第二章大气环境(1)
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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）。
第三节 大气环境第1课时 大气的分层及受热过程
2、反射作用 、 3、散射作用 、
云层、 云层、尘埃 特点： 特点：无选择性
空气分子和微小尘埃 特点： 特点：具有选择性 蓝紫光最 波长较短的蓝紫光最 思考： 思考： 晴朗的天空为什么呈蔚蓝色？ 易被散射。 晴朗的天空为什么呈蔚蓝色？ 易被散射。
（一）大气对太阳辐射的削弱作用
思考：
1.太阳辐射根据波长共分为哪几个波段？ 2.太阳辐射最强部分的波长集中在哪个光区？
在寒冬，为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用？ 3．在寒冬，为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用？ （人造烟幕能增强大气逆辐射，减少夜晚地面辐 人造烟幕能增强大气逆辐射， 增强大气逆辐射 保温作用， 射损失的热量，对地面起到保温作用 射损失的热量，对地面起到保温作用，所以可防 御霜冻） 御霜冻）
思考： 思考：
１．夏季天空多云时，白天气温不会太高；多云 夏季天空多云时，白天气温不会太高； 的夜晚通常比晴朗的夜晚温暖些云， 白天多云，对太阳 辐射的反射作用强。 辐射的反射作用强。
夜晚多云， 夜晚多云，大气逆 辐射作用强。 辐射作用强。
在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？ 2．在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？ 因为晴朗的夜晚，天空少云或无云， （因为晴朗的夜晚，天空少云或无云，大气逆辐 射弱，地面辐射的热量散失多 热量散失多， 射弱，地面辐射的热量散失多，所以晚秋或寒冬 晴朗的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻） 晴朗的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻）
普通高中地理课程标准 实验教科书 湘教版《地理Ⅰ》第二章
一、大气的组成
B 水汽
固体杂质
干 洁 空 气 A O2
其它
N2 78%
C
低层大气的组成
干洁空气的组成
二、大气的垂直分层
环境化学第二章大气环境化学
NO、NO2，通式NOx
4）燃料燃烧过程中NOx形成机理
含氮化合物＋O2
NOx
N2在高温下（>2000℃）
O2 O·＋ O· N2 ＋ O· NO ＋ N·
O2 ＋ N· NO ＋ O· 结·O论H：＋燃N烧·过程中NO排＋放的H氮·氧化物主要为NO
以上快 (占N9O0%＋以1上／)2，O其2 次才N为ON2O2（仅占10%左慢右）
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。
CO2（0.0314%） ＞99.9% 2）稀有气体（H2、CH4、SO2、NH3、CO、O3等）
<0.1% 3）水（正常范围 1-3%）
（二）大气组分的停留时间
1、停留时间
某种组分在大气中存在的平均时间，用τ表示
假定大气中某种组分的总量为M，那么其速率变化可表示为： dM／dt=P+I-R-O
P为该物质的总质量生成速率； I 为该物质的总质量流入速率； 总的输入速率 R为该物质的总质量去除速率； O为该物质的总质量流出速率； 总的输出速率
CO (73－185)、 H2O (10)、 SO2 (2) 、NOx (10)
（三）大气组分浓度表示法
1、体积浓度表示法：一百万体积的空气中所 含污染物的体积数-ppm， ppb ，ppt 表示为10-6，10-9，10-12
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：
大气运动1——大气环境与大气受热
影响地面辐射强弱的因素（c）
影响地面辐射的因素
纬度因素 下垫面因素 气象因素（天气） 日照时间（季节、天气、纬度、地势等）
现象
高处不胜寒/山寺桃花始盛开…… 多云天气昼夜温差比晴天小 秋冬霜冻出现在晴夜/“十雾九晴” 青藏高原是我国太阳辐射最强的地区
大气热力作用原理的应用 解释
大气热力作用原理的应用
2.2大气的保温作用
太阳暖大地 大地暖大气 大气还大地
太阳辐射
部分到达地面 地面升温
大气逆辐射 地面辐射 大气辐射
削弱作用
保温作用
2、大气的保温作用（b）
大气逆辐射
温室效应 （P46）
2.2大气的保温作用
P45活动
2.2大气的保温作用
1、读图2-24、2-25，为什么地球表面的昼夜温差不如月球表面大？
青藏高原是我国太阳辐射最强的地区
海拔高，空气稀薄+晴日多，日照时间长 →大气对太阳削弱作用弱，到达地面太阳辐射强
作业
作业本P30-P31 第1题—第13题 星期二19:30交至高一（9）班
却说孔明令高翔佯作运粮，驱驾木牛流马，往来于上 方谷内；夏侯惠等不时截杀，半月之间，连胜数阵。司马 懿见蜀兵屡败，心中欢喜。一日，又擒到蜀兵数十人。懿 唤至帐下问曰：“孔明今在何处？”众告曰：“诸葛丞相 不在祁山，在上方谷西十里下营安住。今每日运粮屯于上 方谷。”懿备细问了，即将众人放去；乃唤诸将分付曰： “孔明今不在祁山，在上方谷安营。汝等于明日，可一齐 并力攻取祁山大寨。吾自引兵来接应。”众将领命，各各 准备出战。……且说孔明正在山上，望见魏兵或三五千一 行，或一二千一行，队伍纷纷，前后顾盼，料必来取祁山 大寨，乃密传令众将：“若司马懿自来，汝等便往劫魏寨， 夺了渭南。”众将各各听令。
