2章-大气环境化学1课件

第一章回顾1、环境问题及环境污染2、全球主要的环境问题3、人们对环境问题的认识过程4、重大公害事件5、环境化学的内容、特点6、环境污染物的类别7、环境效应8、环境污染物在环境中的迁移和转化第一章回顾1、环境问题及环境污染第二章

大气环境化学

（AtmosphericEnvironmentalChemistry）第二章

大气环境化学

（AtmosphericEnvir章节内容：大气的组成及其主要污染物大气中污染物的迁移大气中污染物的转化大气颗粒物章节内容：第二章大气环境化学Whoeversavesonelife,

Savestheentireworld掌握：大气污染物发生的迁移过程；污染物参与光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理理解：大气的层结结构、大气污染物及大气运动的基本规律；酸雨、温室效应及臭氧层破坏的机理第二章大气环境化学Whoeversavesone第一节大气的组成及其主要污染物本节要点大气的主要成分大气层的结构大气中的主要污染物第一节大气的组成及其主要污染物本节要点思考题：⒈什么是大气温度层结？⒉什么是气温垂直递减率？思考题：§1.1大气的组成大气主要由氮、氧和几种惰性气体组成，它们约占大气总量的99.9%以上。除气体外，大气中还悬浮着大量固体和液体颗粒。按照停留时间的长短，大气组分可分为三类：准永久气体：N2、Ar、Ne、Kr、Xe；可变组分：CO2、CH4、H2、N2O、O3、O2

强可变组分：H2O、CO、NO、NH3、SO2、碳氢化合物(HC)、颗粒物、H2S§1.1大气的组成大气主要由氮、氧和几种惰性气体组成，它成云致雨的必要条件（凝结核）主要成分次要成分水汽固体杂质生物体的基本成分维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料；对地面保温吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害成云致雨的必要条件；对地面保温大气组成主要作用干洁空气O3N2O2CO2大气各成分的作用成云致雨的必要条件（凝结核）主要次要水汽固体杂质生

可变组分和强可变组分在大气中停留时间短，有可能参与平流层或对流层中的化学变化，它们在大气中的时空分布受地域的影响，在不同地区或高度，其分布往往有很大的不同。如冶炼厂、火力电厂所在地上空的大气中含烟尘、SO2、NOx等强可变组分较多；在化工区周围的大气中含有较多的无机或有机物质；当这些物质在大气中达到一定浓度时，就有可能产生局部的大气污染。

可变组分和强可变组分在大气中停留时没有空气就没有生命①空气是生命的支柱，它为人类及动物提供呼吸所需要的O2。一般成年人每天需要吸入13kg（10m3）的空气。②为植物的光合作用提供CO2，合成碳水化合物，提供人类和动物的食物。③大气中的氮通过不同形式的固氮作用以及一系列复杂的生物化学反应，转变为生命不可缺少的氨基酸。空气作用没有空气就没有生命空气作用④大气在以太阳为能源的庞大的蒸馏室中起冷凝器的作用，形成降雨，从而把水从海洋输送到陆地，为陆地生物提供了必要的生活条件。⑤大气还吸收来自外层空间的宇宙射线和来自太阳的大部分电磁辐射，滤掉了波长小于290纳米的紫外辐射，使地球上的生物免受其伤害。④大气在以太阳为能源的庞大的蒸馏室中起冷凝器的作用，形成降雨§1.2.1大气质量在铅直方向的分布大气质量在铅直方向的分布是极不均匀的。§1.2大气层的结构§1.2.1大气质量在铅直方向的分布§1.2大气层的

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。根据大气的温度层结、密度层结和运动规律，可将大气划分为★§1.2.2大气温度层结和大气密度层结（lonosphere）逸散层热层（thermsphere）中间层（mesosphere)平流层（stratosphere）对流层(troposphere)把静大气的温度和密度在垂直方向上的分布，称为大2章-大气环境化学1课件①对流层是大气的底层，其平均厚度为12km。②该层内气温随高度的增加而降低，因为对流层内大气的重要热源是来自地面的长波辐射。★大气垂直递减率：随高度升高气温的降低率，通常用下式表示：Г=-dT/dz式中：T：绝对温度，K；z：高度。在对流层中，平均dT/dz<0且Г＝0.6/100m。

1.对流层(troposphere)

此式表征大气温度层结每升高100m，气温降低0.6℃①对流层是大气的底层，其平均厚度为12km。1.对流层(2005年国家测绘局公布珠峰新高程为8844.43米2005年国家测绘局公布珠峰新高程为8844.43米③大气中绝大多数天气现象都发生在对流层中。

