《环境化学》课件第二章-1

2-1第二章

大气环境化学

Chapter2.

EnvironmentalChemistryinAtmosphere2-2内容提要及重点要求主要介绍大气结构，大气中的主要污染物及其迁移，光化学反应基础，重要的大气污染化学问题及其形成机制。要求了解大气的层结结构，大气中的主要污染物，大气运动的基本规律。掌握污染物遵循这些规律而发生的迁移过程，特别是重要污染物参与光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理。还应了解描述大气污染的数学模式和酸雨、温室效应，以及臭氧层破坏等全球性环境问题。2-3第一节

大气的组成及其主要污染物

2.1AtmosphericCompositionandPrimaryPollutants《环境化学》第二章大气环境化学一、大气的主要成分

(MainCompositionsoftheAtmosphere)二、大气层的结构

(StratificationoftheAtmosphere)三、大气中的主要污染物

(PrimaryPollutantsintheAtmosphere)2-4一、大气的主要成分(MainCompositionsoftheAtmosphere)大气的主要成分（体积分数）包括：N2（78.08%）、O2（20.95%）、Ar（0.943%）和CO2（0.0314%）。几种惰性气体：He（5.24×10-4）、Ne（1.81×10-3）、Kr（1.14×10-4）和Xe（8.7×10-6）的含量相对比较高。水蒸气的含量是一个可变化的数值，一般在1%～3%。痕量组分，如H2（5×10-5）、CH4（2×10-4）、CO（1×10-5）、SO2（2×10-7）、NH3（6×10-7）、N2O（3×10-5）、NO2（2×10-6）、O3（4×10-6）等。2-5GasorSpeciesVolumePercentaMajorSourcesProcessforRemovalfromtheAtmosphereCH42×10-4BiogenicbPhotochemicalCO1×10-5Photochemical,anthropogeniccPhotochemicalN2O3×10-5BiogenicPhotochemicalNOxd10-10

~10-6Photochemical,lightning,anthropogenicPhotochemicalHNO310-9~10-7PhotochemicalWashedoutbyprecipitationNH36×10-7BiogenicPhotochemical,washedoutbyprecipitationH25×10-5Biogenic,photochemicalPhotochemicalH2O210-8

~10-6PhotochemicalWashedoutbyprecipitationHO·e10-13

~10-8PhotochemicalPhotochemicalHO2·e10-11

~10-9PhotochemicalPhotochemicalH2CO10-8

~10-7PhotochemicalPhotochemicalCS210-9

~10-8Anthropogenic,biogenicPhotochemicalOCS10-8Anthropogenic,biogenic,photochemicalPhotochemicalSO22×10-7Anthropogenic,photochemical,volcanicPhotochemicalI2trace--CCl2F2f2.8×10-5AnthropogenicPhotochemicalH3CCCl3g~1×10-8AnthropogenicPhotochemicalAtmosphericTraceGasesinDryAirNearGroundLevelaLevelintheabsenceofgrosspollution;bFrombiologicalsources;cSourcesarisingfromhumanactivities;dSumofNO,NO2,andNO3,ofwhichNO3isamajorreactivespeciesintheatmosphereatnight;eReactivefreeradicalspecieswithoneunpairedelectron,transientspecieswhoseconcentrationsbecomemuchloweratnight;fAchlorofluorocarbon,FreonF-12;gMethylchloroform.FromEnvironmentalChemistry,S.E.Manahan,CRCPress,20042-6地表大气的平均压力为101300Pa，相当于每平方厘米地球表面包围着1034g的空气。地球的总表面积为510100934km2，所以大气总质量约为5.3×1018kg，相当于地球质量的10-6倍。大气随高度的增加而逐渐稀薄，其质量的99.9％集中在50km以下的范围内。海拔高度大于100km的大气中，大气质量仅是整个大气圈质量的百万分之一。2-7第一节

大气的组成及其主要污染物

2.1AtmosphericCompositionandPrimaryPollutants《环境化学》第二章大气环境化学一、大气的主要成分

(MainCompositionsoftheAtmosphere)二、大气层的结构

(StratificationoftheAtmosphere)三、大气中的主要污染物

(PrimaryPollutantsintheAtmosphere)2-8二、大气层的结构

(StratificationoftheAtmosphere)1.对流层（Troposphere）高度：0~(10~16)km

，随纬度和季节发生变化温度：大约每上升100

m，降低0.6

℃

空气运动：低纬度较强，高纬度较弱，夏季较强，冬季较弱密度：密度大，占大气总质量的3/4低层大气（1~2km）：摩擦层或边界层，污染物集中；自由层大气（2km以上）：自然现象；对流层顶层：水变冰，阻止水分子进入平流层，阻止了氢的损失。H2O→H+HO热层中间层顶中间层平流层顶平流层对流层顶对流层2-92.平流层(Stratosphere)高度：(10~16)~50

km温度：同温层[对流层顶端~(30~35km)]

