大气化学概论

酸雨：对生态系统影响极大，可造成湖泊酸化， 酸雨：对生态系统影响极大，可造成湖泊酸化， 鱼类死亡，影响植物生长，建筑物腐蚀。 鱼类死亡，影响植物生长，建筑物腐蚀。
土地荒漠化：目前全球土地正以每年 ～ 万平 土地荒漠化：目前全球土地正以每年5～7万平 方公顷的速度扩展， 亿以上的人、 方公顷的速度扩展，有10亿以上的人、40%以 亿以上的人 以 上的陆地表面受到荒漠化的影响。 上的陆地表面受到荒漠化的影响。
环境化学与化学各学科的关系：
环境化学来源于化学，以化学四大学 科为基础，环境化学的发展推动化学各学 科的发展。 环境化学的发展推动分析化学的发展，向 灵敏度高、痕量发展； 对反应机理的研究推动物理化学（化学动 力学）的发展； 对(PAN)s 过氧乙酰硝酸酯类的研究，Hg 对人体危害的研究，推动有机化学的发展。
二．大气化学研究的内容和范围
大气化学的研究内容和范围是随着大气化 学的发展，以及科学研究技术的发展变化发展 的。 物理→化学； 均相→非均相
内容和范围 高度看:对流层→平流层→高空→星际 空间看: 实验室→区域性→全球性
我们的大气化学研究主要在对流层和平 流层，尤其是在对流层。主要是区域性，涉 及到全球性。
四．大气化学的特点
（1）大气本身是氧化性的介质，发生在大气中的化学过程，往往 ） 倾向于低氧化态向高氧化态转化，从还原态向氧化态转化. H2S→SO2→SO3→H2SO4 烃→醛→酸→CO2 NH3 →NO→NO2→HNO3 （2）大气的化学过程与光化学过程密切相关，光化学反应是引发 ） 反应。 NO2光解 →光化学烟雾 （3）大气化学不仅要考虑化学平衡问题，更要考虑化学反应的速 ） 度问题。 （4）大气化学反应十分复杂，物种间通过自由基反应相联系。 ） （5）大气化学问题与大气物理问题联系起来。要考虑气象因素。 ）
臭氧层破坏： 月美国宇航局的数据表明， 臭氧层破坏 ： 2000年 5月美国宇航局的数据表明 ， 年 月美国宇航局的数据表明 南极上空臭氧层空洞9月上旬扩大到了智利南部 南极上空臭氧层空洞 月上旬扩大到了智利南部 城市蓬塔阿雷纳斯上空， 城市蓬塔阿雷纳斯上空 ， 使当地居民暴露在强度 极高的紫外线辐射下。 极高的紫外线辐射下。 这是科学家首次观测到一 个城市遭受臭氧层空洞的影响。 个城市遭受臭氧层空洞的影响。 温室效应： 温室效应 ： 联合国专家小组经电脑模拟试验后得 年全球海平面升高30～ 出 ： 当 2050年全球海平面升高 ～ 50cm时 ， 世界 年全球海平面升高 时 海岸线的70%、 美国海岸线的 将被淹没， 海岸线的 、 美国海岸线的90%将被淹没 ， 许 将被淹没 多国家或城市如马尔代夫、 威尼斯、 曼谷、 东京、 多国家或城市如马尔代夫 、 威尼斯 、 曼谷 、 东京 、 大阪、阿姆斯特丹等将全部或局部被淹没。 大阪、阿姆斯特丹等将全部或局部被淹没。
内容： 研究大气中对环境有影响的组分的来源、存在 形式、化学转化、归宿，及其对环境质量的影响。
1．有害物质的来源、存在形式、化学转化、 归宿 2．有害物质的化学转化机理 3．有害物质的环境效应及对人类的影响
三 。大气化学的研究对象
大气中对环境有影响的重要活性物种，包括气体也包括 气溶胶及降水中的活性物种。
1. 塑料——白色污染 塑料——白色污染
1909年，美国的贝克兰首次合成了酚醛塑料。 年 美国的贝克兰首次合成了酚醛塑料。 20世纪 年代，尼龙又问世了。 世纪30年代 尼龙又问世了。 世纪 年代， 它们的出现为此后各种塑料的发明和生产奠定 了基础。 了基础。 第二次世界大战中石油化学工业的发展，塑 第二次世界大战中石油化学工业的发展， 料的原料以石油取代了煤炭， 料的原料以石油取代了煤炭，塑料制造业也得到 飞速的发展。 飞速的发展。 塑料的问世不仅给人们的生活带来了诸多方 也极大地推动了工业的发展。 便，也极大地推动了工业的发展。
2．另一个例子是汽车。
