO+N (非常快) N+O2→NO+O (非常快) N+OH→NO+H (非常快) 2NO+O2→2NO2 (慢)
D、热层（电离层） thermosphere E、逸散层exosphere
平流层 （臭氧 层） 对流层
240 T(K) 280
20
0 160
对流 层顶
200
图 大气温度的垂直分布
7
第一节 大气的组成及其主要污染物 二、大气层的结构
1、对流层: 平均厚度12km，赤道16~18km，两极
8~10km，云雨主要发生层，夏季厚，冬季薄。
第二章 大气环境化学
第二节 大气中污染物的迁移
20
第二节 大气中污染物的迁移 一、辐射逆温层（Radiation inversion）
1、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：
dT dz
T——绝对温度，K； z —— 高度，m。 此式可以表征大气的温度层结（气温随垂直高度增加的分布规律）
21℃
30
高温暖气团倾向于从地表移动到低压的高处，移动 过程中，气团绝热膨胀并降温。如果气团中没有水汽凝结， 冷却速率为10℃/1000m，称为温度的干绝热递减率（rd）。
环境保护课件——第三讲 大气污染及其防治
(4) 碳氢化合物
指的是由碳、氢两种元素组成的各种有机物的 总称。大气受到碳氢化合物的污染，能使人的眼睛、 鼻子及呼吸道受刺激，并可能影响生理功能，其更 大危害还在于与氮氧化物共同引起光化学烟雾，危 害性也因此增强。大气中的碳氢化合物主要来自煤 和石油的燃烧，以及汽车尾气等。
(5) 卤族化合物
主要指卤代烃及卤化物等。随着人们生活质量 的提高，大量生产使用氟氯烃化合物作为制冷剂、 灭火剂或发泡剂，如CFCl3(氟利昂11)、CF2Cl2(氟 利昂12)等。这类物质在低层大气中一般比较稳定， 但一到高空中就会分解，产生氯原子而与加速臭氧 中的臭氧分解，导致“臭氧空洞”。
2、水汽
大气中的水汽含量随时间、地点、气象条件等不 同而有较大变化，在正常状态下其变化范围为 0.02%~6%。大气中的水汽含量虽然很少，但却导 致了各种复杂的天气现象，如云、雾、雨、雪、霜、 露等；同时，水汽又具有很强的吸收长波辐射的能 力，对地面起保温作用。
3、悬浮颗粒
大气中的悬浮微粒，除水汽凝结物如云、雾滴、 冰晶等，主要是大气尘埃和悬浮在大气中的其他杂 质，它在大气中的含量、种类和化学组成随时间和 地点变化。
大气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ染物的种类繁多，排放量大，污 染范围广，对人体健康的危害是多方面的， 如呼吸道疾病、中枢神经系统受损、癌症等。 大气污染对人体健康的影响与污染物的种类、 性质、暴露时间及个体敏感性有关。
1．大气污染与人体健康
大气污染物侵入人体的主要途径有直接呼吸道吸入， 附于食物或溶解于水，随饮食或饮水侵入，或接触和刺激皮 肤侵入。人每天吸入空气量极大，肺泡面积达50-70m2，且 布满毛细血管，在与外界进行气体交换，浓缩作用强，从呼 吸道侵入是主要途径，也危害最大。人的呼吸道富含水分， 对有些物质的粘附、溶解、吸收能力大，感受性强，因此， 大气污染对人体的影响，先在感觉上，随后生理出现可逆性 反应，进一步则可能出现急性危害症状。
环境化学 第二章 大气环境化学
大气中重要吸光物质的光离解
4 3
（1） O2和N2的光离解
2
1 O2键能493.8KJ/mol。相 应波长为243nm。在紫外区 lgε 0 120-240nm有吸收。
O2 + hν
λ < 240 nm
-1 -2
O· + O·
N2键能：939.4KJ/mol。 对应的波长为127nm。
-3
-4
HNO
3
h ν HO NO
2
2
HO CO CO
H
2
H O 2 M HO 2HO
2
M
(有CO存在时）
H 2O 2 O 2
产生过氧自由基和过氧化氢
(5) SO2对光的吸收
SO2的键能为545.1kJ/mol， 吸收光谱 中呈现三条吸收带，键能大，240 - 400 nm 的光不能使其离解，只能生成激发态：
思考题:
太阳的发射光谱 和地面测得的太阳光 谱是否相同?为什么?