30~35km以上开始下降空气运动：没有对流，平流为主空气稀薄，很少出现天气现象在高度15~60

km，有厚约20km的臭氧层，其生成和去除过程为：O2→O+OO+O2→O3O3→O+O2O3+O→2O2吸收紫外线，放出热量，臭氧吸收热量3.中间层(Mesosphere)：

50~80

km4.热层（电离层）(Thermosphere)：80~500

km吸收紫外线造成温度上升，空气高度电离，因此也称为电离层，占大气质量的0.5%5.逃逸层，外大气层(Exosphere)热层中间层顶中间层平流层顶平流层对流层顶对流层2-10Theatmosphereisdividedconceptuallyintofourregions——thetroposphere,stratosphere,mesosphere,andthermosphere——onthebasisofthedirectionoftemperaturechangewithincreasingaltitude.Therelativeamountsofthemajorgasesremainconstantforthefirst80km,but,asindicatedbythedecreasingpressurewithincreasingaltitude,theabsoluteamountofeachgasdecreases.2-11thermospheremesospherestratospheretropospheretemperatureDegreeofpenetrationofincomingsolarradiationPrincipalchemicalspeciesN2,O2,N·,O·,N2+,O2+,NO+,O+N2,O2,O3N2,O2,H2O,Ar,CO2N2,O2,NO,N2+,O2+,NO+100nmtolong200nmtolong330nmtolongpressure2-12大气的压力总是随着海拔高度的增加而减小：Ph：高度为h时的大气压力(Pa)。P0：地面大气压力(Pa)。M：空气的平均摩尔质量(28.97g·mol-1)。g：重力加速度(981cm·s-2)。h：海拔高度(cm)。R：摩尔气体常数(8.314J·mol-1·K-1)。T：海平面热力学温度(K)。上述方程两边取对数：取地面大气压力P0=12-13第一节

大气的组成及其主要污染物

2.1AtmosphericCompositionandPrimaryPollutants《环境化学》第二章大气环境化学一、大气的主要成分

(MainCompositionsoftheAtmosphere)二、大气层的结构

(StratificationoftheAtmosphere)三、大气中的主要污染物

(PrimaryPollutantsintheAtmosphere)2-14三、大气中的主要污染物(PrimaryPollutantsintheAtmosphere)一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如CO、SO2

、NO等。二次污染物是指由一次污染物经化学反应形成的污染物质，如臭氧（O3）、硫酸盐颗粒物等。大气污染物按照化学组成还可以分为：含硫化合物(SulfurCompounds)含氮化合物(NitrogenCompounds)含碳化合物(CarbonCompounds)含卤素化合物(HalogenCompounds)2-151.含硫化合物

(SulfurCompounds)大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)、二甲基硫[(CH3)2S]、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、硫酸(H2SO4)、亚硫酸盐(MSO3)和硫酸盐(MSO4)等。SO2的来源与消除：人为来源中，有60％来自煤的燃烧，30％左右来自石油燃烧和炼制过程；有50%会转化形成硫酸或硫酸根，另外50%可以通过干湿沉降从大气中被消除；SO2的浓度特征：本底浓度一般在0.2~10μL·m-3之间，随不同地区发生变化。（1）二氧化硫

(SulfurDioxide,SO2)SO2的危害：刺激性气体，呼吸道危害；植物危害；酸雨；2-16SO2SO2SO2SO2SO2SO2SO2SSSSSSSS2-17早、晚SO2排放量大，且逆温层低，大气稳定，排放的SO2不易扩散影响因素包括：高度、污染源位置与风向、风速、大气稳定度、低层逆温、湍流2-18（2）硫化氢

(HydrogenSulfide,H2S)许多天然源都可以向环境中排放含硫化合物，如火山爆发、海水浪花和生物活动等。H2S主要来自动植物机体的腐烂，即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。而大气中H2S主要的去除反应为：HO+H2S→H2O+SH