大气科学
大气化学 大气科学 大气物理学 天气学 气候学 气象学等
大气化学
是研究大气组成和大气化学过程的一门 科学或研究, 对环境有重要影响的大气组分 在大气环境中的化学行为的科学。
大气中污染物的来源，存在形式，化学 转化，化学反应机制，去除（归宿）及环境 效应。
70年代后发展较快
发展快 大气污染的研究促其发展:从大气物理→大气化学过渡 监测技术的发展促其发展: 从微量 →痕量过渡
2.汽车 2.汽车
世界上第一辆汽车是德国人K.Benz(即“奔 ( 世界上第一辆汽车是德国人 年制造出来的( 驰”)于1886年制造出来的(价格昂贵)。 年制造出来的 价格昂贵) 1908年，美国福特公司创始人Henry Ford的汽 年 美国福特公司创始人 的汽 美元， 车公司使每辆汽车售价降至 850美元，相当于一个 美元 中学教师的年收入。 中学教师的年收入。1913年，福特又从屠宰场的传 年 送带上得到启示， 送带上得到启示，发明了汽车大批量生产装配流水 汽车的价格也直线下降。 线，汽车的价格也直线下降。 1918年，福特汽车公司的汽车产量占到美国汽 年 车产量的一半，福特T型汽车的售价也降到 型汽车的售价也降到260美元 车产量的一半，福特 型汽车的售价也降到 美元 一辆，本厂工人两个月的工资就能买得起。 一辆，本厂工人两个月的工资就能买得起。汽车很 快就成为最普遍的交通工具， 快就成为最普遍的交通工具，成为人们生活中不可 缺少的部分。 缺少的部分。
d 作用
（1）空压机：压缩空气 （2）净化器：包括活性炭、分子筛、吸附及纤维 过滤，以及钯催化剂去HC等部分，得到洁净的空 气。 （3）配气装置：配置标准气体 （4）反应器：形状各异，可由聚四氟乙烯薄膜、 不锈钢、玻璃制成。 （5）光源：发射波长340～400nm，相当于太阳 光中能引发NO2光分解的波长。 （6）抽气装置 （7）监测装置：接监测仪器
授课教师: 奚晓霞
2006.3 兰州
人类只有一个地球， 保护全球环境是全人类 共同的责任，也是我们 每一个人的责任。
第一章
绪论
一.简介 大气化学是环境科学的分支,也是大气科 学的分支.
（1）环境基础科学：环境化学，大气化学,生物学 环境科学 （2）环境应用科学：环境监测，环境医学 （3）环境社会科学：法学，管理学,经济学
活性物种（指对流层中的）： 有反应性的，或对大气有害的，或造成某些效应的重要物质. (1)大气污染物 SO2 、 NOX、 OX、 CO 大气放射性物质等 (2) 对全球环境产生影响的微量气体： CO2 、 CH4 、 CFCS等 (3) 大气中的不稳定组分：大气的自由基等
研究活性物种在大气中的来源、存在形式，迁移 过程中的化学转化，化学反应机制，去除（归宿）及 对大气质量的影响等。
E.实验步骤
①老化烟雾箱：反应前后O3发生器产生的O3通入反应器。 目的：减少壁效应 烟雾箱实验的一个显著问题是壁效应问题。 实际大气是没有边界的，而模拟实验容器即使采用惰性 材料仍不可避免器壁的效应。 壁效应：即使是惰性材料或多或少会吸收、吸附物质； 发生壁上反应； 甚至在使用一定时间后器壁还可放出物质。 因此，进行模拟实验及使用实验数据时，必须考虑壁效 应的问题。 ② 清洗烟雾箱：先开动抽气泵抽尽烟雾箱中的空气，在通入 净化空气清洗，如此反复两遍。 ③ 调试监测仪器 ④ 进行实验：通入净化空气和反应物（几百ppbNO2he 1ppmHC）→轻敲反应器，使混合均匀→开启光源→记录数据 （监测仪器自动记录），至无法测出CH浓度。
温室气体能吸收太阳的红外辐射，也能 吸收地球表面的热辐射，阻止能量向空间散 失，使环境温度升高。