3.3大气中重要自由基来源
自由基 由于在其电子壳层的外层有
一个不成对的电子，因而有很高的活 性，具有强氧化作用。如：
CH 3 C(O)H hv H 3 C HCO
由于高层大气十分稀薄，自由基的半 衰期可以是几分钟或更长时间。自由基参 加反应，每次反应的产物之一是自由基， 最后通过另一个自由基反应使链终止，如：
SO 2 h SO 2
*
240 400 nm
SO2*在污染大气中可参与许多光化学反应。
（ P73,图2－32）
(6) 甲醛的光离解
HCHO中H-CHO的键能为 356.5 kJ/mol， 它对 240 – 360 nm 范围内的光有吸收， 吸光后的光解反应为：
人教版 新教材 高中地理 第二章 地球上的大气 知识点总结
高中地理必修第一册第二章地球上的大气知识点总结第一节大气的组成和垂直分层大气的组成一、大气的组成1、组成：干洁空气+水汽和杂质（了解）2、干洁空气（掌握）⑴、概念：低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体⑵、干洁空气成分体积分数：N₂ 78%，O₂ 21%，0.93% 氩气，0.038% CO₂, 0.032% 杂气⑶、组成成分的作用①氧(O)：人类和其他生物维持生命活动所必需的物质；②氮(N)：地球上生物体的基本元素；③二氧化碳(CO₂)：绿色植物进行光合作用的基本原料；具有保温作用；④臭氧(O₂)：大量吸收紫外线,使大气增温，对生物具有保护作用。
3、水汽和杂质水的相变：水的三种状态之间的转化（了解）⑴、作用：①含量少，但在天气变化中扮演重要角色，产生云、雨、雾、雪等天气现象；②伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气温度；③杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。
⑵、降水的条件：①水汽②凝结核③温度（了解）二、人类活动与大气（了解）人类不合理的活动，正在不断的改变着大气的成分和含量。
1、体现：大量污染物的排放（工业废气和汽车尾气）和对森林的乱砍乱伐2、实例：①温室效应形成过程及其影响（掌握）化石燃料燃烧和植被砍伐-CO₂增多-气温上升-全球变暖-冰川融化-海平面上升-淹没沿海低地②臭氧空洞危害：使得大量的紫外线穿越大气层，进入近地面，严重威胁各种生物的生命安全。
臭氧空洞发生在南北两极或极地上空3、氧气含量对人体产生的影响（了解）适当的缺氧环境利于激发运动员的运动潜能，但含氧量太低会危害人体健康甚至危及生命。
大气的垂直分层（全部掌握）一、大气的垂直分层1、分层：对流层平流层高层大气2、分层依据：温度运动状况密度二、各垂直分层的的特点1、对流层⑴、范围：平均厚度：12Km，低纬度：17-18Km,中纬度：10-12Km，高纬度：8-9Km。
⑵、气温垂直变化：随高度升高而降低，顶部气温将至-60℃;对流层大约高度每升高1000米，气温降低6℃⑶、大气运动状况：上冷下热，对流运动显著⑷、密度气压：密度大、气压大⑸、水汽尘埃：集中了大气圈质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质，大气的污染物也集中于此层。
第一节大气的组成及其主要污染物
Ph:高度h时的大气压力；
Po地面大气压力；
g：重力加速度（981cm/s2）;
T:海平面绝对温度（k）；
R:气体常数（8.314×107尔格/mol·K）; h：海拔高度（cm）;
M:空气的平均摩尔质量（28.97g/mol）
上述方程两边取对数：
地面大气压力Po=1
三、大气中的主要污染物
•
几点说明:
地表大气平均压力1atm，相当于
1cm2地表承受的空气柱质量1034g；
大气质量随高度呈不均匀分布，主
要集中在下部。
大气层没有明确的边界，在北极，
800km的高空仍少量空气存在。一
般认为大气层的厚度约1000km，其
质量的75%存在于10km以下；99%
在30km以下；100km以上空气质量
气中去除。其中湿沉降是最主要的消除方式。
（2）燃料燃烧过程中NOx的形成机理
I.燃料中的含氮化合物在燃烧过程中氧化生成NOx，即含
氮化合物+O2→NOx。
II.燃烧过程中空气中的N2在高温（>2100℃）条件下氧化生
成NOx。其机理为链反应机制：
O2 → O + O
O + N2 → NO + N
N + O2 → NO + O
•
11、一个好的教师，是一个懂得心理 学和教 育学的 人。21. 6.3011:10:3411 :10Jun- 2130-J un-21
•
12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。11:10:3411:1 0:3411:10Wed nesday , June 30, 2021
环境化学 第二章 大气环境化学
0 160 200 240 280 K
8
大气温度的垂直分布
高度（km）3000
散逸层
（+ ）
500
400 热成层 300
（+ ）
200
100 越往上氧、氦等气体的原子态越多
90 中间层顶
80
电离层
紫外线的强烈照
射，N2和O2产生 不同程度的离解
度 高 k（ m）
70 中间层
60
对流层
16
2．平流层（Stratosphere）
范围：高度12~50km 特征： ① 温度随高度增加而上升, 温度大约为220~260K, 在
12~20km处温度基本不变。 ②由于高能电磁辐射比对流层强烈，所以光化学反应很
重要。 ③O3层即存在于此层下部，高度为15~35km处，其中
25km处浓度最高。
擦层边界层低层大气（1－2km）污染物 80
集中；自由层：自然现象对流层顶层：
水变冰，阻止氢的损失
60
X(km)
B、平流stratosphere
O2→O· + O · O · +O2→O3
O3→O · + O2 O3+ O · →2O2
40
吸收紫外线
C、中间层mesosphere
20
D、热层（电离层）thermosphere
1、要在江南地区顺利育苗，可采取哪些有效的措施？
夜间在秧田里灌水；人造烟雾的办法
2、温室内气温高于室外的原因是什么？ 温室内二氧化碳的浓度较高，水分充足，能更多的吸收红外线长波辐射， 保温效应好
3、农民在冬季采用塑料大棚发展农业，是对哪些自然条件进行改造？ 热量条件和水分条件