大气中H2S的本底浓度（以体积分数表示）一般为0.2~20μL·m-3，停留时间<1～4d。2-192.含氮化合物

(NitrogenCompounds)大气中存在的含量比较高的氮氧化物主要包括氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。其中氧化亚氮（N2O）是低层大气中含量最高的含氮化合物，其主要来自天然源，即由土壤中硝酸盐（NO3-）经细菌的脱氮作用而产生：一般认为N2O没有明显的污染效应。主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），用通式NOx表示（NOx不包括N2O）。2-20（1）NOx的来源与去除

(SourcesandEliminationofNOx)NO和NO2是大气中主要的含氮污染物，它们的人为来源主要是燃料的燃烧。一般有2/3来自汽车等流动源的排放，1/3来自固定源的排放。NO占90％以上，NO2占0.5％~10％。NOx最终将转化为硝酸和硝酸盐颗粒，经湿沉降和干沉降从大气中去除。其中湿沉降是最主要的去除方式。2-21（2）燃料燃烧过程中NOx的形成机理

(FormationofNOxduringCombustionProcesses)燃料中的含氮化合物在燃烧过程中氧化生成NOx，即含氮化合物+O2→NOx。燃烧过程中空气中的N2在高温（>2100℃）条件下氧化生成NOx。其机理为链反应机制：（极快）（极快）（极快）（极快）（慢）2-22（3）燃料燃烧过程中影响NOx形成的因素

(FactorsAffectingtheFormationofNOxduringCombustion)燃烧温度：燃烧温度越高，形成的NOx的数量也越多。空燃比（质量比）：化学计量空燃比。对于典型的汽油其化学计量空燃比为14.6。24002000160012008004000化学计量空燃比氮氧化物碳氢化合物图汽油中碳氢化合物，CO和氮氧化物的排放量（体积分数）与空燃比的关系CO120010008006004002000φ(氮氧化物)/10-6φ(碳氢化合物)/10-6φ(CO)/摩尔百分比1112131415161718空燃比9876543212-23（4）NOx的环境浓度

(NOxConcentrationsintheEnvironment)全球总平均体积分数NO为1.0μL·m-3，NO2为2.0μL·m-3

。（5）NOx的危害

(AdverseEffectsofNOx)NO的生物化学活性和毒性都不如NO2，可与血红蛋白结合，并减弱血液的输氧能力；NO2使肺部损伤，导致肺炎、纤维组织变性性支气管炎；植物毒性；NOx是导致大气光化学污染的重要污染物质。2-243.含碳化合物

(CarbonCompounds)（1）一氧化碳(CarbonMonoxide)CO是一种毒性极强、无色、无嗅的气体CO的人为来源：燃料不完全燃烧，CO氧化为CO2的速率极慢，80％是由汽车排放出来的，家庭炉灶、工业燃煤锅炉、煤气加工等工业过程也排放大量的CO。CO的天然来源：主要包括甲烷的转化、海水中CO的挥发、植物的排放，以及森林火灾和农业废物焚烧。其中以甲烷的转化最为重要。CH4经HO自由基氧化可形成CO，其反应机制为：2-25CO的去除土壤吸收：细菌能将CO代谢为CO2和CH4

与HO·的反应，该途径可去除大气中约50％的COCO的停留时间：约0.4年CO的危害：使人体缺氧窒息；参与光化学反应，适量CO的存在可以促进NO向NO2的转化，从而促进了臭氧的积累。2-26而且，空气中存在的CO也可以导致臭氧的积累：

CO+2O2→CO2+O3

CO本身也是一种温室气体，可以导致温室效应；大气中CO的增加，将导致大气中HO减少，这使得可与HO反应的物种，如甲烷得以积累。甲烷是一种温室气体，可吸收太阳光谱的红外部分，而间接地导致温室效应的发生。2-27（2）二氧化碳(CarbonDioxide)CO2是一种无毒、无嗅的气体，对人体没有显著的危害作用。CO2的来源(SourcesofCO2)大气中CO2的来源也包括人为来源和天然来源两种。CO2的人为来源主要是矿物燃料的燃烧过程。CO2的天然来源主要包括：海洋脱气、甲烷转化、动植物呼吸和腐败作用，以及燃烧作用。温室气体。2-28CO2的环境浓度

(CO2ConcentrationsintheEnvironment)人类的许多活动都直接将大量的CO2排放到大气中；同时，由于人类大量砍伐森林、毁灭草原，使地球表面的植被日趋减少，以致减少了整个植物界从大气中吸收CO2的数量。290mL·m-3315mL·m-3350mL·m-32-29

