大气化学-第一章ppt课件

1、： 实验室模拟外场探测数学模拟与方式计算情景分析Global Change: Ozone Depletion全球变化：臭氧衰减 The Nobel Prize in Chemistry 1995: “for their work in atmospheric chemistry, particularly concerning the formation and decomposition of ozone1995年化学诺贝尔奖：年化学诺贝尔奖：“对他们在大气化学的任对他们在大气化学的任务，特别是臭氧的构成和衰减。

2、务，特别是臭氧的构成和衰减。Paul J CruzenMario J MolinaF. Sherwood RowlandThe 1995 Nobel Prize in Chemistry 1995年化学诺贝尔奖年化学诺贝尔奖“Have all made pioneering contributions to explaining how ozone is formed and decomposes through chemical processes in the atmosphere. Most importantly, they have shown how sensitive the o

3、zone layer is to the influence of anthropogenic emissions of certain compounds. The thin ozone layer has proved to be an Achilles heel that may be seriously injured by apparently moderate changes in the composition of the atmosphere. By explaining the chemical mechanisms that affect the thickness of

4、 the ozone layer, the three researchers have contributed to our salvation from a global environmental problem that could have catastrophic consequences.全部做了先驱奉献，解释了大气臭氧是怎样经过化学过程而构成和分解的。全部做了先驱奉献，解释了大气臭氧是怎样经过化学过程而构成和分解的。最重要的是，他们证明了臭氧层是如何地敏感以致影响某些化合物的以为排放。最重要的是，他们证明了臭氧层是如何地敏感以致影响某些化合物的以为排放。薄臭氧层已被证明是一个经

5、过大气明显中等变化，会被严重损伤的关键。薄臭氧层已被证明是一个经过大气明显中等变化，会被严重损伤的关键。经过解释影响臭氧层厚度的化学构成物，这三个研讨人员对这个能够会带来灾难性后果的全球环境问题经过解释影响臭氧层厚度的化学构成物，这三个研讨人员对这个能够会带来灾难性后果的全球环境问题的挽救做出了奉献。的挽救做出了奉献。热分层热分层对流层对流层平流层平流层中层中层热层热层外层散逸层外层散逸层1 1、大气的分层构造、大气的分层构造臭氧 吸收300平流层顶（+ ）（- ）平流层对流层对流层顶散逸层（+ ）（- ）（+ ）热成层电离层中间层中间层顶200250绝对温度（K ）5003000708050

6、6020409030040020010001030高 度 （ km ）高度（k m ）高度(km)每升高每升高100m，气温降低气温降低0.65 N2O2O2+NO+NeHeKrH2XeO3O3越往上氧、氦等气体的原子态越多越往上氧、氦等气体的原子态越多紫外线的剧烈照紫外线的剧烈照射，射，N2和和O2产产生不同程度的离生不同程度的离解解均匀层90km以下，主要层分的组成比利是不变的非均匀层N2、O2大量解离，相对分子量随高度的添加而降低臭氧 吸收300平流层顶（+ ）（- ）平流层对流层对流层顶散逸层（+ ）（- ）（+ ）热成层电离层中间层中间层顶200250绝对温度（K ）50030007

7、080506020409030040020010001030高 度 （ km ）高度（k m ）非均匀层均匀层 大气化学的研讨范围：对流层大气化学的研讨范围：对流层+ +平流层平流层 大气总质量：大气总质量：5.135.131018kg1018kg，对流层占，对流层占82%82%。 主要成分为氮、氧、氩，三者之和为主要成分为氮、氧、氩，三者之和为99.96%99.96%，加上二氧，加上二氧化碳总量为化碳总量为99.995%99.995%。次要成分：惰性气体，微量有毒气体次要成分：惰性气体，微量有毒气体NONO、NO2NO2、SO2SO2、H2SH2S、COCO、O3O3，其环境背景值非常小普通

8、小于，其环境背景值非常小普通小于ppmppm级。级。2.形状方程和组分浓度普通情况下，空气看成是理想气体： 单位体积空气的摩尔浓度：*/aaPR T VR T M/aaaMa2.形状方程和组分浓度n平均摩尔质量 Ma 与单一气体的分子量Mi及摩尔数 的关系：/aiiiiiiiiMMmMPmVPm：气体的混合比i当单个气体与空气有同样的压强，单一气体组分占整个空气体积的分数就被称作气体的混合比。2.形状方程和组分浓度n混合比n质量浓度n摩尔浓度n数浓度例1.在常温下T298K，p1013.25hPa)，空气中NO2气体的混合比为1ppbv，求其质量浓度。例2.求常温下0.1ppt的OH自在基的数

9、浓度是多少？3.质量守恒、准稳态分布和物种的生命时间n“盒子方式n定量关系：n源：化学反响生成的源和边境输入；n汇：干、湿去除，化学反响消逝的会和边境上的输入。 :d CSRdtSR总的源强总的清除速率。停留时间： =0=/d CSRdtS RCSCR准平衡假设定义一个重要的量，物种 C 的停留时间，也称滞留时间或生命时间 。n准平衡假设不是没有源的发射和去除，只是两者的抵消；n停留时间：表征物种自源发射出来后，知道被去除掉，平均能在大气中的停留时间。某种组分在大气储库中存在的平均时间称平均停留时间大气组分停留时间寿命：某种大气组分在大气中的平均存留时间，称为。计算为：=大气中某组分的总质量/

10、(输入速率或输出速率)=Mi/(Fi或Ri)F=天然源+人为源R=干沉降速率+湿沉降速率+化学反响去除速率+向平流层保送速率计算出的平均存留时间越短，阐明该组分在大气中的更新速度越快，这阐明该组分在大气中越不稳定，对外界变化的敏感性强。 大气 地壳 海洋1.751015mol/a0.421015mol/a3.51015mol/a0.91015mol/a 191015mol/a21.61015mol/a0.721015mol1.71015mol 950001015mol解：F=(21.6+0.9) 1015mol/a=22.51015mol/a R=(19+3.5) 1015mol/a=22.5

11、1015mol/a阐明，长期平衡情况下，大气中水分的输入和输出相平衡。=M/F=0.721015mol/22.51015mol/a=0.032a=12d(12天大气中的水分要进展一次更新)物种ArNeKrXeHeN2O2/a107107107107107106103物种H2OCONOXSO2H2SHCSPM/d1073-1858-102-40.5-2210-30大气的次要组分或微量浓度l大气污染物大气污染物222O21HhvOH大气的主要成分：次要成分：元素的分异过程和分壳过程O2+hvO+O (波 长 243 nm)O+O2+MO3+M3O2+hv2O3O3+hvO2+O (210-290 nm)O3+O2O2臭氧层的构成，从而滤掉太阳辐射的紫外部分，植物移向水面，最后，出现于陆地，氧气开场增多。大气圈主要成分次要成分 CH4H2H2ON2H2SNH3ArN2N2O2H2OCO2O2H2O大气圈主要成分次要成分 CH4H2H2ON2H