大气化学期末复习

大气化学期末复习

第一章绪论

研究范围主要是50公里以下的平流层和对流层。

大气化学的特点：

1）研究大气中化学过程必须考虑气象条件的因素；

2）光化学在大气化学中的重要地位，热化学结合考虑；

3）大气始终处于物理、化学的非平衡态，因此大气化学过程主要考虑的是反应速度问题而非化学平衡问题；

4）大气中物种多，反应多，通过自由基密切联系

5）大气中的化学物种倾向于由低氧化态向高氧化态变化

八大公害事件：

马斯河谷事件、美国多诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件、美国洛杉矶光化学烟雾事件、日本水俣病事件、日本富士骨痛病事件、日本四日市哮喘病事件、日本米糠油事件

大气化学的研究方法：

1）现场实测：指所研究地区采样实地布点、采样或直接测量的办法取得所需污染物的直接数据；

2）实验室研究：大气中微量物质分析方法和技术的研究、基础研究、实验模拟（烟雾箱）；

3）模式计算：以上两者结合。

第二章地球的大气环境

大气的发展史：

1）大气形成的初始阶段：此阶段的大气主要成分是CH4和H2；次要成分是H2O、N2、NH3、Ar、H2S。

大气圈处于还原性状态中；

2）大气由还原性向氧化性转化；

3）现在的大气环境。

大气成分的源、汇和气体循环：

源：由化学过程、生物过程、火山喷发、放射性衰变及人类活动产生气体的过程。

汇：通过化学过程、生物过程、物理过程去除气体的过程。

气体循环：大气组分通过大气圈与其他圈之间发生的物理、化学或生物化学过程，不断进行着物质转化或转换。

大气保留时间：

储库：该组分在大气中的储存。

储库中组分的变化率：，其中M为储库中某物质的总量，P为该物质的总生成率，I为该物质的总流入速率，R为该物质的总去除速率，O为该物质的总流出速率。源强为P+I，汇强为R+O。

该物质在储库中的特征时间τ：；

=0→τ→∞

当储库处于稳态时，dM

dT

组分在储库中的停留时间：，总量M除以源强（汇强）。

大气组成的分类：

按停留时间的长短：

1) 准永久气体：停留时间106-107a ，N 2, Ar , Ne, Kr , Xe ；

2) 可变化组分：停留时间几年-10几年，CO 2, CH 4, N 2O, H 2,O 3 ；

3) 强可变组分：停留时间小于1a ，CO, NOx, H 2O, NH 3,SOx, VOCs, aerosol 。

按浓度：

1) 主要成分：>1%, N 2, O 2, Ar ；

2) 微量成分：1ppm~1%, CO 2, CH 4, H 2O, He, Kr …；

3) 痕量成分：<1ppm, H 2,O 3, CO, N 2O, NOx, SOx, VOCs, aerosol …。

大气组分浓度表示法： 1.混合比和摩尔比： （mol mol-1 ） 常用浓度单位：

1 ppmv = 1x10-6 mol mol -1；1 ppbv = 1x10-9 mol mol -1；1 ppt =1x10-1

2 mol mol -1。

2.数浓度表示法：个数/体积。N/V=P/RT （限理想气体），可推导出在P=101325 Pa ，T 为298 K 时 每立方厘米的分子数=2.46×1019个/cm3；

3.质量浓度ρ（µg / m 3）：

物质的质量(g )空气的取样体积(m3)×103 与质量分数x 的换算：

在大气压为101325Pa 、温度为25℃（298K ）时有：x （质量分数）=ρ（µg / m 3）×24.5M ，其中24.5

为气体理想摩尔体积，M 为气体摩尔质量。

与混合比浓度（ppm ）的换算：

在大气压为101325Pa 、温度为25℃（298K ）时有：ppm=ρ（µg / m 3）× (2.445 ×10-2 /M)，或

ρ（µg / m 3）=ppm ×40.9×M 。

大气污染物源汇定义及简介：

按大气污染物形成过程可分为一次污染物和二次污染物：

一次污染物：直接从各种污染源排放到大气中的有害物质。主要有SO 2, CO, NOx 等；

二次污染物：由一次污染物经各种化学反应生成新的污染物。具有颗粒小、毒性比一次污染物大

等特点。如O 3, PAN ，醛类、硫酸及硫酸盐气溶胶等。

按来源可分为天然污染源和人为污染源：

天然污染源：1）自然尘（扬尘、沙尘暴、土壤粒子等）；2）森林草原火灾（CO 、CO 2、SO X 、NO X 、

HC ）；3）火山活动（SO 2、硫酸盐等）；4）森林排放（VOC ）；5）海浪飞沫（硫酸盐

等）。

人为源：1）燃料燃烧；2）工业过程；3）固体废弃物的处理；4）农业活动；5）生物质的燃烧。

大气污染物的汇机制：1>干沉降（重力和非重力）；2>湿沉降；3>化学反应去除；4>向平流层输送。

第三章 大气化学组分的源、汇与循环

全球硫循环：大气中，DMS 、H 2S 、COS 及CS 2与OH 的反应氧化生成SO 2,最终生成H 2SO 4或CH 3SO 3H （甲磺

酸或MSA ）；COS 与OH 的反应慢，因而向平流层输送。

含硫化合物：COS 氧硫化碳（羰基硫）、CS 2二硫化碳、DMS 二甲基硫、H 2S 硫化氢、SO 2二氧化硫、SO 3

三氧化硫、亚硫酸盐、硫酸盐；

COS ：天然源：水生生态系统、海洋沿海湿地、沼泽地、火山；人为源：各种燃烧过程；汇：向平流层i moles of i partial pressure of i volums of i m moles of air total pressure of air volums of air ===