陆地植被具有吸收和释放CO2的双重作用，一方面表现为通过热带雨林地区土地利用方式的改变向大气释放CO2，从而加速全球气候变暖的进程；另一方面，北半球的植被，尤其是温带森林和北方森林通过CO2施肥效应吸收大气中的CO2，从而减缓全球气候变暖的进程，这两方面的平衡决定着全球植被，尤其是森林对大气CO2浓度变化的贡献。除了植被的作用外，大气—海洋之间的CO2交换量的变化也能对大气CO2浓度的季节变化产生一定的影响。

CO2CO2CO2CO2CO2CO2CO22-30CO2的危害(AdverseeffectsofCO2)温室效应：CO2分子对可见光几乎完全透过，但是对红外辐射，特别是波长在12~18μm范围内的红外辐射，则是一个很强的吸收体，因此低层大气中的CO2能够有效地吸收地面发射的长波辐射，造成温室效应，使近地面大气变暖。有人提出，如果大气中CO2增加两倍，全球气温将升高3.6

℃。太阳总辐射强度太阳240W·m-2部分太阳辐射会被地球表面和大气层所折返返回太空时的总红外辐射强度240W·m-2108w·m-2大气层太阳辐射经过地球的大气层大部分的太阳辐射会被地球表面吸收则令地面温暖起来地球表面释放的红外辐射地球部分红外辐射会被温室气体所吸收和再次释放出来。此效应令地球表面和大气层底层变暖。2-31近年来，有许多模式预测温室气体排放的变化对全球气温造成的影响。下图为全球气温变化的一个预测结果。如果维持目前的排放量，那么就是图中“中方案”这条线，则每10年气温增长约0.3℃。如果加速温室气体的排放，其后果如图中“高方案”曲线所示，每10年增温0.8℃。如果不再排放温室气体，结果仍会造成每10年增温0.06℃。而实际的变化趋势很有可能介于高、低两种方案之间。高方案[速率0.8℃·(10a)-1]中方案[速率0.3℃·(10a)-1]低方案[速率0.06℃·(10a)-1]2-32碳氢化合物是大气中的重要污染物。大气中以气态存在的碳氢化合物的碳原子数主要为1~10，包括可挥发性的所有烃类。它们是形成光化学烟雾的主要参与者。其他碳氢化合物大部分以气溶胶形式存在于大气中。烷烃、烯烃、芳香烃。人们常常根据烃类化合物在光化学反应过程中活性的大小，把烃类化合物区分为甲烷（CH4）和非甲烷烃（NMHC）两类。（3）碳氢化合物

(Hydrocarbons，HCs)2-33甲烷(Methane)甲烷是无色气体，性质稳定。它在大气中的浓度仅次于二氧化碳，大气中的碳氢化合物有80%～85%是甲烷。甲烷是一种重要的温室气体，可以吸收波长为7.7μm的红外辐射，将辐射能转化为热量，影响地表温度。每个CH4分子导致温室效应的能力比CO2分子大20倍；而且，目前甲烷以每年1%的速率增加，增加速率之快在其他温室气体中是少见的。2-34a.大气中CH4的来源

既可以由天然源产生，也可以由人为源产生。

甲烷的主要排放源（IPCC，1995）排放源数量和范围/[Tg(CH3)·a-1]天然源湿地115(5~150)白蚁20(10~50)海洋10

(5~50)其他15(10~40)小计160(110~210)人为源化石燃料（煤、石油、天然气）100(70~120)反刍类家畜85

(65~100)水田60(20~100)生物质燃烧40(20~80)废物填埋40(20~70)动物排泄物25(20~30)下水道处理25(15~80)小计375(300~450)2-35产生甲烷的机制都是厌氧细菌的发酵过程，该过程可发生在沼泽、泥塘、湿冻土带和水稻田底部等环境；此外，反刍动物及蚂蚁等的呼吸过程也可产生甲烷。中国是一个农业大国，其水稻田面积约占全球水稻田面积的1/3。因而水稻田成为我国大气中甲烷的最大排放源。

