大气化学基础课件

第1页/共55页第1页/共55页1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，N2,Ar,Ne,Kr,Xe2)可变化组分：停留时间几年-10几年

CO2,CH4,N2O,H2,O23)强可变组分：停留时间小于1a，CO,NOx,H2O,NH3,SOx,VOCs,aerosol按浓度：1)主要成分：>1%,N2,O2,Ar2)微量成分：1ppm~1%,CO2,CH4,H2O,He,Kr…3)痕微量成分：<1ppm,H2,O3,CO,N2O,NOx,SOx,VOCs,aerosol…第2页/共55页大气组成的分类按停留时间的长短：第2页/共55页2大气温度层结构对流层平流层中间层热层逃逸层第3页/共55页大气温度层结构对流层第3页/共55页3大气各层的质量分布全球大气总质量为5.13×1015t对流层大气总质量为4.22×1015t，占82%强平流层大气总质量为9.06×1014t，占18%弱30km以上大气占全球大气总质量的1%平流层以上大气占全球大气总质量的0.1%弱大气化学研究的范围多为对流层+平流层第4页/共55页大气各层的质量分布全球大气总质量为5.13×1015t第4页4第5页/共55页第5页/共55页5理想气体状态方程PV=NRT

P：气压V：体积N：摩尔数T：绝对温度R：通用常数P取atm，R=0.0826atm/(mol.K)P取Pa，R=8.314J/(mol.k)第6页/共55页理想气体状态方程PV=NRTR：通用常数第6页/6大气成分的表示方法按照摩尔比和分压比空气密度变化时，mi保持常数，具有守恒性质常用浓度单位：

1ppmv=1x10-6molmol-1

1ppbv=1x10-9molmol-1

1pptv=1x10-12molmol-1第7页/共55页大气成分的表示方法按照摩尔比和分压比常用浓度单位：第7页/共7大气成分的表示方法个数/cm3表示方法N/V=P/RT在P=101325Pa下T为298K时

每cm3的分子数=2.46×1019分子/cm31ppm=?1ppb=?1ppt=?OH自由基=106分子/cm3第8页/共55页大气成分的表示方法个数/cm3表示方法第8页/共55页8大气成分的表示方法ug/m3表示法第9页/共55页大气成分的表示方法ug/m3表示法第9页/共55页9对物体i第10页/共55页对物体i第10页/共55页10从体积混合比ppb到质量浓度µg/m3

：第11页/共55页从体积混合比ppb到质量浓度µg/m3：第11页/共55页11大气化学的一些基本概念气体循环：大气组分通过大气圈与其它三个圈之间发生的物理、化学或者生物化学过程，不断进行着物质交换或者转化，我们称这一过程为气体循环源：产生气体的过程，称为气体的源（Sources）汇：大气中去除气体的过程是被除气体的汇（Sinks）储库：大气是各种气体的微粒组分的储库，某种气体的储库即为该组份气体在大气中的一种储存停留时间：某种组分在大气储库中存在的平均时间第12页/共55页大气化学的一些基本概念气体循环：大气组分通过大气圈与其它三个12大气污染源向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所，设备和装置。

污染物的来源天然污染源

火山喷发、森林火灾、自然尘、森林植物释放、海浪飞沫

人为污染源

燃料燃烧

工业生产过程排放

交通运输过程中排放农业活动排放

点源线源面源第13页/共55页大气污染源向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场13天然源第14页/共55页天然源第14页/共55页14第15页/共55页第15页/共55页15第16页/共55页第16页/共55页16第17页/共55页第17页/共55页17大气污染物的汇机制干沉降（重力和非重力）湿沉降化学反应去除向平流层输送第18页/共55页大气污染物的汇机制干沉降（重力和非重力）第18页/共55页18大气中的重要污染物及其源汇简介1）含硫化合物（SO2,H2S,DMS,COS,H2SO4…）2)含氮化合物（NO,NO2,NH3,HNO3,N2O,PAN…）3)碳氧化物（CO,CO2）4)碳氢化合物及其衍生物（烃，醛，酮，酸等）5）光化学氧化剂（O3,PAN,H2O2…）6)卤素化合物（HF,HCl,CFCs…）7)大气气溶胶（硫酸盐、硝酸盐、PAH、BC、EC…）8)放射性物质（氡气等）第19页/共55页大气中的重要污染物及其源汇简介1）含硫化合物（SO2,H219第20页/共55页第20页/共55页20第21页/共55页第21页/共55页21第22页/共55页第22页/共55页22DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云对阳光的反照率进入地球表面的辐射减少影响浮游生物产生DMS的过程

温度下降海-气输送化学氧化++++--+/-?+/-?第23页/共55页DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云对阳光进入地球表面23第24页/共55页第24页/共55页24第25页/共55页第25页/共55页25第26页/共55页第26页/共55页26第27页/共55页第27页/共55页27第28页/共55页第28页/共55页28第29页/共55页第29页/共55页29第30页/共55页第30页/共55页30第31页/共55页第31页/共55页31第32页/共55页第32页/共55页32第33页/共55页第33页/共55页33第34页/共55页第34页/共55页34第35页/共55页第35页/共55页35第36页/共55页第36页/共55页36第37页/共55页第37页/共55页37第38页/共55页第38页/共55页38第39页/共55页第39页/共55页39第40页/共55页第40页/共55页40第41页/共55页第41页/共55页41第42页/共55页第42页/共55页42第43页/共55页第43页/共55页43第44页/共55页第44页/共55页44第45页/共55页第45页/共55页45第46页/共55页第46页/共55页46第47页/共55页第47页/共55页47第48页/共55页第48页/共55页48第49页/共55页第49页/共55页49第50页/共55页第50页/共55页50第51页/共55页第51页/共55页51第52页/共55页第52页/共55页52第53页/共55页第53页/共55页53第54页/共55页第54页/共55页54第55页/共55页第55页/共55页55第1页/共55页第1页/共55页56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，N2,Ar,Ne,Kr,Xe2)可变化组分：停留时间几年-10几年