大气环境化学
1.数据科学技能和熟练程度 在上表中列出的这25项技能，反映了通常与数据科学家相关的技能集
合。在进行针对数据科学家的调查中，调查者要求数据专业人员指出他们 在25项不同数据科学技能上的熟练程度。
这项研究数据基于620名被访的数据专业人士，具备某种技能的百分比 反映了指出他在该技能上至少中等熟练程度的被访问者比例职位角色，即： 商业经理 = 250；开发人员 = 222；创意人员 = 221；研究人员 = 353。
大气的升温过程
太
阳
辐
射
地
大气吸收
大 气
面
辐
吸
射
收
地面增温 “太阳暖大地”
射向地面 地面
射向宇宙空 间 大气上界
大 气 吸 收
“大地暖大气”
• 气温垂直递减率对大气污染的影响
气温垂直递减率的大小直接影响大气的稳定性， 并进而影响到污染物的扩散：
当Г>0时，大气不稳定，有利于污染物的扩散， 减轻大气污染对地面层的影响；
数据科学
（3）创意人员： 统计 – 沟通（87%） 技术 – 处理结构化数据（79%） 商业 – 项目管理（77%） 统计 – 数据挖掘和可视化工具（77%） 数学&建模 – 数学（75%） 商业 – 产品设计和开发（68%） 统计 – 科学/科学方法（68%） 统计 – 数据管理（67%） 统计 – 统计学和统计建模（63%） 商业 – 商业开发（58%）
地理因素 地形和地貌的影响 山谷风 海陆风 城市热岛效应
其他因素 污染物的性质和成分
白天的海风
夜晚的陆风
第二节 大气污染及其 影响和危害
• 一、大气污染和大气污染物
•
大气污染的定义
起源于对有害影响的观察，即是指由于人类活动或自然过 程，改变了大气层中某些原有成分或增加了某些有毒有害物质， 致使大气质量恶化，影响原来有利的生态平衡体系，严重威胁 着人体健康和正常工农业生产，对建筑物和设备财产等造成损 坏，这种现象称为大气污染，也称空气污染。
合。在进行针对数据科学家的调查中，调查者要求数据专业人员指出他们 在25项不同数据科学技能上的熟练程度。
这项研究数据基于620名被访的数据专业人士，具备某种技能的百分比 反映了指出他在该技能上至少中等熟练程度的被访问者比例职位角色，即： 商业经理 = 250；开发人员 = 222；创意人员 = 221；研究人员 = 353。
大气的升温过程
太
阳
辐
射
地
大气吸收
大 气
面
辐
吸
射
收
地面增温 “太阳暖大地”
射向地面 地面
射向宇宙空 间 大气上界
大 气 吸 收
“大地暖大气”
• 气温垂直递减率对大气污染的影响
气温垂直递减率的大小直接影响大气的稳定性， 并进而影响到污染物的扩散：
当Г>0时，大气不稳定，有利于污染物的扩散， 减轻大气污染对地面层的影响；
数据科学
（3）创意人员： 统计 – 沟通（87%） 技术 – 处理结构化数据（79%） 商业 – 项目管理（77%） 统计 – 数据挖掘和可视化工具（77%） 数学&建模 – 数学（75%） 商业 – 产品设计和开发（68%） 统计 – 科学/科学方法（68%） 统计 – 数据管理（67%） 统计 – 统计学和统计建模（63%） 商业 – 商业开发（58%）
地理因素 地形和地貌的影响 山谷风 海陆风 城市热岛效应
其他因素 污染物的性质和成分
白天的海风
夜晚的陆风
第二节 大气污染及其 影响和危害
• 一、大气污染和大气污染物
•
大气污染的定义
起源于对有害影响的观察，即是指由于人类活动或自然过 程，改变了大气层中某些原有成分或增加了某些有毒有害物质， 致使大气质量恶化，影响原来有利的生态平衡体系，严重威胁 着人体健康和正常工农业生产，对建筑物和设备财产等造成损 坏，这种现象称为大气污染，也称空气污染。
环境化学_戴树桂版_第二版_课件_2第二章1节
800km的地方
(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电子，又称电
离层，可以反射无线电波
9
10
5、逸散层(Stratopause )
（1） 800km以上高空 （2） 空气稀薄，密度几乎与太空相同 （3） 空气分子受地球引力极小，所以 气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去
19km，两极8-9km，云雨主要发生层，夏季厚， 冬季薄。
特点:（1）气温随高度升高而降低。
（2）空气密度大。 （3）天气复杂多变。 （4）对流层下部湍流。
5
6
2、平流层(Stratosphere ):对流层顶到约50km的地
方
特点：
（1） 空气基本无对流，平流运动占显著优势。 （2） 空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，很少 有天气现象，透明度极高。 （3） 在15-35km的范围内（平流层上层），厚度约 20km的臭氧层。
d
故rd= C g p = 99 .5 .9 8 J m 6 k 1 2 K s 1 g 9.5 9 9 N .8 m 6 2 m 1 K s 1 = k 09 .9g .85 9 k K9 /.8 16 g m 02 m 0 2 m ms 1 K k s 1g （1N=1kg m s-2,1J=1N m）
一、大气垂直分层 二、基本气象要素 三、气块的绝热过程和干绝热递减率 四、大气稳定度 五、逆温 六、局地环流对污染物扩散的影响 七、大气化学组分介绍
4