中国主要的甲烷排放源（1988）研究表明，水稻田排放的甲烷的数量受多种因素的影响，如气温、土壤的性质和组成、耕作方式等。而且，在水稻不同的生长期，其排放甲烷的能力也不同。排放源排放量/1012g·a-1水稻田17±2家畜5.5煤矿6.1天然湿地2.2农村堆肥3.2城镇0.6合计34.6±0.22-36b.大气中CH4的去除CH4在大气中主要是通过与HO反应被去除：使得CH4在大气中的寿命约为11年。近200年来大气中甲烷浓度的增加，70％是由于直接排放的结果，30％则是由于大气中HO浓度下降所造成的。c.大气中CH4的浓度分布特征CH4的排放源主要分布在北半球。因为排放源的季节变化随地区不同而异，因此在北半球CH4浓度的季节变化也因地而异。在南半球，CH4大多为天然源排放，其浓度主要受HO控制，因此它的季节变化十分有规律。总体上逐年增加的趋势是十分明显的。2-37图大气中CH4的变化（Dlugokencky,etal.，1994）2-38非甲烷烃(Non-methaneHydrocarbons,NMHC)全球大气中非甲烷烃的来源包括煤、石油和植物等。非甲烷烃的种类很多，因来源而异。

a.非甲烷烃的天然来源植被最重要，其他天然来源则包括微生物、森林火灾、动物排泄物及火山爆发。乙烯、萜烯类化合物，约占非甲烷烃总量的65％。

α-蒎烯异戊二烯苎烯(1,8-萜二烯)2-39b.非甲烷烃的人为来源汽油燃烧焚烧溶剂蒸发石油蒸发和运输损耗废物提炼以上五种来源产生的非甲烷烃的数量约占碳氢化合物人为来源的95.8％