关于抑制全球气候变暖的国际公约《京都议定书》2005 年2月16日在日本京都正式生效，这是国际社会为抑制全 球气候变暖迈出的重要一步，也是人类历史上首次以法 规的形式限制温室气体的排放。以签署议定书的141个国 家和地区称赞它是地球的一道“生命防线”。 美国是温室气体排放量最大的国家，占世界1/4。 澳大利亚是人均温室气体排放量最大的国家。 中国面临巨大压力。从总量上看，目前我国二氧化碳排 放量已位居世界第二，甲烷、氧化亚氮等温室气体的排 放量也居世界前列，预测表明，到2025年后，我国的二 氧化碳排放总量很可能超过美国，居世界第一位；从人 均来看，目前我国人均二氧化碳排放量低于世界平均水 平，到2025年可能达到世界平均水平。我国在气候变化 问题上面临巨大压力。
六．全球面临的主要环境问题
环境问题广义是指包括一切形式的环 境恶化或对生物圈的一切不利影响， 境恶化或对生物圈的一切不利影响，即由 于人为因素使环境的构成或状态发生变化， 于人为因素使环境的构成或状态发生变化， 环境质量下降， 环境质量下降，扰乱和破坏了生态系统和 人们正常生活和生产条件。 人们正常生活和生产条件。
烟雾箱（Smoking chamber）实验
a 定义：烟雾箱是进行光化学烟雾实验模拟的重要实验工具。
b 目的：排除掉复杂的气象地形等因素的影响，单 纯模拟大气中的化学过程，以便由复杂的现象中 提炼出化学反应的本质。
c 结构
源自文库
北大反应器 ： 用C3H8代替大气中的HC,器皿用聚四氟乙烯薄膜制成； 高1.25米，底面直径1.1米，体积1.2立方米； 光源为160、20瓦的荧光灯； 发射波长340400nm
1944年洛杉矶光化学烟雾，使人发现 大气化学的重要性，以后发现自由基的重要 性，使大气化学发展很快，70年代至今处于 发展潮。 酸雨问题出现，提出液相反应的化学 反应问题，从气相发展到液相（从气相→ 液相 ）。
气溶胶表面的非均相化学反应的研究， 推动气溶胶化学的发展。（从单相→多相发 展）均相→非均相
五．大气化学的研究方法
1 现场实测： （1）可测本底值，源强， （2）时空分布，变化规律 （3）同步测定可找出化学反应的相互关系。
2 .实验室研究 1) 大气中微量物质分析方法和技术的研究 （1）分析方法灵敏度的提高 （2）新的测试方法的研究 （3）自由基浓度的测定 2) .基础研究 （1）化学机理的研究 （2）反应速度常数的测定 （3）自由基反应的研究 （4）光解反应的研究 3) 实验模拟：箱式模拟研究 烟雾箱（Smoking chamber）实验
恩格斯早就说过“ 恩格斯早就说过“我们不要过分陶醉 早就说过
于我们对自然界的胜利，对于每一次这样 于我们对自然界的胜利， 的胜利，自然界都报复了我们” 。 的胜利，自然界都报复了我们”
正是人类活动影响了原有自然界的物质平衡 和生态平衡，那么我们就得再承受其带来的后果。 和生态平衡，那么我们就得再承受其带来的后果。
塑料很难自然降解 塑料埋在地下200年也不会腐烂降解。破坏 年也不会腐烂降解。 塑料埋在地下 年也不会腐烂降解 土壤的通透性，使土壤板结，影响植物的生长； 土壤的通透性，使土壤板结，影响植物的生长； 家畜误食会造成因消化道梗阻而死亡。 家畜误食会造成因消化道梗阻而死亡。 塑料焚烧污染环境 废弃塑料在焚烧或再加工时会产生对人体有 害的气体。 害的气体。 目前， 万吨， 目前，中国塑料年产量为 300万吨，消费量在 万吨 600万吨以上。全世界塑料年产量为 亿吨，如果按 万吨以上。 亿吨， 万吨以上 全世界塑料年产量为1亿吨 每年15％的塑料废弃量计算， 每年 ％的塑料废弃量计算，全世界年塑料废弃量 就是1500万吨，中国的年塑料废弃量在 100万吨以 万吨， 就是 万吨 万吨以 废弃塑料在垃圾中的比例占到40％。 上，废弃塑料在垃圾中的比例占到 ％。
土地的再生能力很弱。再生25mm表土需300年。 返回
七、环境与现代文明
科技的高度发展， 科技的高度发展，给人类带来巨大的物质财 富和精神财富，但也耗用了大量的自然资源， 富和精神财富，但也耗用了大量的自然资源，使 原来处于平衡的自然界的物质， 原来处于平衡的自然界的物质，由于人类的活动 而变得不平衡。 而变得不平衡。