这一层内含有全部大气质量3/4的大气和几乎所有的水汽，加之空气的运动会造成风、雨、雷电和冷暖转变等复杂的天气现象，对天气分析和预报具有重要意义。④从污染源排放出的污染物几乎都直接进入对流层，因而这些污染物的迁移转化过程也主要发生在这一层内。③大气中绝大多数天气现象都发生在对流层中。垂直对流垂直对流垂直对流垂直对流斗笠云斗笠云旗云旗云环状云环状云2.平流层（stratosphere）

①高度：17～50km。②温度：在30－35km以下的低层，随高度的增加气温保持不变或稍有上升。从30－35km开始，气温随高度的增加而升高。到平流层顶时，温度可接近0℃。③在15-60km高度范围内存在一臭氧层，其厚度在20km左右。臭氧分子能够吸收来自太阳的紫外辐射而分解为氧原子和氧分子，当它们又重新化合为臭氧分子时，便可释放出大量的热能，这就是平流层温度升高的原因。2.平流层（stratosphere）①高度：17～502章-大气环境化学1课件④平流层内由于上热下冷，空气垂直对流运动很小，只能随地球自转而产生平流运动。污染物进入平流层后，它会由此而形成一薄层，使污染物遍布全球。平流层内水汽和尘埃都很少，几乎没有云、雨等天气现象出现。大气透明度也很好，现代超高速飞机多在平流层底部飞行，既平稳又安全。然而飞机排放出来的废物可破坏臭氧层，因而成了人们关注的全球性的问题。④平流层内由于上热下冷，空气垂直对流运动很小，只能随地球3.中间层（mesosphere）

①高度：50～80km②温度：气温随高度的增加而降低。顶部可达-92℃左右。垂直温度分布特征与对流层相似。③由于层内热源仅靠其下部的平流层提供，因而下热上冷，故空气垂直运动相当强烈。3.中间层（mesosphere）①高度：50～80km夜光云夜光云①高度：80-500km。②温度：温度随高度的增加而迅速上升。顶部可达到1000K以上。该层内空气极稀薄，在太阳紫外线和宇宙射线的辐射下，空气处于高度电离状态，因而热层也可称为电离层。4.热层（thermsphere）4.热层（thermsphere）太阳风与地磁场太阳风与地磁场2章-大气环境化学1课件2章-大气环境化学1课件2章-大气环境化学1课件2章-大气环境化学1课件2章-大气环境化学1课件2章-大气环境化学1课件§1.3大气中的主要污染物硫的氧化物主要是二氧化硫和三氧化硫，其中大部分来自含硫化石燃料的燃烧。有色金属冶炼厂和硫酸厂等也要排放相当数量硫的氧化物。二氧化碳主要是燃料燃烧的产物。在19世纪，大气中的二氧化碳浓度约为290ppm，到2008年为394ppm，还有上升的趋势。汽车行驶频繁地区容易产生高浓度的一氧化碳，但是它不会在空气中积累，一氧化碳经过各种化学和光化学反应，能转化为二氧化碳，但这个反应很缓慢。§1.3大气中的主要污染物硫的氧化物主要是二氧化硫和三氧氮氧化物是NO、N2O、NO2、N2O3、N2O5等的总称。其中对大气造成污染的主要是一氧化氮和二氧化氮，它们大部分来自燃料燃烧（包括汽车废气排放）。氟氯烃中用作致冷剂或烟雾剂的氟里昂-11（CFCl3）和氟里昂-12（CF2Cl2）性质相当稳定，不溶于水，不参与任何生物反应。这些气体从低层大气逸入平流层，通过光化学反应，破坏臭氧层。此外，空气中的污染物还有核爆炸产生的放射性物质等。氮氧化物是NO、N2O、NO2、N2O3、N2O5等的总称。第二节大气中污染物的迁移污染物在大气中的迁移是指由污染源排放出来的污染物由于空气的运动使其传输和分散的过程。迁移过程可使污染物浓度降低。大气圈中空气的运动主要是由于温度差异引起的。第二节大气中污染物的迁移污染物在大气中的迁移是指由污本节要点辐射逆温层气块的绝热过程和干绝热递减率大气稳定度影响大气污染物迁移的因素本节要点★§2.1辐射逆温层在对流层中，气温一般是随高度增加而降低。但在一定条件下会出现反常现象。这可由Г的变化情况来判断。当Г＝0时，称为等温气层；当Г<0时，称为逆温气层。