c.非甲烷烃的去除途径

大气中的非甲烷烃可通过化学反应或转化生成有机气溶胶而去除。非甲烷烃在大气中最主要的化学反应是与HO的反应。2-404.含卤素化合物

(HalogenCompounds)（1）简单的卤代烃(HalogenatedHydrocarbons)如甲基氯(CH3Cl)、甲基溴(CH3Br)和甲基碘(CH3I)。它们主要由天然过程产生，主要来自于海洋。CH3Cl和CH3Br可与OH反应，但是寿命较长，为1.5年，可以扩散进入平流层。而CH3I在对流层大气中，主要是在太阳辐射作用下发生光解，产生原子碘：该反应使得CH3I在大气中的寿命仅约8d。2-41许多卤代烃是重要的化学溶剂，也是有机合成工业的重要的原料和中间体，因此，三氯甲烷(CHCl3)、三氯乙烷(CH3CCl3)、四氯化碳(CCl4)和氯乙烯(C2H3Cl)等可通过生产和使用过程挥发进入大气，成为大气中常见的污染物。它们主要是来自于人为来源。在对流层中，三氯甲烷和氯乙烯等可通过与HO反应，转化为HCl，然后经降水而被去除。如：2-42（2）氟氯烃类(Chlorofluorocarbons,CFCs)一氟三氯甲烷(CFCl3，CFC-11或F-11)二氟二氯甲烷(CF2Cl2，CFC-12或F-12)它们可以用作制冷剂、气溶胶喷雾剂、电子工业的溶剂、制造塑料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。2-43去除方式氟氯烃类化合物在对流层大气中性质非常稳定。由于它们能透过波长大于290nm的辐射，故在对流层大气中不发生光解反应；由于氟氯烃类化合物与HO的反应为强吸热反应，很难被HO氧化；氟氯烃类化合物不溶于水，不容易被降水所去除；有证据表明，海洋也不是氟氯烃类化合物的归宿。因此，它们最可能的去除途径就是扩散进入平流层。危害进入到平流层的氟氯烃类化合物，在平流层强烈的紫外线作用下，会发生下面的反应：每放出1个氯原子就可以和105个臭氧分子发生反应。2-44而在烷烃分子中尚有H未被取代的氟氯烃类化合物，寿命要短得多。这是因为含H的卤代烃在对流层大气中能与HO发生反应：该反应导致了CHCl2F的寿命约为22a。2-45氟氯烃类化合物也是温室气体，特别是CFC-11和CFC-12，它们吸收红外线的能力比CO2要强得多。大气中每增加一个氟氯烃类化合物的分子，就相当于增加了104个CO2分子。因此，氟氯烃类化合物既可以破坏臭氧层，也可以导致温室效应。二氧化碳入射的短波辐射长波辐射2-46OrganiccompoundsfromUSEPAListof160hazardousairpollutants75070Acetaldehyde乙醛60355Acetamide乙酰胺75058Acetonitrile乙腈98862Acetophenone乙酰苯539632-Acetylaminofluorene2—乙酰氨基芴107028Acrolein丙烯醛79061Acrylamide丙烯酰胺79107Acrylicacid丙烯酸107131Acrylonitrile丙烯腈107051Allylchloride烯丙基氯926714-Aminobiphenyl4-氨基联苯62533Aniline苯胺90040o-Anisidine邻氨基苯甲醚71432Benzene(includingbenzenefromgasoline)苯92875Benzidine对二氨基联苯98077Benzotrichloride三氯甲苯100447Benzylchloride苯甲基92524Biphenyl联苯117817Bis(2-ethylhexyl)phthalate(DEHP)邻苯二甲酸二（2—乙基己基）酯542881Bis(chloromethyl)ether二氯甲基醚75252Bromoform溴仿1069901,3-Butadiene1,3—丁二烯133062Captan克菌丹63252Carbaryl西维因56235Carbontetrachloride四氯化碳120809Catechol儿茶酚133904Chloramben草灭平,豆科威57749Chlordane氯丹7782505Chlorine氯气79118Chloroaceticacid氯乙酸2-475322742-Chloroacetophenone2—氯苯乙酮108907Chlorobenzene氯苯510156Chlorobenzilate杀螨酯67663Chloroform三氯甲烷107302Chloromethylmethylether氯甲醚126998Chloroprene氯丁二烯1319773Cresols/Cresylicacid(isomersandmixture)甲酚/甲酚酸108394m-Cresol间甲酚95487o-Cresol邻甲酚106445p-Cresol对甲酚98828Cumene异丙基苯947572,4-D,saltsandesters2,4—D盐，酯3547044DDE2,2—双(4—氯苯基)—1,1,1—二氯乙烯334883Diazomethane重氮甲烷132649Dibenzofurans氧芴961281,2-Dibromo-3-chloropropane1,2—二溴—3—氯丙烷84742Dibutylphthalate邻苯二甲酸盐1064671,4-Dichlorobenzene(p)1,4—二氯苯919413,3-Dichlorobenzidene3.3—二氯联苯胺111444Dichloroethylether[Bis(2-chloroethyl)ether]二氯乙醚5427561,3-Dichloropropene1,3—二氯丙烯62737Dichlorvos敌敌畏121697N,N-Diethylaniline(N,N-Dimethylaniline)N,N—二乙基苯胺64675Diethylsulfate硫酸二乙酯1199043,3'-Dimethoxybenzidine3,3′—二甲氧基联苯胺60117Dimethylaminoazobenzene二甲基氨基偶氮苯1199373,3'-Dimethylbenzidine3,3′—二甲基联苯胺79447Dimethylcarbamoylchloride二甲氨基甲酰氯68122Dimethylformamide二甲基甲酰胺571471,1-Dimethylhydrazine1,1—二甲基肼131113Dimethylphthalate邻苯二甲酸二甲酯77781Dimethylsulfate硫酸二甲酯5345214,6-Dinitro-o-cresol,salts4,6—二硝基邻甲酚，盐512852,4-Dinitrophenol2,4—二硝基苯酚1211422,4-Dinitrotoluene2,4—二硝基甲苯2-481239111,4-Dioxane(1,4-Diethyleneoxide)1,4—二氧化二乙烯1226671,2-Diphenylhydrazine1,2—二苯肼106898Epichlorohydrin(1-Chloro-2,3-epoxypropane)环氧氯丙烷1068871,2-Epoxybutane1,2—环氧丁烷140885Ethylacrylate丙