CO2,CH4,N2O,H2,O23)强可变组分：停留时间小于1a，CO,NOx,H2O,NH3,SOx,VOCs,aerosol按浓度：1)主要成分：>1%,N2,O2,Ar2)微量成分：1ppm~1%,CO2,CH4,H2O,He,Kr…3)痕微量成分：<1ppm,H2,O3,CO,N2O,NOx,SOx,VOCs,aerosol…第2页/共55页大气组成的分类按停留时间的长短：第2页/共55页57大气温度层结构对流层平流层中间层热层逃逸层第3页/共55页大气温度层结构对流层第3页/共55页58大气各层的质量分布全球大气总质量为5.13×1015t对流层大气总质量为4.22×1015t，占82%强平流层大气总质量为9.06×1014t，占18%弱30km以上大气占全球大气总质量的1%平流层以上大气占全球大气总质量的0.1%弱大气化学研究的范围多为对流层+平流层第4页/共55页大气各层的质量分布全球大气总质量为5.13×1015t第4页59第5页/共55页第5页/共55页60理想气体状态方程PV=NRT

P：气压V：体积N：摩尔数T：绝对温度R：通用常数P取atm，R=0.0826atm/(mol.K)P取Pa，R=8.314J/(mol.k)第6页/共55页理想气体状态方程PV=NRTR：通用常数第6页/61大气成分的表示方法按照摩尔比和分压比空气密度变化时，mi保持常数，具有守恒性质常用浓度单位：

1ppmv=1x10-6molmol-1

1ppbv=1x10-9molmol-1

1pptv=1x10-12molmol-1第7页/共55页大气成分的表示方法按照摩尔比和分压比常用浓度单位：第7页/共62大气成分的表示方法个数/cm3表示方法N/V=P/RT在P=101325Pa下T为298K时

每cm3的分子数=2.46×1019分子/cm31ppm=?1ppb=?1ppt=?OH自由基=106分子/cm3第8页/共55页大气成分的表示方法个数/cm3表示方法第8页/共55页63大气成分的表示方法ug/m3表示法第9页/共55页大气成分的表示方法ug/m3表示法第9页/共55页64对物体i第10页/共55页对物体i第10页/共55页65从体积混合比ppb到质量浓度µg/m3

：第11页/共55页从体积混合比ppb到质量浓度µg/m3：第11页/共55页66大气化学的一些基本概念气体循环：大气组分通过大气圈与其它三个圈之间发生的物理、化学或者生物化学过程，不断进行着物质交换或者转化，我们称这一过程为气体循环源：产生气体的过程，称为气体的源（Sources）汇：大气中去除气体的过程是被除气体的汇（Sinks）储库：大气是各种气体的微粒组分的储库，某种气体的储库即为该组份气体在大气中的一种储存停留时间：某种组分在大气储库中存在的平均时间第12页/共55页大气化学的一些基本概念气体循环：大气组分通过大气圈与其它三个67大气污染源向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所，设备和装置。

污染物的来源天然污染源

火山喷发、森林火灾、自然尘、森林植物释放、海浪飞沫

人为污染源

燃料燃烧

工业生产过程排放

交通运输过程中排放农业活动排放

点源线源面源第13页/共55页大气污染源向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场68天然源第14页/共55页天然源第14页/共55页69第15页/共55页第15页/共55页70第16页/共55页第16页/共55页71第17页/共55页第17页/共55页72大气污染物的汇机制干沉降（重力和非重力）湿沉降化学反应去除向平流层输送第18页/共55页大气污染物的汇机制干沉降（重力和非重力）第18页/共55页73大气中的重要污染物及其源汇简介1）含硫化合物（SO2,H2S,DMS,COS,H2SO4…）2)含氮化合物（NO,NO2,NH3,HNO3,N2O,PAN…）3)碳氧化物（CO,CO2）4)碳氢化合物及其衍生物（烃，醛，酮，酸等）5）光化学氧化剂（O3,PAN,H2O2…）6)卤素化合物（HF,HCl,CFCs…）7)大气气溶胶（硫酸盐、硝酸盐、PAH、BC、EC…）8)放射性物质（氡气等）第19页/共55页大气中的重要污染物及其源汇简介1）含硫化合物（SO2,H274第20页/共55页第20页/共55页75第21页/共55页第21页/共55页76第22页/共55页第22页/共55页77DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云对阳光的反照率进入地球表面的辐射减少影响浮游生物产生DMS的过程

温度下降海-气输送化学氧化++++--+/-?+/-?第23页/共55页DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云对阳光进入地球表面78第24页/共55页第24页/共55页79第25页/共55页第25页/共55页80第26页/共55页第26页/共55页81第27页/共55页第27页/共55页82第28页/共55页第28页/共55页83第29页/共55页第29页/共55页84第30页/共5