第二章 大气环境化学详解
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CO、CO2、有机的碳氢化合物和含氧 烃类，醛、酮、酸等。
41
（1）CO 人为来源：
C＋（1/2）O2→CO C＋CO2→2CO 天然来源： 甲烷的转化、海水中CO的挥发、植物的 排放以及森林火灾和农业废弃物焚烧。
42
CO的去除 a、土壤吸收
43
b、与HO·自由基的反应
44
CO的停留时间及浓度分布（约0.4a） 环境本底值随纬度和高度有较明显的变化
第二章 大气环境化学
1
大气环境化学主要研究大气环境 中污染物质的化学组成、性质、存在 状态等物理化学特性及其来源、分布、 迁移、转化、累积、消除等过程中的 化学行为、反应机制和变化规律，探 讨大气污染对自然环境的影响等。
2
大气污染主要是由于城市化、工 业化、交通现代化，尤其是煤炭、石 油等矿物能源的大量消耗，空气中一 氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧 化物、甲烷、颗粒物、铅、砷、汞、 镉、氟等有害物质大量增加而造成的。 因此，控制大气污染的任务也相当繁 重。正是全球大气污染的加剧，导致 了全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨 危害的频繁发生。
3
排入大 气中的 烟尘随 风扩散
4
枯树-有 害气体 污染的 恶果
5
6
钢铁厂排放的废气
7
火力发电厂排烟 污染大气
8
排入大 气中的 烟尘随 风扩散
9
工厂 烟囱－ 旧式工 业带来 的危害
10
温室气体排放
11
第一节 大气的组成及主要污染物
一、大气的主要成分 N2：78.08% O2：20.95% Ar：0.934% CO2：0.0314%
含碳化合物、含卤素化合物
24
1、含硫化合物 （1）SO2
①危害：刺激人体呼吸道并增加呼吸阻力，造成呼 吸困难；对植物也有危害。
②来源与消除：煤和石油的燃烧 大气中的SO2约50%会转化形成硫酸或硫酸根，
另50%可通过干、湿沉降从大气中消除。
③SO2的浓度特征：体积分数为（0.2－10）×10－9
25
37
空燃比与汽车尾气中NOX的排放量关系
38
（4）NOX的环境浓度
全球总平均值NO为1.0×10－9，NO2为 2.0 ×10－9
39
（5）NOX的危害
NO也能与血红蛋白结合，减弱血液 的输氧能力。
NO2的浓度较高，会严重危害人类健 康。
NOX还是导致大气光化学污染的重要 污染物质。
40
3、含碳化合物
的水汽。 （3）由于水汽充沛和对流强烈天气复杂多变。 （4）对流层下部湍流。
17
2、平流层: 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15-60km的范围内（平流层上层），厚度 约20km的臭氧层。
②燃烧过程中空气中的N2在高温（＞2100℃) 氧化生成NOX。
34
35
（3）燃料燃烧过程中影响NOX形成的因素 ①燃烧温度
36
②空燃比：空气质量与燃料质量的比值
化学计量空燃比：燃烧完全时，即无过量的 O2时，空气与燃料组成的混合物被称为化 学计量混合物。（汽油：14.6）
“富”燃料：空气的量少于化学计量的量； “贫”燃料：空气的量多于化学计量的量。
55
甲烷 无色气体，性质稳定，在大气中的浓度
31
2、含氮化合物 N2O、NOX（NO、NO2）
土壤中NO3－经细菌脱氮
32
（1）NOX的来源与消除
城市大气中2/3来自汽车等流动燃烧源 的排放，1/3来自固定燃烧源的排放。NO占 90%以上，NO2占0.5－10%。
最终转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉 降和干沉降从大气中去除。
33
（2）燃料燃烧过程中NOX的形成机理 ①含氮化合物在燃烧过程中氧化
47
（2）CO2 来源：
人为来源主要来自矿物燃料的燃烧； 天然来源主要包括：海洋脱气、甲烷转化、 动植物呼吸以及腐败作用和燃烧作用。
48
CO2的环境浓度
49
50
51
52
53
CO2的危害 温室气体，造成温室效应，使近地面大
气变暖。
54
（3）碳氢化合物
在大气污染研究中，人们常常根据烃类 化合物在光化学反应过程中活性的大小， 把烃类化合物区分为CH4和NMHC两类。
45
CO的城市浓度较非城市浓度高得多。城 市CO浓度与交通密度具有直接的关系。
46
CO的危害 CO对人体的危害主要是阻碍体内氧的输送，
使人体缺氧窒息，排入空气扩散、氧化。 作为大气污染物CO参与光化学烟雾形成。
空气中存在的CO也可以导致臭氧的积累： CO＋2O2→CO2＋O3
CO是一种温室气体，可导致温室效应。
自由电子，又称电离层，可以反射无线电 波
21
5、逸散层（外层）
特点：
（1） 500km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
22
23
三、大气中的主要污染物
按物理状态分为：气态污染物和颗粒物 按形成过程分：一次污染物和二次污染物 按化学组成分：含硫化合物、含氮化合物、
稀有气体：He、Ne、Kr、Xe 痕量组分：H2、CH4、CO、SO2、NH3、
N2O、NO2、O3
12
二、大气层的结构
13
14
15
16
1、对流层: 平均厚度12km,赤道19km，两极89km，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，平均每升高