烯酸乙酯100414Ethylbenzene乙基苯51796Ethylcarbamate(Urethane)氨基甲酸乙酯75003Ethylchloride(Chloroethane)氯乙烷106934Ethyldibromide(Dibromoethane)二溴乙烷107062Ethyldichloride(1,2-Dichloroethane)1,2—二氯乙烷107211Ethyleneglycol乙二醇151564Ethyleneimine(Aziridine)环乙亚胺75218Ethyleneoxide环氧乙烷96457Ethylenethiourea乙烯硫脲75343Ethylidenedichloride(1,1-Dichloroethane)1,1—二氯乙烷50000Formaldehyde甲醛76448Heptachlor七氯118741Hexachlorobenzene六氯苯87683Hexachlorobutadiene六氯丁二烯77474Hexachlorocyclopentadiene六氯环戊二烯67721Hexachloroethane六氯乙烷822060Hexamethylene-1,6-diisocyanate六亚甲基－1,6—二异氰酸酯680319Hexamethylphosphoramide六甲基磷酰三胺110543Hexane(正)己烷123319Hydroquinone对苯二酚78591Isophorone异佛乐酮58899Lindane(allisomers)林丹（所有异构体）108316Maleicanhydride马来酐67561Methanol甲醇72435Methoxychlor甲氧氯74839Methylbromide(Bromomethane)溴代甲烷74873Methylchloride(Chloromethane)一氯甲烷71556Methylchloroform(1,1,1-Trichloroethane)1,1,1—三氯乙烷78933Methylethylketone(2-Butanone)过氧化甲乙酮60344Methylhydrazine甲基肼2-4974884Methyliodide(Iodomethane)碘甲烷108101Methylisobutylketone甲基异丁基酮624839Methylisocyanate异氰酸甲酯80626Methylmethacrylate甲基丙烯酸甲酯1634044Methyltertbutylether甲基叔丁基醚1011444,4'-Methylenebis(2-Chloroaniline)4,4'—二氨基二苯甲烷75092Methylenechloride(Dichloromethane)二氯甲烷101688Methylenediphenyldiisocyanate(MDI)二苯基甲烷二异氰酸酯1017794,4'-Methylenedianiline4,4'—二苯氨基甲烷91203Naphthalene萘98953Nitrobenzene硝基苯929334-Nitrobiphenyl4—硝基联苯1000274-Nitrophenol4—硝基苯酚794692-Nitropropane4—硝基丙烷684935N-Nitroso-N-methylureaN—甲基—N—亚硝基脲62759N-NitrosodimethylamineN—二甲基亚硝胺59892N-NitrosomorpholineN—亚硝基吗啉56382Parathion对硫磷82688Pentachloronitrobenzene五氯硝基苯87865Pentachlorophenol五氯（苯）酚108952Phenol苯酚106503p-Phenylenediamine对苯二胺85449Phthalicanhydride邻苯二甲酸酐1336363Polychlorinatedbiphenyls(Aroclors)多氯联苯11207141,3-Propanesultone1,3—丙磺酸内酯57578ß-Propiolactoneβ-丙内酯123386Propionaldehyde丙醛114261Propoxur(Baygon)残杀威78875Propylenedichloride(1,2-Dichloropropane)1,2—二氯丙烷75569Propyleneoxide氧化丙烯755581,2-Propylenimine(2-Methylaziridine)2—甲基氮丙啶91225Ouinoline喹啉106514Ouinone醌100425Styrene苯乙烯96093Styreneoxide环氧苯乙烷2-5017460162,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin2,3,7,8—四氯二苯并对二噁英793451.1.2.2-Tetrachloroethane四氯化乙炔127184Tetrachloroethylene(Perchloroethylene)四氯乙烯7550450Titaniumtetrachloride四氯化钛108883Toluene甲苯958072,4-Toluenediamine2,4—二氨基甲苯5848492,4-Toluenediisocyanate2,4—甲苯二异氰酸酯95534o-Toluidine邻甲苯胺8001352Toxaphene(Chlorinatedcamphene)毒杀芬1208211,2,4-Trichlorobenzene1,2,4—三氯苯790051,1,2-Trichloroethane1,1,2—三氯乙烷79016Trichloroethylene三氯乙烯959542,4,5-Trichlorophenol2,4,5—三氯(苯)酚880622,4,6-Trichlorophenol2,4,6—三氯(苯)酚121448Triethylamine三乙胺1582098Trifluralin氟乐灵5408412,2,4-Trimethylpentane2,2,4—三甲基戊烷108054Vinylacetate乙酸乙烯酯593602Vinylbromide溴乙烯75014Vinylchloride氯乙烯75354Vinylidenechloride(1,1-Dichloroethylene)1,1—二氯乙烯1330207Xylenes(isomersandmixture)二甲苯95476o-Xylenes邻二甲苯108383m-Xylenes间二甲苯106423p-Xylenes对二甲苯FromEnvironmentalChemistry,S.E.Manahan,CRCPress,20042-51Aromatichydrocarbonswerebeenfoundintheatmosphere,thefirstsixcompoundsareamongthetop50chemicalsmanufacturedandthelasttwoarepolycyclicaromaticsBenzeneTolueneEthylbenzeneStyreneXylene(3isomers)Cumene2,6-dimethylnaphthalenePyrene2-52第二节

