二章 大气环境化学

• 五．影响大气污染物迁移的因素
• 影响大气污染物迁移的因素有：机械运动、逆温现象、污染源本身的特性。
• 1.风和大气湍流的影响
• 污染物在大气中的扩散取决于三个因素。风可使污染物向 下风向扩散，湍流可使污染物向各方向扩散，浓度梯度可 使污染物发生质量扩散，其中风和湍流起主导作用。湍流 具极强的扩散能力，它比分子扩散快105－106倍，风速越 大，湍流越强，污染物的扩散速度就越快，污染物浓度就 越低。
第二章 大气环境化学
第一节 大气的组成及其主要污染物
• 一、大气的主要成份 • 主要成份 • 稀有气体 • 水，可变，一般1-3% • 痕量组分
大气的组成及其主要污染物
• 三、大气中的主要污染物
• 分类：气态污染物、颗粒物
•
一次污染物、二次污染物
• 1、含硫污染物
• 2、含氮化合物
• 3、含碳化合物
• 最大混合层高度（对流层混合上限或只考虑温差）
• 浮力加速度方程
FgVgVVdv
dt
PR T R T
dv g
dt
dv T T g
dt
T
• 2．天气形势和地理地势的影响 • ——下沉逆温：由于大气压分布不均，在高压区里存在着
下沉气流，由此使气温绝热上升，于是形成上热下冷的逆 温现象，这种逆温称为下沉逆温。
第二节 大气中污染物的迁移
• 一．大气温度层结 • 定义：人们通常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。
• 大气层的划分：对流层、平流层、中间层、热层（也叫
电离层）、逸散层。
• 大气垂直递减率：随高度升高气温的降低率称为大气递减 率。通常用下式表式：
dT dz
• 2、自由基的结构与性质的关系 • 自由基的稳定性——解离或断裂重排的倾向 • 活性——反应的难易程度（和谁、什么条件下） • 自由基的结构与稳定性 • 取决于连接在具有未成对电子碳原子上的烷基数目 • 自由基的结构与活性 • 通常自由基夺取一价原子，对有机物，即氢或卤素
• 3、自由基反应 • 在气相、液相中十分相似 • 酸碱的存在或溶剂极性的改变，对反应没什么影响 • 由典型自由基源（如过氧化物或光，称引发剂）引发或加速 • 清除自由基的物质（如氧、一氧化氮）使反应减速或抑制，
• 由于热岛环流的存在，城市郊区工厂所排放的污染物可由 低层吹向市区，使市区污染物浓度升高。因此，在城市四 周布置工业区时，要考虑热岛环流存在这一特点。
• ——山谷风。白天，山坡吸受较强的太阳辐射，气温增高， 因空气密度小而上升，形成空气从谷底沿山坡向上流动， 称为谷风；同时在高空产生由山坡指向山谷的水平气压梯 度，从而产生谷底上空的下降气流，形成空气的热力循环。 夜间，山坡的冷却速度快，气温比同高度的谷底上空低， 空气密度大，使得空气沿山坡向谷底流动，形成山风。
• 式中：T－绝对温度，K；•Fra bibliotekZ－高度
• 一般Г＝0.6K/100m。
• 即每升高100m，气温降低0.6℃。
• 二．辐射逆温层
• 产生的原因：当白天地面受日照而升温时，近地面空气的 温度随之升高。夜晚地面由于向外辐射而冷却，这使近地 面空气的温度自下而上逐渐降低，由于上面的空气比下面 的空气冷却慢，结果就形成逆温现象。
• 根据湍流形成的原因可分为两种湍流，一种是动力湍流， 它起因于有规律水平运动的气流遇到起伏不平的地形扰动 所产生，它们主要取决于风速梯度和地面粗糙等：另一种 是热力湍流，它起因于地表面温度与地表面附近的温度不 均一，近地面空气受热膨胀而上升，随之上面的冷空气下 降，从而形成垂直运动（也叫对流）。它们有时以动力湍 流为主，有时动力湍流与热力湍流共存，且主次难分。这 些都是使大气中污染物迁移的主要原因。
逆温的分类：
{ • 近地层的逆温
辐射逆温 平流逆温 融雪逆温 地形逆温
{ • 自由大气的逆温
乱流逆温 下沉逆温
锋面逆温 （上层逆温）
• 三．气块的绝热过程和干绝热递减率
• 干绝热递减率定义：干空气上升时温度降低值与上升高度
的比。
d
dT dz
g Cp,m
0.0098单位是℃/m
• 四．气块稳定度
• 一般来讲，若密度大的流体在密度小的流体下面，则这种 层结分布是稳定的，反过来就是不稳定的。然而对于空气 而言，尽管其密度随高度增加而减少，但它未必是稳定的。 因为它的稳定性还受温度层结所制约。所以一个空气块的
第三节 大气中污染物的转化
• 一．自由基化学基础 • 什么是自由基（游离基） • 由于共价键均裂而生成的带有未成对电子的碎片。 • 常见自由基 • HO• HO2 • RO • RO2 • RC(O)O2 • 等 • 存在时间 • 短，瞬时，不足秒 • 1、自由基的产生方法 • 热裂解法、光解法、氧化还原法、电解法、诱导分解法等 • 大气中主要是光解（有机物的光解）
• 它的特点是：持续时间长，范围分布广，厚度也较厚。从 而使污染源排放出来的污染物长时间积累在逆温层中而不 能扩散。
• 由于不同地形地面之间的物理性质存在着很大差异，从而 引起热状况在水平方向上分布不均匀。这种热力差异在弱 的天气系统条件下就有可能产生局部地环流。如海陆风、 城郊风和山谷风等。
• ——海陆风
海陆风对空气污染的影响：一是循环作用；一是往返作用。
• ——城郊风城市是人口、楼宇高度集中的地区，由于人的 活动和工业生产，使城市温度比周围郊区温度高，这一现 象被称之为城市热岛效应。由于城区气温比农村高，特别 是低层空气温度比四周郊区空气温度高，于是城市地区热 空气上升，并在高空向四周辐散，而四周郊区较冷的空气 流来补充，形成了城市特有的热力环流——热岛环流。这 种现象在夜间、在晴朗平稳的天气下，表现得最为明显。
稳定性应该是密度层结和温度层结共同作用来决定的。
• 气块在大气中的稳定度与大气垂直递减率和气块干绝热垂 直递减率有关。若：
• 大气垂直递减率＜干绝热垂直递减率 稳定 • 大气垂直递减率＝干绝热垂直递减率 平衡 • 大气垂直递减率＞干绝热垂直递减率 不稳
• 大气温度垂直递减率越小，气块越稳定。如污染物进入平 流层，由于该层垂直递减率为负值，垂直混合很慢，以致 使污染物在平流层内难以扩散，甚至可滞留数年之久。