100m，温度降低0.65℃。 （2）空气密度大,集中了整个大气的3/4和90%
18
19
3、中间层 从平流层顶到约80km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 （-92℃） （4） 中间层中上部，气体分子（O2、N2）开始电 离。
20
4、热层 从80km到约500km的地方
▪ 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
Байду номын сангаас
SO2城市浓度变化规律
26
SO2体积分数在近地层随高度增加而增加
27
不同高度上SO2体积分数随风向的变化
28
风速和SO2的分布关系
29
SO2体积分数典型日变化图
30
（2）H2S H2S主要来自动植物机体的腐烂，
植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动 还原产生。
本底值一般为（0.2－20）×10－9
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（1）CO 人为来源：
C＋（1/2）O2→CO C＋CO2→2CO 天然来源： 甲烷的转化、海水中CO的挥发、植物的 排放以及森林火灾和农业废弃物焚烧。
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CO的去除 a、土壤吸收
43
b、与HO·自由基的反应
44
CO的停留时间及浓度分布（约0.4a） 环境本底值随纬度和高度有较明显的变化
第二章 大气环境化学
1
大气环境化学主要研究大气环境 中污染物质的化学组成、性质、存在 状态等物理化学特性及其来源、分布、 迁移、转化、累积、消除等过程中的 化学行为、反应机制和变化规律，探 讨大气污染对自然环境的影响等。
2
大气污染主要是由于城市化、工 业化、交通现代化，尤其是煤炭、石 油等矿物能源的大量消耗，空气中一 氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧 化物、甲烷、颗粒物、铅、砷、汞、 镉、氟等有害物质大量增加而造成的。 因此，控制大气污染的任务也相当繁 重。正是全球大气污染的加剧，导致 了全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨 危害的频繁发生。
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排入大 气中的 烟尘随 风扩散
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枯树-有 害气体 污染的 恶果
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6
钢铁厂排放的废气
7
火力发电厂排烟 污染大气
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排入大 气中的 烟尘随 风扩散
9
工厂 烟囱－ 旧式工 业带来 的危害
10
温室气体排放
11
第一节 大气的组成及主要污染物
一、大气的主要成分 N2：78.08% O2：20.95% Ar：0.934% CO2：0.0314%
含碳化合物、含卤素化合物
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1、含硫化合物 （1）SO2
①危害：刺激人体呼吸道并增加呼吸阻力，造成呼 吸困难；对植物也有危害。
②来源与消除：煤和石油的燃烧 大气中的SO2约50%会转化形成硫酸或硫酸根，
另50%可通过干、湿沉降从大气中消除。
③SO2的浓度特征：体积分数为（0.2－10）×10－9
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空燃比与汽车尾气中NOX的排放量关系
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（4）NOX的环境浓度
全球总平均值NO为1.0×10－9，NO2为 2.0 ×10－9
39
（5）NOX的危害
NO也能与血红蛋白结合，减弱血液 的输氧能力。
NO2的浓度较高，会严重危害人类健 康。
NOX还是导致大气光化学污染的重要 污染物质。
40
3、含碳化合物
的水汽。 （3）由于水汽充沛和对流强烈天气复杂多变。 （4）对流层下部湍流。
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2、平流层: 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15-60km的范围内（平流层上层），厚度 约20km的臭氧层。
②燃烧过程中空气中的N2在高温（＞2100℃) 氧化生成NOX。
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（3）燃料燃烧过程中影响NOX形成的因素 ①燃烧温度
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②空燃比：空气质量与燃料质量的比值
化学计量空燃比：燃烧完全时，即无过量的 O2时，空气与燃料组成的混合物被称为化 学计量混合物。（汽油：14.6）
“富”燃料：空气的量少于化学计量的量； “贫”燃料：空气的量多于化学计量的量。