大气中污染物的迁移

(2.2TransportofAtmosphericPollutants)一、辐射逆温层

(RadiationInversion)二、大气稳定度(AtmosphereStability)三、大气污染数学模式(NumericalModelofAtmosphericPollution)四、影响大气污染物迁移的因素(FactorsAffectingTransportofAtmosphericPollutants)2-53一、辐射逆温层

(RadiationInversion)

对流层大气的重要热源是来自地面的长波辐射，故离地面越近气温越高；离地面越远气温越低。随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率：

Γ=-dT/dz式中：T——热力学温度，K；z——高度。在对流层中，dT/dz<0，Γ

=0.6K·(100m)-1，即每升高100m气温降低0.6℃。一定条件下出现反常现象当Γ=0时，称为等温层；当Γ<0时，称为逆温层。这时气层稳定性强，对大气的垂直运动的发展起着阻碍作用。2-54根据逆温形成的过程不同，可分为两种：近地面层的逆温自由大气的逆温辐射逆温平流逆温融雪逆温地形逆温乱流逆温下沉逆温锋面逆温热力学条件动力学条件2-55辐射逆温产生特点是地面因强烈辐射而冷却降温所形成的。这种逆温层多发生在距地面100~150m高度内。最有利于辐射逆温发展的条件是平静而晴朗的夜晚。有云和有风都能减弱逆温。风速超过2~3m·s-1，逆温就不易形成。2-56下图白天的层结曲线为ABC。夜晚近地面空气冷却较快，层结曲线变为FEC，其中FE段为逆温层。以后随着地面温度降低，逆温层加厚，在清晨达到最厚，如DB段。日出后地面温度上升，逆温层近地面处首先破坏，自下而上逐渐变薄，最后消失。lnpCBEDFAT2-57第二节

大气中污染物的迁移

(2.2TransportofAtmosphericPollutants)一、辐射逆温层(RadiationInversion)二、大气稳定度

(AtmosphereStability)三、大气污染数学模式(NumericalModelofAtmosphericPollution)四、影响大气污染物迁移的因素(FactorsAffectingTransportofAtmosphericPollutants)2-58二、大气稳定度

(AtmosphereStability)1.概念

(Definition)指气层的稳定度，即大气中某一高度上的气块在垂直方向上相对稳定的程度。受密度层结和温度层结共同作用。2-592、按照稳定度将大气分为

(Classification)：稳定的大气：当大气中某一气块在垂直方向上有一个小的位移，如果层结大气使气块趋于回到原来的平衡位置，则称层结是稳定的，Γd>Γa不稳定的大气：如果层结大气使气块趋于继续离开原来位置，则称层结是不稳定的，Γd<Γa中性的大气：介于上两者之间，Γd=Γa研究大气垂直递减率用于判断气块稳定情况，气体垂直混合情况，考察污染物扩散情况。图未饱和空气三种不同稳定度（陈世训等，1981）2-60第二节

大气中污染物的迁移

(2.2TransportofAtmosphericPollutants)一、辐射逆温层(RadiationInversion)二、大气稳定度(AtmosphereStability)三、大气污染数学模式

(NumericalModelofAtmosphericPollution)四、影响大气污染物迁移的因素(FactorsAffectingTransportofAtmosphericPollutants)2-61第二节

大气中污染物的迁移

(2.2TransportofAtmosphericPollutants)一、辐射逆温层(RadiationInversion)二、大气稳定度(AtmosphereStability)三、大气污染数学模式(NumericalModelofAtmosphericPollution)四、影响大气污染物迁移的因素

(FactorsAffectingTransportofAtmosphericPollutants)2-62A.影响污染物在大气中扩散的三个因素：风：气块规则运动时水平方向速度分量，使污染物向下风向扩散；大尺度系统性铅直运动竖直方向的为铅直运动小尺度对流湍流：使污染物向各个方向扩散；浓度梯度：使污染物发生质量扩散。三种作用中风和湍流起主导作用。1.风和大气湍流的影响

(WindandAtmosphericTurbulence)四、影响大气污染物迁移的因素(FactorsAffectingtheTransportofAtmosphericPollutants)2-63B.摩擦层具有乱流特征的气层，也称乱流混合层。底部与地面接触，顶以上的气层为自由大气。厚度1000~1500m之间，污染物主要在该层扩散。2-64动力乱流：也称为湍流，起因于有规律水平运动的气流遇到起伏不平的地形扰动所产生的；热力乱流：又称对流，起因于地表面温度与地表面附近温度不均一，近地面空气受热膨胀而上升，随之上面的冷空气下降，从而形成对流。两种形式的乱流常并存。2-65dv/dt=(T'-T)g/T

dv/dt——气块加速度；T'——受热气块温度；

T——大气温度；g——重力加速度。由于受热气块温度较高，密度较小，从而促使气块上升。上升过程中气体温度下降并最终达到与外界气体温度一致。当受热气块上升至T'=T

时。气块与周围大气达到中性平衡，气块停止上升，这个高度定义为对流混合层上限，或称最大混合层高