一、大气垂直分层:
1962,WMO, 对流层、平流层、中间层、热成层、逸散 层。
) 1 、 对 流 层 (Troposphere : 平 均 厚 度 12km, 赤 道
必修一第二章第3节大气环境——大气运动和全球性的大气环流
年级高一学科地理版本湘教版内容标题大气运动和全球性的大气环流编稿老师王希军【本讲教育信息】一、教学内容：大气运动和全球性的大气环流二、教学重点、难点：（1）热力环流、大气的水平运动——风（2）三圈环流的形成及图示、季风环流的形成三. 教学过程：2. 3 大气的运动大气运动的能量来源：太阳辐射大气运动的根本原因：各纬度获得的太阳辐射能不均匀，造成高低纬间的温度差异。
例题：1. 形成风的直接原因是（）A. 地球引力B. 太阳辐射能C. 水平气压梯度力D. 地转偏向力【解析】水平气压梯度力是大气产生水平运动的原动力，是形成风的直接原因。
【答案】 C2. 地区间的冷热不均，首先引起大气的（）A. 上升或下沉的垂直运动B. 上升运动C. 下沉运动D. 水平运动【解析】地区间的冷热不均，引起空气的上升或下沉的垂直运动。
导致同一水平面上气压的差异，然后产生空气的水平运动。
【答案】A一、热力环流（一）概念：由于地面冷热不均而形成的空气环流。
是大气运动的一种最简单的形式。
（二）形成过程：（教材33页图2.8）（图一）（图二）（图三）垂直气流近地面气压高空气压水平气流受热（A）上升低压高压高压低压冷却（B、C）下沉高压低压例题：1. （综合题）读“冷热不均引起的大气运动示意图”（图2—15），回答：（1）图中方框内是低压还是高压，用“高”或“低”填在图中。
（2）从空气的垂直运动来看：热的地区空气，冷的地区空气。
（3）从水平方向看：空气从气压流向气压。
（4）乙图的空气环流是因引起的，因此称为环流。
【解析】A地受热多，近地面空气膨胀上升，到上空积聚起来，使上空的空气密度增大，形成高气压；B、C两地受热少，空气冷却收缩下沉，上空的空气密度减小，形成低气压。
在近地面，A地空气上升后向外流出，使A地近地面空气密度减小，形成低气压；B、C两地因有下沉气流，近地面空气密度增大，形成高气压。
在水平方向上，空气由高压区流向低压区，形成热力环流。
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
高中地理必修一第二章第三节《大气环境》
（赤道地区空气对流旺盛，多云雨，云量多，大气的 反射作用强的原故）
四、大气对地面的保温作用
太
阳
辐
射
地
大气吸收
大 气
面
辐
吸
射
射向宇宙空 间
大气上界
大 气 吸 收
收
地面增温 “太阳暖大地”
射向地面 地面
“大气还大地”
“大地暖大气”
▲地球是通过什么方式释放热量的？ 地面辐射和大气辐射
▲什么是地面辐射，大气（逆）辐射，波长有什
小结：
大气的热力作用
大气对太阳辐射的削弱作用 大气的保温效应
吸收作用 反射作用
削弱作用
散射作用
保温效应
直接
太阳辐射 热源 地面 大气逆辐射 大气
宇 宙 空
直接 间
地面辐射
热源
二.大气的热力作用对地球生态系统的重要性：
①大气的热力作用，减少了气温日较差 ②大气的保温室效应，形成了适宜生命的温度条件
么特点？为什么说地面是大气的直接热源？影响 地面辐射的主要因素有哪些？
地面辐射——地球表面在吸收太阳辐射的同时，又以电磁波 的形式向地表之外释放能量的方式，称为地面辐射。
大气辐射——大气以电磁波的形式向大气之外释放能量的方 式，称为大气辐射大气辐射有2个方向，人们将指向地面的这 部分大气辐射，称为大气逆辐射。由于地面和大气的平均温 度远比太阳要低，所以其辐射中最强的部分是红外线，可认 为是长波辐射。大气（主要是二氧化碳、水汽）能强烈吸收 长波辐射，所以说地面是大气的直接热源，太阳辐射是大气 的根本热源。影响地面辐射的主要因素有：1.纬度因素(太阳 高度的纬度分布不均)2.下垫面因素：3.其他因素：气象因素
是 很好的例证； 2、近百年来深圳市的日照
四、大气对地面的保温作用
太
阳
辐
射
地
大气吸收
大 气
面
辐
吸
射
射向宇宙空 间
大气上界
大 气 吸 收
收
地面增温 “太阳暖大地”
射向地面 地面
“大气还大地”
“大地暖大气”
▲地球是通过什么方式释放热量的？ 地面辐射和大气辐射
▲什么是地面辐射，大气（逆）辐射，波长有什
小结：
大气的热力作用
大气对太阳辐射的削弱作用 大气的保温效应
吸收作用 反射作用
削弱作用
散射作用
保温效应
直接
太阳辐射 热源 地面 大气逆辐射 大气
宇 宙 空
直接 间
地面辐射
热源
二.大气的热力作用对地球生态系统的重要性：
①大气的热力作用，减少了气温日较差 ②大气的保温室效应，形成了适宜生命的温度条件
么特点？为什么说地面是大气的直接热源？影响 地面辐射的主要因素有哪些？
地面辐射——地球表面在吸收太阳辐射的同时，又以电磁波 的形式向地表之外释放能量的方式，称为地面辐射。
大气辐射——大气以电磁波的形式向大气之外释放能量的方 式，称为大气辐射大气辐射有2个方向，人们将指向地面的这 部分大气辐射，称为大气逆辐射。由于地面和大气的平均温 度远比太阳要低，所以其辐射中最强的部分是红外线，可认 为是长波辐射。大气（主要是二氧化碳、水汽）能强烈吸收 长波辐射，所以说地面是大气的直接热源，太阳辐射是大气 的根本热源。影响地面辐射的主要因素有：1.纬度因素(太阳 高度的纬度分布不均)2.下垫面因素：3.其他因素：气象因素
是 很好的例证； 2、近百年来深圳市的日照
2021高考浙江(选考)地理一轮复习讲义： 第2章 第3讲 大气环境(一)——对流层大气的受热过程与