例如：在山区，山峰上方，日光照射，上面的空气温度高，下面的山谷温度低，就形成逆温层。

★§2.1辐射逆温层在对流层中，气温一般

逆温层的形成原因主要有以下几种：一是地面辐射冷却；二是空气平流冷却；三是空气下沉增温；四是空气的乱流混合；五是锋面上形成的逆温。按形成的原因不同，将逆温层可分为辐射逆温层，平流逆温层，下沉逆温层，锋面逆温层和乱流逆温层。

逆温层的形成原因主要有以下几种：一

夜晚，地面向大气辐射白天吸收的热量而逐渐冷却，近地面的气温随之降低。离地愈近，气温冷却愈快，离地愈远的空气受地面影响愈弱，降温愈慢，形成自地面开始的辐射逆温。辐射逆温随着地面的冷却逐渐向上扩展，到日出前逆温充分发展。日出后，地面吸收太阳的辐射逐渐升温，逆温层又逐渐自下而上消失。到上午九点钟左右，逆温全部消失。夜晚，地面向大气辐射白天吸收的热量而逐渐出现逆温时，好像一个盖子阻碍它下面的污染物质扩散，对大气污染扩散影响极大，因此许多大气污染事件都发生在具有逆温层与静风的气象条件下。出现逆温时，好像一个盖子阻碍它下面的污染物质扩散，对大气污染当一团干空气或未饱和的湿空气与外界没有任何热量交换,做升降运动，且气块内没有任何水相变化时的温度变化过程叫干绝热过程。

§2.2气块的绝热过程和干绝热递减率当一团干空气或未饱和的湿空气与外界没有任何热量T1、T2：分别为绝热过程起始和终结的温度；P1、P2：分别为绝热过程起始和终结的压力；A：功热当量；Rd：干热过程的状态常数；Cpd：干空气的定压比热；0.286称为泊松常数。泊松方程T1、T2：分别为绝热过程起始和终结的温度；泊松干绝热垂直递减率，用гd表示：干空气在上升时温度降低值与上升高度的比值。干绝热垂直递减率，用гd表示：干空气在上升时温度降低值与上T2＝T0-гd（Z-Z0）式中：（Z-Z0）—上升高度差；T2--干空气达到高度Z的温度；T0——起始高度Z0处的温度。利用干绝热递减率，对于上升的空气得到：T2＝T0-гd（Z-Z0）利用干绝热递减率，对于上升注意：原因：气温垂直递减率是大气温度随着距离地面越来越远得到的热量越来越少。1℃/100m异同干绝热垂直递减率气温垂直递减率干绝热垂直递减率是干空气在绝热上升或绝热下降运动过程中由于做功气块本身的温度变化注意：原因：气温垂直递减率是大气温度随着距离地面越来越远得到大气稳定度是指气层的稳定程度。空气的稳定性受密度层结和受温度层结所制约。★§2.3大气稳定度(AtmosphereStability)大气稳定度对污染物在大气中的扩散有很大影响。大气越不稳定，污染物的扩散速率就越快；反之，则越慢。

