第二章大气环境(1)

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
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
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-
指直接从污染源排放的污染物质。
• 二次污染物(secondary pollutant)
由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光 化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质 完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染 物还强。
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
大气中主要污染物
类别 含硫化合物
第二章大气环境(1)
2020/12/10
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
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)
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
PM2.5
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(2) 硫氧化物
主要指SO2和SO3
危害 来源
参与了硫酸烟雾和酸雨的形成 腐燃蚀料性的，燃损烧害过植程物的叶片
刺全激世人界的每S呼年＋吸排O系入2=统大SO气2中的SO2大 约硫有促化1癌.物6作亿矿用～石1的.8焙亿烧t。、冶炼过程 左我4右F国e，S的居2＋S世O1界12年O第排2一=放2位F量e。2在O32＋0080S万Ot2
（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)
§2.1 大气的结构与组成
一、大气的结构
1 对流层(Troposphere) 2 平流层(Stratosphere) 3 中间层(Mesosphere) 4 热成层(Thermoshpere) 5 散逸层(Exosphere)
第二章大气环境(1)
§2.1 大气的结构与组成
一、大气的结构
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)
§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
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
2 平流层(Stratosphere) • 特点 ① 气温的变化 ② 空气运动以平流运动为主
？
臭氧层 Ozone layer
第二章大气环境(1)
§2.1 大气的组成与结构
二、大气的组成
• 干洁空气：除去水汽和杂质的空气。
恒定成分
O2、N2、 惰性气体
可变成分 CO2、H2O
等
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 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)
§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
三、大气污染物及大气污染类型
1 大气污染物的概念 • 指由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境
或人产生有害影响的那些物质。 2 大气污染物的分类
按存在 的状态
气体状态 污染物
固体颗粒状态 污染物
按形成 的过程
一次污染物
二次污染物
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
• 一次污染物(primary pollutant)
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Βιβλιοθήκη Baidu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
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
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
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 农业活动排放
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
2 大气污染源的分类
固定式污染源 按性状 特点
移动式污染源
按空间 分布形式
点污染源 线污染源 面污染源
第二章大气环境(1)
§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
一、大气光化学特性
原动
• 前提条件
力
具备一定波长的光 ——来自于太阳辐射 污染物本身的性质 ——能吸收太阳光使其发生初
级反应的物质
• 光反应的过程
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
1 光辐射的特点
① 光的波长越小， 能量越高
② 只有到达对流层的光才能参与对流层的光化学 反应（≥380nm）
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
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)
§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)
(1) 直接光氧化 • 次级过程：
• 猝灭反应：
第二章大气环境(1)
§2.3 大气环境中污染物的化学转化
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
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
形温成室光气化体学烟雾 的前体来物源 来源
天然源：植物释放的萜烯类化合物 细菌在缺氧条件下进行 的的有。机汽物油分燃解烧反应所产生
人为源 焚烧
溶剂蒸发、石油蒸发和运输 损耗、废物提炼
第二章大气环境(1)
§2.2 大气污染和污染物
(6) 含卤素化合物
卤代烃 其它含氯化合物 氟化物
类型 来包源括Cl2和HCl天然源：海洋
§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)
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。