第3讲 大气环境(一)——对流层 大气的受热过程与大气运动考点一| 对流层大气的受热过程1．大气的组成低层大气(⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧干洁空气⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 氮：生物体内蛋白质的重要组成局部氧：人类和一切生物维持生命活动必需的物质其他气体⎩⎪⎨⎪⎧二氧化碳：绿色植物光合作用的原料；调节地表温度臭氧：吸收紫外线，被誉为“地球生 命的保护伞〞水汽、固体杂质：成云致雨的必要条件2．大气的垂直分层(1)依据温度、密度和大气运动状况，将大气自下而上依次划分为对流层、平流层和高层大气。
(2)大气的垂直分层、特点及其形成原因如下表： 层次主要特点原因高层 大气 存在假设干电离层，能反射电磁波，对无线电通信有重要作用 太阳紫外线和宇宙射线作用平 流气温随高度升高而升高 臭氧吸收紫外线 大气以水平运动为主上热下冷3．对流层大气的受热过程(1)两大过程①地面的增温：大局部太阳辐射透过大气射到地面，使地面增温。
②大气的增温：主要以大气逆辐射的形式向大气传递热量。
(2)大气对太阳辐射的削弱作用①表现形式：a选择性吸收、散射和b反射。
②削弱强度：对流层大气根本上不能直接吸收太阳辐射的能量。
①地面辐射：红外线长波辐射，是对流层大气主要的、直接的能量来源。
②大气辐射：红外线长波辐射，其中的逆辐射会使地面增温。
(4)影响地面获得太阳辐射大小的主要因素①纬度因素：由于不同纬度地区的年平均正午太阳高度不同，导致太阳辐射经过大气的路程长短、太阳光线照射地面的角度不同，使地面获得太阳辐射能量由低纬度向两极高纬度递减。
②下垫面因素：下垫面的状况不同，吸收和反射的太阳辐射比例也不同。
一般而言，陆地的反射率高，而海洋的反射率较低。
③其他因素：其中气象因素的影响最大。
同纬度地区，晴天越多的地方，大气对太阳辐射削弱就越弱，地面获得的太阳辐射就越多。
1．霜冻往往出现于深秋至第二年早春晴朗的夜晚，因为此时()A．地面辐射强，地表降温慢B．空气中水汽多，地表降温快C．大气逆辐射弱，地表降温快D．大气保温作用强，地表降温慢C[此题考察大气热力作用的判断。
第二章 大气环境与健康
Biblioteka 2.1.1 粒子状态污染物
• 是指分散在空气中的微小液体和固体颗粒，粒径 多在0.01—100μm 之间。 • 根据其沉降特性，可分为降尘和可吸入颗粒物。 • 空气动力学当量直径>10μm的颗粒物，能较快沉 降到地面上，称其为降尘； • 空气动力学当量直径≤10μm的颗粒物(PM10)可长 期漂浮在空气中，称其为可吸入颗粒物，又称为 所溶胶。
三、大气污染
• 自然过程包括火山活动、森林火灾、海啸等等， 这些过程会造成一定的大气污染现象。 • 而人类活动则持续地产生大气污染。 • 由于人类活动日趋剧烈，城市范围不断扩展，使 得向空气中排放的污染物不仅数量越来越大，而 且越来越集中，目前全世界每年排放的有毒气体 量在6亿吨以上。
三、大气污染
2.1.3 气体状态污染物
• • • • • • 总体上可分为五大类： 以二氧化硫为主体的含硫化合物 以一氧化氮和二氧化氮为主体的含氮化合物 碳氧化合物 有机化合物 卤素化合物
2.1.3.1以二氧化硫为主体的含硫化合物
• 主要来自化石燃料的燃烧过程 • 以及硫化矿石的熔烧、冶炼等热过程。 • 行业：火电厂，铁、铜、铅、锌冶炼厂，硫酸厂、 炼油厂
1.1.2 平流层
• 高度为53km，特点是大气温度稳定，没有空气对 流，集中了大部分臭氧，污染物的停留时间很长。
1.2 主要气象要素
1. 风 2. 湍流 3. 大气稳定度
三、大气污染
• 大气污染系指由于人类活动或自然过程引起某些 物质进入了大气，达到了足够的浓度，延续了足 够时间，并因此造成了对人体的舒适、健康和福 利的危害或对生态环境造成了破坏。
2.1.3.4 有机化合物
• 进入大气中的挥发性有机化合物(VOCs)，一般是C1C10化合物，除含有碳和氢原子外，通常还含有氧、 氮和硫原子。 • 其中的多环芳烃类(PAH)对人体健康危害很大，特别 是苯并(a)芘(B(a)P)是强致癌物质。 • VOCs是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酸硝酸酯(PAN)的 主要贡献者，也是温室效应的贡献者。 • 主要来自机动车和燃料燃烧排放以及石油冶炼和有机 化工生产。
• 是指分散在空气中的微小液体和固体颗粒，粒径 多在0.01—100μm 之间。 • 根据其沉降特性，可分为降尘和可吸入颗粒物。 • 空气动力学当量直径>10μm的颗粒物，能较快沉 降到地面上，称其为降尘； • 空气动力学当量直径≤10μm的颗粒物(PM10)可长 期漂浮在空气中，称其为可吸入颗粒物，又称为 所溶胶。
三、大气污染
• 自然过程包括火山活动、森林火灾、海啸等等， 这些过程会造成一定的大气污染现象。 • 而人类活动则持续地产生大气污染。 • 由于人类活动日趋剧烈，城市范围不断扩展，使 得向空气中排放的污染物不仅数量越来越大，而 且越来越集中，目前全世界每年排放的有毒气体 量在6亿吨以上。
三、大气污染
2.1.3 气体状态污染物
• • • • • • 总体上可分为五大类： 以二氧化硫为主体的含硫化合物 以一氧化氮和二氧化氮为主体的含氮化合物 碳氧化合物 有机化合物 卤素化合物
2.1.3.1以二氧化硫为主体的含硫化合物
• 主要来自化石燃料的燃烧过程 • 以及硫化矿石的熔烧、冶炼等热过程。 • 行业：火电厂，铁、铜、铅、锌冶炼厂，硫酸厂、 炼油厂