大气稳定度是指气层的稳定程度。空气的稳定性受密度层结和受温度

判断方法：若Г＜Гd表明大气是稳定的；若Г＞Гd表明大气是不稳定的；若Г＝Гd表明大气处于平衡状态。一般来讲，大气垂直递减率越大，气块越不稳定；反之，气块就越稳定。判断方法：若Г＜Гd表明大气是稳定的；一般来讲，空气的机械运动，如风和湍流大气稳定度天气形势和地理地势造成的逆温现象污染源本身的特性★§2.4影响大气污染物迁移的因素空气的机械运动，如风和湍流★§2.4影响大气污染物迁移污染物在大气中的扩散取决于三个因素：①风可使污染物向下风向扩散；②湍流可使污染物向各方向扩散；③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。⒈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：⒈风和大气湍流的影响（a）为无湍流时，烟团仅仅依靠分子扩散使烟团长大，烟团的扩散速率非常缓慢，其扩散速率比湍流扩散小5～6个数量级；（b）为烟团在远小于其尺度的湍涡中扩散，由于烟团边缘受到小湍涡的扰动，逐渐与周边空气混合而缓慢膨胀，浓度逐渐降低，烟流几乎呈直线向下风运动；（a）为无湍流时，烟团仅仅依靠分子扩散使烟团长大，烟团的扩散（c）为烟团在与其尺度接近的湍涡中扩散，在湍涡的切入卷出作用下烟团被迅速撕裂，大幅度变形，横截面快速膨胀，因而扩散较快，烟流呈小摆幅曲线向下风运动；（d）为烟团在远大于其尺度的湍涡中扩散，烟团受大湍涡的卷吸扰动影响较弱，其本身膨胀有限，烟团在大湍涡的夹带下作较大摆幅的蛇形曲线运动。（c）为烟团在与其尺度接近的湍涡中扩散，在湍涡的切入卷出作用★2.大气稳定度的影响大气稳定度随着气温层结的分布而变化，是直接影响大气污染物扩散的极重要因素。大气越不稳定，污染物的扩散速率就越快；反之，则越慢。当近地面的大气处于不稳定状态时，由于上部气温低而密度大，下部气温高而密度小，两者之间形成的密度差导致空气在竖直方向产生强烈的对流，使得烟流迅速扩散。大气处于逆温层结的稳定状态时，将抑制空气的上下扩散，使得排向大气的各种污染物质因此而在局部地区大量聚积。当污染物的浓度增大到一定程度并在局部地区停留足够长的时间，就可能造成大气污染。★2.大气稳定度的影响大气稳定度随着气温层结的分布而变烟流在不同稳定度下的扩散形态（自学）（1）波浪型发生在不稳定大气中。大气湍流强烈，烟流呈上下左右剧烈翻卷的波浪状向下风向输送，多出现在阳光较强的晴朗白天。污染物随着大气运动向各个方向迅速扩散，地面落地浓度较高，最大浓度点距排放源较近，大气污染物浓度随着远离排放源而迅速降低，对排放源附近的居民有害。烟流在不同稳定度下的扩散形态（自学）（1）波浪型（2）锥形大气处于中性或弱稳定状态。烟流扩散能力弱于波浪型，离开排放源一定距离后，烟流沿基本保持水平的轴线呈圆锥形扩散，多出现阴天多云的白天和强风的夜间。大气污染物输送距离较远，落地浓度也比波浪型低。

（2）锥形大气处于中性或弱稳定状态。（3）带型出现在逆温层结的稳定大气中。大气几乎无湍流发生，烟流在竖直方向上扩散速度很小，其厚度在漂移方向上基本不变，像一条长直的带子，而呈扇形在水平方向缓慢扩散，也称为扇型，多出现于弱风晴朗的夜晚和早晨。由于逆温层的存在，污染物不易扩散稀释，但输送较远。若排放源较低，污染物在近地面处的浓度较高，遇到高大障碍物阻挡时，会在该区域聚积以致造成污染。如果排放源很高时，近距离的地面上不易形成污染。（3）带型出现在逆温层结的稳定大气中。（4）爬升型大气某一高度的上部处于不稳定状态，而下部为稳定状态。如果排放源位于这一高度，则烟流下侧边界清晰平直，向上方湍流扩散形成一屋脊状，故又称为屋脊型。这种烟云多出现于地面附近有辐射逆温日落前后，而高空受冷空气影响仍保持递减层结。由于污染物只向上方扩散而不向下扩散，因而地面污染物的浓度小。（4）爬升型大气某一高度的上部处于不（5）熏烟型与爬升型相反，大气某一高度的上部处于稳定状态，而下部为不稳定状态。若排放源在这一高度附近，上部的逆温层好像一个盖子，使烟流的向上扩散受到抑制，而下部的湍流扩散比较强烈，也称为漫烟型烟云。这种烟云多出现在日出之后，近地层大气辐射逆温消失的短时间内，此时地面的逆温已自下而上逐渐被破坏，而一定高度之上仍保持逆温。这种烟流迅速扩散到地面，在接近排放源附近区域的污染物浓度很高，地面污染最严重。（5）熏烟型与爬升型相反，大气某一天气形势是指大范围气压分布的状况，局部地区的气象条件总是受天气形势的影响。

不利的天气形势和地形特征结合在一起可使某一地区的污染程度加重。3.天气形势和地理地势的影响3.天气形势和地理地势的影响

海洋、大陆的物理性质有很大差别，海洋由于有大量水其表面温度变化缓慢，而大陆表面温度变化剧烈。海风：空气从海洋流向大陆而生成海风。陆风：陆地上空的空气流向海洋而生成陆风。