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甲烷 无色气体，性质稳定，在大气中的浓度
31
2、含氮化合物 N2O、NOX（NO、NO2）
土壤中NO3－经细菌脱氮
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（1）NOX的来源与消除
城市大气中2/3来自汽车等流动燃烧源 的排放，1/3来自固定燃烧源的排放。NO占 90%以上，NO2占0.5－10%。
最终转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉 降和干沉降从大气中去除。
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（2）燃料燃烧过程中NOX的形成机理 ①含氮化合物在燃烧过程中氧化
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（2）CO2 来源：
人为来源主要来自矿物燃料的燃烧； 天然来源主要包括：海洋脱气、甲烷转化、 动植物呼吸以及腐败作用和燃烧作用。
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CO2的环境浓度
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CO2的危害 温室气体，造成温室效应，使近地面大
气变暖。
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（3）碳氢化合物
在大气污染研究中，人们常常根据烃类 化合物在光化学反应过程中活性的大小， 把烃类化合物区分为CH4和NMHC两类。
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CO的城市浓度较非城市浓度高得多。城 市CO浓度与交通密度具有直接的关系。
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CO的危害 CO对人体的危害主要是阻碍体内氧的输送，
使人体缺氧窒息，排入空气扩散、氧化。 作为大气污染物CO参与光化学烟雾形成。
空气中存在的CO也可以导致臭氧的积累： CO＋2O2→CO2＋O3
CO是一种温室气体，可导致温室效应。
自由电子，又称电离层，可以反射无线电 波
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5、逸散层（外层）
特点：
（1） 500km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
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三、大气中的主要污染物
按物理状态分为：气态污染物和颗粒物 按形成过程分：一次污染物和二次污染物 按化学组成分：含硫化合物、含氮化合物、
稀有气体：He、Ne、Kr、Xe 痕量组分：H2、CH4、CO、SO2、NH3、
N2O、NO2、O3
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二、大气层的结构
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1、对流层: 平均厚度12km,赤道19km，两极89km，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，平均每升高
100m，温度降低0.65℃。 （2）空气密度大,集中了整个大气的3/4和90%
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3、中间层 从平流层顶到约80km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 （-92℃） （4） 中间层中上部，气体分子（O2、N2）开始电 离。
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4、热层 从80km到约500km的地方
▪ 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
Байду номын сангаас
SO2城市浓度变化规律
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SO2体积分数在近地层随高度增加而增加
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不同高度上SO2体积分数随风向的变化
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风速和SO2的分布关系
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SO2体积分数典型日变化图
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（2）H2S H2S主要来自动植物机体的腐烂，
植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动 还原产生。
本底值一般为（0.2－20）×10－9