1.1.2 平流层
• 高度为53km，特点是大气温度稳定，没有空气对 流，集中了大部分臭氧，污染物的停留时间很长。
1.2 主要气象要素
1. 风 2. 湍流 3. 大气稳定度
三、大气污染
• 大气污染系指由于人类活动或自然过程引起某些 物质进入了大气，达到了足够的浓度，延续了足 够时间，并因此造成了对人体的舒适、健康和福 利的危害或对生态环境造成了破坏。
2.1.3.4 有机化合物
• 进入大气中的挥发性有机化合物(VOCs)，一般是C1C10化合物，除含有碳和氢原子外，通常还含有氧、 氮和硫原子。 • 其中的多环芳烃类(PAH)对人体健康危害很大，特别 是苯并(a)芘(B(a)P)是强致癌物质。 • VOCs是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酸硝酸酯(PAN)的 主要贡献者，也是温室效应的贡献者。 • 主要来自机动车和燃料燃烧排放以及石油冶炼和有机 化工生产。
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机体缺氧
来源
CH4的转化
天然源
CO
海水中CO的挥发、植物排放、叶绿素光解、森林火灾、
农业废物焚烧
人为源：不完全燃烧（汽车尾气为主80%）
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(4) 碳的氧化物
CO 无毒气体 CO2 引起温室效应
来源
海洋脱气
天然源 CH4的转化
CO2
动植物呼吸
人为源：矿物燃料的燃烧
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(1) 气溶胶(aerosol)状态污染物 总悬浮颗粒物（total suspended particles;TSP） 飘尘(floating dust) 降尘(falling dust) 可吸入粒子(inhalable particle; IP)
PM10
式(1)为初级
过程
式(2)和式(3)
M
为次级过程。
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
一、大气光化学特性 二、硫氧化物在大气中的光化学转化 三、氮氧化物在大气中的光化学转化 四、大气污染“光化学烟雾”的形成
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
二、硫氧化物在大气中的化学转化
第二章大气环境(1)
大气污染化学问题包括哪些？
光化学烟雾 酸雨
臭氧层的变化
气体硫化物污染 氮的氧化物污染
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
一、大气光化学特性 二、硫氧化物在大气中的光化学转化 三、氮氧化物在大气中的光化学转化 四、大气污染“光化学烟雾”的形成
第二章大气环境(1)
向大气排放的污染物
烟尘、SO2、NOx、CO
烟尘、CO、CO2、氧化铁、粉尘、锰尘 烟尘、 CO、CO2、H2S、酚、苯、萘、烃类 烟尘（含有各种金属如铅、锌、铜等）、SO2、汞
CO2、H2S、氧化物、NOx、氯化物、烃类 烟尘、 NOx、CO、氮、硫酸气溶胶 烟尘、HF、硫酸气溶胶
SO2、NOx、CO、NH3、硫酸气溶胶 Cl2、HCl 烟尘、硫化氢、CS2、甲醇、丙酮
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(3) 氮的氧化物
NO和NO2 来源 危害
燃料燃烧过程 形成酸雨 生产过程 生NO物2具源有腐蚀性和生理刺激作用 形成光化学烟雾的主要物质之一
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(4) 碳的氧化物 CO CO2
无色无嗅的有毒气体，化学性 质稳定。
目前，全球每年向大气排放的CO2约为240×108t，至 2050年，将增至700×108t。 美国为CO2排放量的第一大国，占全球总量的23%，中 国次之，占13%。
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(5) 碳氢化合物 CH4
NMHC(non-methane hydrocarbon)
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
• 人为污染源
燃料燃烧 工业生产过程
燃料的 组成成分
第二章大气环境(1)
工业部门 电力 治金
化工
企业名称
火力发电厂
钢铁厂 炼焦厂 有色金属
石油化工厂 氮肥厂 磷肥厂 硫酸厂 氯碱厂 化学纤维厂 农药厂 冰晶石厂 合成橡胶厂
机械 轻工 建材
机械加工 仪表厂 造纸厂 玻璃厂 水泥厂
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
2 可吸收光子的物质和非吸收光子的物质
① 吸光物质：O2、O3、NO2、SO2、酮、醛类化合 物、硝基化合物等物质。
② 非吸光物质：N2、水蒸气、CO、CO2、NO、 SO3和硫酸、烃类化合物、醇类化合物、有机酸 类化合物等物质。
表2-8
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
• 光化学反应过程
初级过程
光离解 过程
直接 反应
光化学 过程
辐射跃迁
无辐射 跃迁
光物理 过程