（1）海陆风海洋、大陆的物理性质有很大差别，海洋由于有

白天，陆地上空的气温增加得比海面上空快，在海陆之间形成指向大陆的气压梯度，较冷的空气从海洋流向大陆而生成海风。白天，陆地上空的气温增加得比海面上空快夜间，陆地温降又比海洋快，近地气层的气温低于海面上的气温，形成了高于海面上的气压，于是空气从陆地流向海上，形成陆风。夜间，陆地温降又比海洋快，近地气层的气温低海陆风对空气污染的影响（1）循环作用如果污染源处于居地环流之中，污染物就可能循环累积达到较高的浓度。直接排入上层反向气流的污染物，有一部分也会随环流重新带回地面，提高了下层上风向的浓度；（2）往返作用在海陆风转换期间，原来随陆风输向海洋的污染物又会被发展起来的海风带回陆地。海风发展侵入陆地时，下层海风的温度低，陆地上层气流的温度高，在冷暖空气的交界面上，形成一层倾斜的逆温顶盖，阻碍了烟气向上扩散，造成封闭性和漫烟型污染。海陆风对空气污染的影响（1）循环作用在城市中，工厂企业和居民要燃烧大量的燃料，燃烧过程中会有大量热能排放到大气中，于是便造成了市区的温度比郊区高，这个现象称为城市热岛效应。城市热岛上暖而轻的空气上升，四周郊区的冷空气向城市流动，于是形成城郊环流。在这种环流作用下，城市本身排放的烟尘等污染物聚积在城市上空，形成烟幕，导致市区大气污染加剧。⑵城郊风在城市中，工厂企业和居民要燃烧大量的燃料，燃烧过市区郊区郊区AABB市区郊区郊区AABB

白天受热的山坡把热量传递给其上面的空气，这部分空气比同高度的谷中空气温度高，比重轻，于是就产生上升气流。同时谷底中的冷空气沿坡爬升补充，形成由谷底流向山坡的气流称为谷风。

⑶山谷风山区地形复杂，局地环流也很复杂。最常见的局地环流是山谷风。它是山坡和谷地受热不均而产生的一种局地环流。白天受热的山坡把热量传递给其上面的空气，这部分空气比夜间山坡上的空气温度下降较谷底快，其比重也比谷底大。在重力作用下，山坡上的冷空气沿坡下滑形成山风。

山谷风转换时往往造成严重空气污染。夜间山坡上的空气温度下降较谷底快，其比重也比谷底大。在重力作第一章回顾1、环境问题及环境污染2、全球主要的环境问题3、人们对环境问题的认识过程4、重大公害事件5、环境化学的内容、特点6、环境污染物的类别7、环境效应8、环境污染物在环境中的迁移和转化第一章回顾1、环境问题及环境污染第二章

大气环境化学

（AtmosphericEnvironmentalChemistry）第二章

大气环境化学

（AtmosphericEnvir章节内容：大气的组成及其主要污染物大气中污染物的迁移大气中污染物的转化大气颗粒物章节内容：第二章大气环境化学Whoeversavesonelife,

Savestheentireworld掌握：大气污染物发生的迁移过程；污染物参与光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理理解：大气的层结结构、大气污染物及大气运动的基本规律；酸雨、温室效应及臭氧层破坏的机理第二章大气环境化学Whoeversavesone第一节大气的组成及其主要污染物本节要点大气的主要成分大气层的结构大气中的主要污染物第一节大气的组成及其主要污染物本节要点思考题：⒈什么是大气温度层结？⒉什么是气温垂直递减率？思考题：§1.1大气的组成大气主要由氮、氧和几种惰性气体组成，它们约占大气总量的99.9%以上。除气体外，大气中还悬浮着大量固体和液体颗粒。按照停留时间的长短，大气组分可分为三类：准永久气体：N2、Ar、Ne、Kr、Xe；可变组分：CO2、CH4、H2、N2O、O3、O2

强可变组分：H2O、CO、NO、NH3、SO2、碳氢化合物(HC)、颗粒物、H2S§1.1大气的组成大气主要由氮、氧和几种惰性气体组成，它成云致雨的必要条件（凝结核）主要成分次要成分水汽固体杂质生物体的基本成分维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料；对地面保温吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害成云致雨的必要条件；对地面保温大气组成主要作用干洁空气O3N2O2CO2大气各成分的作用成云致雨的必要条件（凝结核）主要次要水汽固体杂质生

可变组分和强可变组分在大气中停留时间短，有可能参与平流层或对流层中的化学变化，它们在大气中的时空分布受地域的影响，在不同地区或高度，其分布往往有很大的不同。如冶炼厂、火力电厂所在地上空的大气中含烟尘、SO2、NOx等强可变组分较多；在化工区周围的大气中含有较多的无机或有机物质；当这些物质在大气中达到一定浓度时，就有可能产生局部的大气污染。