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
• 光化学反应过程
次级过程：指在初级过程中的反应物、生成物之 间进一步发生的反应。
举例：大气中氯化氢的光化学反应过程
§2.2 大气污染和污染物
一、大气污染的发生
2 大气污染的发生
输入 > 输出
由人类活动造成的 大气污染已成为全球性的环境问题
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
二、大气污染物的来源
1 大气污染源的概念 • 大气污染源是指向大气环境排放有害物质或对大
气环境产生有害影响的场所、设备和装置。 2 大气污染源的分类
天然污染源 按来源
人为污染源
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
• 天然污染源
火
SO2、H2S、CO2、CO、HF及 火山灰等颗粒物
山
喷
发
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
• 天然污染源
火山喷发 森林火灾 自然尘 森林植物释放 海浪飞沫
CO2、CO、 SO2、NO2、HC等
（一）二氧化硫的氧化作用 1 光化学氧化 2 催化氧化 （二）硫酸气溶胶的形成过程 1 物理过程 2 化学过程
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
（一）二氧化硫的氧化作用
1 光化学氧化 (1) 直接光氧化 • 初级反应：
不稳定
（单重态）
（三重态）
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
第二章大气环境(1)2Fra bibliotek20/12/10
第二章大气环境(1)
研究环境污染问题的主线索
溯源
污染源
污染物
污染物在环境 中的迁移、转 化、扩散规律
控制和管理 措施和对策
环境
第二章大气环境(1)
§2 大气环境
§2.1 大气的结构与组成 §2.2 大气污染和污染物 §2.3 大气环境中污染物的化学转化 §2.4 大气中污染物的扩散 §2.5 大气污染综合防治与管理
害。 比较还原型和氧化型烟雾。 室内空气污染物主要包括哪些？
第二章大气环境(1)
Next？
大气环境中污染物的化学转化 大气环境中污染物的扩散
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
• 大气污染物“化学转化”的概念
✓ 概念 ① 条件 ——污染物自身的物理化学性质和其他条件 ② 反应物 ——污染物之间，污染物与空气 ③ 反应的结果 ——形成新的二次污染物 ✓ 包括光化学过程和热化学过程 ✓ 均相反应和非均相反应
甲烷、砷、醇、氯、农药
HF
丁二烯、苯乙烯、乙烯、异丁烯、戌二烯、丙烯、二氯乙烷、 二氯乙醚、乙硫烷、氯化钾
烟尘
氯、氰化物、铬酸
烟尘、硫酸、硫化氢 烟尘 烟尘、水泥尘
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
• 人为污染源
燃料燃烧 工业生产过程 交通运输过程
一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、含 氧有机化合物、硫氧化物和铅的化合物
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
3 大气污染类型
根 据 污 染 物 性 质
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
3 大气污染类型 根据燃料性质和大气污染物的组分 (1) 煤炭型 (2) 石油型 (3) 混合型 (4) 特殊型
第二章大气环境(1)
课后思考题
比较一次污染物和二次污染物的异同。 查阅有关资料，了解大气中主要的污染物及其危
一、大气污染的发生 二、大气污染物的来源 三、大气污染物及大气污染类型
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
一、大气污染的发生
1 大气污染的概念 • 大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的
程度，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展， 对人体、生态和材料造成危害的现象。
第二章大气环境(1)
1. 对流层(Troposphere) • 特点 ① 气温随高度升高而递减 ② 密度大，集中了大气3/4的质量和几乎全部的水
汽 ③ 下垫面的影响 大气边界层(atmospheric boundary layer, ABL) 自由大气层
第二章大气环境(1)
§2.1 大气的结构与组成
一、大气的结构
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
3 光化学反应
• 原子、分子、自由基或离子吸收光子而发生的反 应，称为光化学反应。
自由基：
① 自由基在其电子壳层的外层有一个不成对的电子， 因而具有很高的活性，具有强氧化作用。
② 大气中存在的重要自由基有OH、HO2、R、RO和 RO2等。
③ 来源
第二章大气环境(1)
含氮化合物 碳的氧化物
碳氢化合物 （碳氢氧化合物）
一次污染物 SO2、H2S NO、NH3 CO、CO2
C1－C5Hn化合物
二次污染物 SO3、H2SO4、MSO4 NO2、HNO3、MNO3
醛、酮、PAN
含卤素化合物 颗粒物
HF、HCl、ClFC3 重金属元素、多环芳烃
H2SO4、SO42-、NO3-
危来害源
人为源：化学工业
危害
包括HF、SiF4、H2SiF6、F2等。 来源：使用萤石、冰晶石、磷矿石和氟化氢的企业，
燃煤量较大的工业。
危害：HF和氟污染
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
三、大气污染物及大气污染类型
3 大气污染类型 • 两个决定性的条件 能源的性质和污染物的化学反应特性 气象条件，如阳光、风、湿度、温度等
来源
CH4的转化
天然源
CO
海水中CO的挥发、植物排放、叶绿素光解、森林火灾、
农业废物焚烧
人为源：不完全燃烧（汽车尾气为主80%）
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(4) 碳的氧化物
CO 无毒气体 CO2 引起温室效应
来源
海洋脱气
天然源 CH4的转化
CO2
动植物呼吸
人为源：矿物燃料的燃烧
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(1) 气溶胶(aerosol)状态污染物 总悬浮颗粒物（total suspended particles;TSP） 飘尘(floating dust) 降尘(falling dust) 可吸入粒子(inhalable particle; IP)
PM10
式(1)为初级
过程
式(2)和式(3)
M
为次级过程。
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
一、大气光化学特性 二、硫氧化物在大气中的光化学转化 三、氮氧化物在大气中的光化学转化 四、大气污染“光化学烟雾”的形成
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
二、硫氧化物在大气中的化学转化
第二章大气环境(1)
大气污染化学问题包括哪些？
光化学烟雾 酸雨
臭氧层的变化
气体硫化物污染 氮的氧化物污染
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
一、大气光化学特性 二、硫氧化物在大气中的光化学转化 三、氮氧化物在大气中的光化学转化 四、大气污染“光化学烟雾”的形成
第二章大气环境(1)
向大气排放的污染物
烟尘、SO2、NOx、CO
烟尘、CO、CO2、氧化铁、粉尘、锰尘 烟尘、 CO、CO2、H2S、酚、苯、萘、烃类 烟尘（含有各种金属如铅、锌、铜等）、SO2、汞
CO2、H2S、氧化物、NOx、氯化物、烃类 烟尘、 NOx、CO、氮、硫酸气溶胶 烟尘、HF、硫酸气溶胶
SO2、NOx、CO、NH3、硫酸气溶胶 Cl2、HCl 烟尘、硫化氢、CS2、甲醇、丙酮
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(3) 氮的氧化物
NO和NO2 来源 危害
燃料燃烧过程 形成酸雨 生产过程 生NO物2具源有腐蚀性和生理刺激作用 形成光化学烟雾的主要物质之一
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(4) 碳的氧化物 CO CO2
无色无嗅的有毒气体，化学性 质稳定。
目前，全球每年向大气排放的CO2约为240×108t，至 2050年，将增至700×108t。 美国为CO2排放量的第一大国，占全球总量的23%，中 国次之，占13%。
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(5) 碳氢化合物 CH4
NMHC(non-methane hydrocarbon)
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
• 人为污染源
燃料燃烧 工业生产过程
燃料的 组成成分
第二章大气环境(1)
工业部门 电力 治金
化工
企业名称
火力发电厂
钢铁厂 炼焦厂 有色金属
石油化工厂 氮肥厂 磷肥厂 硫酸厂 氯碱厂 化学纤维厂 农药厂 冰晶石厂 合成橡胶厂
机械 轻工 建材
机械加工 仪表厂 造纸厂 玻璃厂 水泥厂
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
2 可吸收光子的物质和非吸收光子的物质
① 吸光物质：O2、O3、NO2、SO2、酮、醛类化合 物、硝基化合物等物质。
② 非吸光物质：N2、水蒸气、CO、CO2、NO、 SO3和硫酸、烃类化合物、醇类化合物、有机酸 类化合物等物质。
表2-8
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
• 光化学反应过程
初级过程
光离解 过程
直接 反应
光化学 过程
辐射跃迁
无辐射 跃迁
光物理 过程
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
• 光化学反应过程
次级过程：指在初级过程中的反应物、生成物之 间进一步发生的反应。
举例：大气中氯化氢的光化学反应过程
§2.2 大气污染和污染物
一、大气污染的发生
2 大气污染的发生
输入 > 输出
由人类活动造成的 大气污染已成为全球性的环境问题
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
二、大气污染物的来源
1 大气污染源的概念 • 大气污染源是指向大气环境排放有害物质或对大