可变组分和强可变组分在大气中停留时没有空气就没有生命①空气是生命的支柱，它为人类及动物提供呼吸所需要的O2。一般成年人每天需要吸入13kg（10m3）的空气。②为植物的光合作用提供CO2，合成碳水化合物，提供人类和动物的食物。③大气中的氮通过不同形式的固氮作用以及一系列复杂的生物化学反应，转变为生命不可缺少的氨基酸。空气作用没有空气就没有生命空气作用④大气在以太阳为能源的庞大的蒸馏室中起冷凝器的作用，形成降雨，从而把水从海洋输送到陆地，为陆地生物提供了必要的生活条件。⑤大气还吸收来自外层空间的宇宙射线和来自太阳的大部分电磁辐射，滤掉了波长小于290纳米的紫外辐射，使地球上的生物免受其伤害。④大气在以太阳为能源的庞大的蒸馏室中起冷凝器的作用，形成降雨§1.2.1大气质量在铅直方向的分布大气质量在铅直方向的分布是极不均匀的。§1.2大气层的结构§1.2.1大气质量在铅直方向的分布§1.2大气层的

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。根据大气的温度层结、密度层结和运动规律，可将大气划分为★§1.2.2大气温度层结和大气密度层结（lonosphere）逸散层热层（thermsphere）中间层（mesosphere)平流层（stratosphere）对流层(troposphere)把静大气的温度和密度在垂直方向上的分布，称为大2章-大气环境化学1课件①对流层是大气的底层，其平均厚度为12km。②该层内气温随高度的增加而降低，因为对流层内大气的重要热源是来自地面的长波辐射。★大气垂直递减率：随高度升高气温的降低率，通常用下式表示：Г=-dT/dz式中：T：绝对温度，K；z：高度。在对流层中，平均dT/dz<0且Г＝0.6/100m。

1.对流层(troposphere)

此式表征大气温度层结每升高100m，气温降低0.6℃①对流层是大气的底层，其平均厚度为12km。1.对流层(2005年国家测绘局公布珠峰新高程为8844.43米2005年国家测绘局公布珠峰新高程为8844.43米③大气中绝大多数天气现象都发生在对流层中。

这一层内含有全部大气质量3/4的大气和几乎所有的水汽，加之空气的运动会造成风、雨、雷电和冷暖转变等复杂的天气现象，对天气分析和预报具有重要意义。④从污染源排放出的污染物几乎都直接进入对流层，因而这些污染物的迁移转化过程也主要发生在这一层内。③大气中绝大多数天气现象都发生在对流层中。垂直对流垂直对流垂直对流垂直对流斗笠云斗笠云旗云旗云环状云环状云2.平流层（stratosphere）

①高度：17～50km。②温度：在30－35km以下的低层，随高度的增加气温保持不变或稍有上升。从30－35km开始，气温随高度的增加而升高。到平流层顶时，温度可接近0℃。③在15-60km高度范围内存在一臭氧层，其厚度在20km左右。臭氧分子能够吸收来自太阳的紫外辐射而分解为氧原子和氧分子，当它们又重新化合为臭氧分子时，便可释放出大量的热能，这就是平流层温度升高的原因。2.平流层（stratosphere）①高度：17～502章-大气环境化学1课件④平流层内由于上热下冷，空气垂直对流运动很小，只能随地球自转而产生平流运动。污染物进入平流层后，它会由此而形成一薄层，使污染物遍布全球。平流层内水汽和尘埃都很少，几乎没有云、雨等天气现象出现。大气透明度也很好，现代超高速飞机多在平流层底部飞行，既平稳又安全。然而飞机排放出来的废物可破坏臭氧层，因而成了人们关注的全球性的问题。④平流层内由于上热下冷，空气垂直对流运动很小，只能随地球3.中间层（mesosphere）

①高度：50～80km②温度：气温随高度的增加而降低。顶部可达-92℃左右。垂直温度分布特征与对流层相似。③由于层内热源仅靠其下部的平流层提供，因而下热上冷，故空气垂直运动相当强烈。3.中间层（mesosphere）①高度：50～80km夜光云夜光云①高度：80-500km。②温度：温度随高度的增加而迅速上升。顶部可达到1000K以上。该层内空气极稀薄，在太阳紫外线和宇宙射线的辐射下，空气处于高度电离状态，因而热层也可称为电离层。4.热层（thermsphere）4.热层（thermsphere）太阳风与地磁场太阳风与地磁场2章-大气环境化学1课件2章-大气环境化学1课件2章-大气环境化学1课件2章-大气环境化学1课件2章-大气环境化学1课件2章-大气环境化学1课件§1.3大气中的主要污染物硫的氧化物主要是二氧化硫和三氧化硫，其中大部分来自含硫化石燃料的燃烧。有色金属冶炼厂和硫酸厂等也要排放相当数量硫的氧化物。二氧化碳主要是燃料燃烧的产物。在19世纪，大气中的二氧化碳浓度约为290ppm，到2008年为394ppm，还有上升的趋势。汽车行驶频繁地区容易产生高浓度的一氧化碳，但是它不会在空气中积累，一氧化碳经过各种化学和光化学反应，能转化为二氧化碳，但这个反应很缓慢。§1.3大气中的主要污染物硫的氧化物主要是二氧化硫和三氧氮氧化物是NO、N2O、NO2、N2O3、N2O5等的总称。其中对大气造成污染的主要是一氧化氮和二氧化氮，它们大部分来自燃料燃烧（包括汽车废气排放）。氟氯烃中用作致冷剂或烟雾剂的氟里昂-11（CFCl3）和氟里昂-12（CF2Cl2）性质相当稳定，不溶于水，不参与任何生物反应。这些气体从低层大气逸入平流层，通过光化学反应，破坏臭氧层。此外，空气中的污染物还有核爆炸产生的放射性物质等。氮氧化物是NO、N2O、NO2、N2O3、N2O5等的总称。第二节大气中污染物的迁移污染物在大气中的迁移是指由污染源排放出来的污染物由于空气的运动使其传输和分散的过程。迁移过程可使污染物浓度降低。大气圈中空气的运动主要是由于温度差异引起的。第二节大气中污染物的迁移污染物在大气中的迁移是指由污本节要点辐射逆温层气块的绝热过程和干绝热递减率大气稳定度影响大气污染物迁移的因素本节要点★§2.1辐射逆温层在对流层中，气温一般是随高度增加而降低。但在一定条件下会出现反常现象。这可由Г的变化情况来判断。当Г＝0时，称为等温气层；当Г<0时，称为逆温气层。

例如：在山区，山峰上方，日光照射，上面的空气温度高，下面的山谷温度低，就形成逆温层。

★§2.1辐射逆温层在对流层中，气温一般

逆温层的形成原因主要有以下几种：一是地面辐射冷却；二是空气平流冷却；三是空气下沉增温；四是空气的乱流混合；五是锋面上形成的逆温。按形成的原因不同，将逆温层可分为辐射逆温层，平流逆温层，下沉逆温层，锋面逆温层和乱流逆温层。

逆温层的形成原因主要有以下几种：一

夜晚，地面向大气辐射白天吸收的热量而逐渐冷却，近地面的气温随之降低。离地愈近，气温冷却愈快，离地愈远的空气受地面影响愈弱，降温愈慢，形成自地面开始的辐射逆温。辐射逆温随着地面的冷却逐渐向上扩展，到日出前逆温充分发展。日出后，地面吸收太阳的辐射逐渐升温，逆温层又逐渐自下而上消失。到上午九点钟左右，逆温全部消失。夜晚，地面向大气辐射白天吸收的热量而逐渐出现逆温时，好像一个盖子阻碍它下面的污染物质扩散，对大气污染扩散影响极大，因此许多大气污染事件都发生在具有逆温层与静风的气象条件下。出现逆温时，好像一个盖子阻碍它下面的污染物质扩散，对大气污染当一团干空气或未饱和的湿空气与外界没有任何热量交换,做升降运动，且气块内没有任何水相变化时的温度变化过程叫干绝热过程。

§2.2气块的绝热过程和干绝热递减率当一团干空气或未饱和的湿空气与外界没有任何热量T1、T2：分别为绝热过程起始和终结的温度；P1、P2：分别为绝热过程起始和终结的压力；A：功热当量；Rd：干热过程的状态常数；Cpd：干空气的定压比热；0.286称为泊松常数。泊松方程T1、T2：分别为绝热过程起始和终结的温度；泊松干绝热垂直递减率，用гd表示：干空气在上升时温度降低值与上升高度的比值。干绝热垂直递减率，用гd表示：干空气在上升时温度降低值与上T2＝T0-гd（Z-Z0）式中：（Z-Z0）—上升高度差；T2--干空气达到高度Z的温度；T0——起始高度Z0处的温度。利用干绝热递减率，对于上升的空气得到：T2＝T0-гd（Z-Z0）利用干绝热递减率，对于上升注意：原因：气温垂直递减率是大气温度随着距离地面越来越远得到的热量越来越少。1℃/100m异同干绝热垂直递减率气温垂直递减率干绝热垂直递减率是干空气在绝热上升或绝热下降运动过程中由于做功气块本身的温度变化注意：原因：气温垂直递减率是大气温度随着距离地面越来越远得到大气稳定度是指气层的稳定程度。空气的稳定性受密度层结和受温度层结所制约。★§2.3大气稳定度(AtmosphereStability)大气稳定度对污染物在大气中的扩散有很大影响。大气越不稳定，污染物的扩散速率就越快；反之，则越慢。