气环境产生有害影响的场所、设备和装置。 2 大气污染源的分类
天然污染源 按来源
人为污染源
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
• 天然污染源
火
SO2、H2S、CO2、CO、HF及 火山灰等颗粒物
山
喷
发
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
• 天然污染源
火山喷发 森林火灾 自然尘 森林植物释放 海浪飞沫
CO2、CO、 SO2、NO2、HC等
（一）二氧化硫的氧化作用 1 光化学氧化 2 催化氧化 （二）硫酸气溶胶的形成过程 1 物理过程 2 化学过程
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
（一）二氧化硫的氧化作用
1 光化学氧化 (1) 直接光氧化 • 初级反应：
不稳定
（单重态）
（三重态）
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
第二章大气环境(1)2Fra bibliotek20/12/10
第二章大气环境(1)
研究环境污染问题的主线索
溯源
污染源
污染物
污染物在环境 中的迁移、转 化、扩散规律
控制和管理 措施和对策
环境
第二章大气环境(1)
§2 大气环境
§2.1 大气的结构与组成 §2.2 大气污染和污染物 §2.3 大气环境中污染物的化学转化 §2.4 大气中污染物的扩散 §2.5 大气污染综合防治与管理
害。 比较还原型和氧化型烟雾。 室内空气污染物主要包括哪些？
第二章大气环境(1)
Next？
大气环境中污染物的化学转化 大气环境中污染物的扩散
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
• 大气污染物“化学转化”的概念
✓ 概念 ① 条件 ——污染物自身的物理化学性质和其他条件 ② 反应物 ——污染物之间，污染物与空气 ③ 反应的结果 ——形成新的二次污染物 ✓ 包括光化学过程和热化学过程 ✓ 均相反应和非均相反应
甲烷、砷、醇、氯、农药
HF
丁二烯、苯乙烯、乙烯、异丁烯、戌二烯、丙烯、二氯乙烷、 二氯乙醚、乙硫烷、氯化钾
烟尘
氯、氰化物、铬酸
烟尘、硫酸、硫化氢 烟尘 烟尘、水泥尘
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
• 人为污染源
燃料燃烧 工业生产过程 交通运输过程
一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、含 氧有机化合物、硫氧化物和铅的化合物
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
3 大气污染类型
根 据 污 染 物 性 质
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
3 大气污染类型 根据燃料性质和大气污染物的组分 (1) 煤炭型 (2) 石油型 (3) 混合型 (4) 特殊型
第二章大气环境(1)
课后思考题
比较一次污染物和二次污染物的异同。 查阅有关资料，了解大气中主要的污染物及其危
一、大气污染的发生 二、大气污染物的来源 三、大气污染物及大气污染类型
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
一、大气污染的发生
1 大气污染的概念 • 大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的
程度，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展， 对人体、生态和材料造成危害的现象。
第二章大气环境(1)
1. 对流层(Troposphere) • 特点 ① 气温随高度升高而递减 ② 密度大，集中了大气3/4的质量和几乎全部的水
汽 ③ 下垫面的影响 大气边界层(atmospheric boundary layer, ABL) 自由大气层
第二章大气环境(1)
§2.1 大气的结构与组成
一、大气的结构
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
3 光化学反应
• 原子、分子、自由基或离子吸收光子而发生的反 应，称为光化学反应。
自由基：
① 自由基在其电子壳层的外层有一个不成对的电子， 因而具有很高的活性，具有强氧化作用。
② 大气中存在的重要自由基有OH、HO2、R、RO和 RO2等。
③ 来源
第二章大气环境(1)
含氮化合物 碳的氧化物
碳氢化合物 （碳氢氧化合物）
一次污染物 SO2、H2S NO、NH3 CO、CO2
C1－C5Hn化合物
二次污染物 SO3、H2SO4、MSO4 NO2、HNO3、MNO3
醛、酮、PAN
含卤素化合物 颗粒物
HF、HCl、ClFC3 重金属元素、多环芳烃
H2SO4、SO42-、NO3-
危来害源
人为源：化学工业
危害
包括HF、SiF4、H2SiF6、F2等。 来源：使用萤石、冰晶石、磷矿石和氟化氢的企业，
燃煤量较大的工业。
危害：HF和氟污染
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
三、大气污染物及大气污染类型
3 大气污染类型 • 两个决定性的条件 能源的性质和污染物的化学反应特性 气象条件，如阳光、风、湿度、温度等