大气稳定度是指气层的稳定程度。空气的稳定性受密度层结和受温度

判断方法：若Г＜Гd表明大气是稳定的；若Г＞Гd表明大气是不稳定的；若Г＝Гd表明大气处于平衡状态。一般来讲，大气垂直递减率越大，气块越不稳定；反之，气块就越稳定。判断方法：若Г＜Гd表明大气是稳定的；一般来讲，空气的机械运动，如风和湍流大气稳定度天气形势和地理地势造成的逆温现象污染源本身的特性★§2.4影响大气污染物迁移的因素空气的机械运动，如风和湍流★§2.4影响大气污染物迁移污染物在大气中的扩散取决于三个因素：①风可使污染物向下风向扩散；②湍流可使污染物向各方向扩散；③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。⒈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：⒈风和大气湍流的影响（a）为无湍流时，烟团仅仅依靠分子扩散使烟团长大，烟团的扩散速率非常缓慢，其扩散速率比湍流扩散小5～6个数量级；（b）为烟团在远小于其尺度的湍涡中扩散，由于烟团边缘受到小湍涡的扰动，逐渐与周边空气混合而缓慢膨胀，浓度逐渐降低，烟流几乎呈直线向下风运动；（a）为无湍流时，烟团仅仅依靠分子扩散使烟团长大，烟团的扩散（c）为烟团在与其尺度接近的湍涡中扩散，在湍涡的切入卷出作用下烟团被迅速撕裂，大幅度变形，横截面快速膨胀，因而扩散较快，烟流呈小摆幅曲线向下风运动；（d）为烟团在远大于其尺度的湍涡中扩散，烟团受大湍涡的卷吸扰动影响较弱，其本身膨胀有限，烟团在大湍涡的夹带下作较大摆幅的蛇形曲线运动。（c）为烟团在与其尺度接近的湍涡中扩散，在湍涡的切入卷出作用★2.大气稳定度的影响大气稳定度随着气温层结的分布而变化，是直接影响大气污染物扩散的极重要因素。大气越不稳定，污染物的扩散速率就越快；反之，则越慢。当近地面的大气处于不稳定状态时，由于上部气温低而密度大，下部气温高而密度小，两者之间形成的密度差导致空气在竖直方向产生强烈的对流，使得烟流迅速扩散。大气处于逆温层结的稳定状态时，将抑制空气的上下扩散，使得排向大气的各种污染物质因此而在局部地区大量聚积。当污染物的浓度增大到一定程度并在局部地区停留足够长的时间，就可能造成大气污染。★2.大气稳定度的影响大气稳定度随着气温层结的分布而变烟流在不同稳定度下的扩散形态（自学）（1）波浪型发生在不稳定大气中。大气湍流强烈，烟流呈上下左右剧烈翻卷的波浪状向下风向输送，多出现在阳光较强的晴朗白天。污染物随着大气运动向各个方向迅速扩散，地面落地浓度较高，最大浓度点距排放源较近，大气污染物浓度随着远离排放源而迅速降低，对排放源附近的居民有害。烟流在不同稳定度下的扩散形态（自学）（1）波浪型（2）锥形大气处于中性或弱稳定状态。烟流扩散能力弱于波浪型，离开排放源一定距离后，烟流沿基本保持水平的轴线呈圆锥形扩散，多出现阴天多云的白天和强风的夜间。大气污染物输送距离较远，落地浓度也比波浪型低。

（2）锥形大气处于中性或弱稳定状态。（3）带型出现在逆温层结的稳定大气中。大气几乎无湍流发生，烟流在竖直方向上扩散速度很小，其厚度在漂移方向上基本不变，像一条长直的带子，而呈扇形在水平方向缓慢扩散，也称为扇型，多出现于弱风晴朗的夜晚和早晨。由于逆温层的存在，污染物不易扩散稀释，但输送较远。若排放源较低，污染物在近地面处的浓度较高，遇到高大障碍物阻挡时，会在该区域聚积以致造成污染。如果排放源很高时，近距离的地面上不易形成