第二章大气环境化学

第二章大气环境化学2015.9.12，唐山讨论：

1.大气质量和人体健康的关系？

2.当前的大气环境问题有哪些？应如何控制？

大气中污染物的迁移3大气的组成1第二章大气环境化学大气中污染物的转化4几个突出的环境问题5大气污染及其影响和危害2本章要点：了解大气层结结构和基本运动规律；了解大气中的主要污染物；掌握主要大气污染物的迁移转化过程和主要大气污染事件的形成机制（光化学烟雾、硫酸型烟雾、酸雨等）；了解其他大气环境问题。第一节大气的组成

大气的组成大气层的结构一、大气的主要成分

其组成可认为是由恒定、可变和不定三种类型组分所组成的恒定组分——指大气中含有的N、O

、Ar及微量的Ne、He、Kr、Xe等稀有气体

可变组分——主要是指大气中的CO2、SO2和水蒸气等

不定组分——主要是尘埃、硫、硫化氢、硫氧化物、碳氧化物及恶臭气体等大气（干空气）的正常组成

洁净的大气对生命来说是至关重要：一个成年人每天呼吸大约两万次，吸入的空气量大约为1015m3，约为每天吃人食物重量的10倍。生命的新陈代谢一时一刻也离不开空气，人5周不吃饭，5天不饮水，尚能生存，而5分钟不呼吸就会死亡。污染的大气对动植物的生长和生存造成危害，严重时还会造成死亡：在受污染的大气中，常含有CO、SO2、NOx、H2S、NH3、Cl2、HCl和碳氢化合物（如CH4、C10H16等）、过氧乙酷硝酸脂(PAN)以及多种的无机或有机物气体等。成为大气污染物的条件a.在大气中含量较低b.在大气中的停留时间较长c.有较多的污染源排放，其在大气中的浓度较高d.容易跟其他物质发生反应停留时间：某种组分在大气中的平均时间。停留时间＝大气中总量／输入速率或输出速率二、大气层的结构

1.大气层的结构在自然地理学上，把由于地心引力而随地球旋转的大气层称为大气圈。根据大气在垂直方向上物理性质和运动情况的变化可将大气分为对流层、平流层、中间层、热层、逸散层（见图2-1）。

图2-1大气温度的垂直分布（1）对流层(Troposphere)

高度从地面到离地10-12km；

气温随高度上升而降低（约0.65℃/100m

）；

密度大，75%以上的大气总质量和90%的水蒸气在对流层；污染物的迁移转化过程及天气过程均发生在对流层；阻挡大气氢的损失。在这一层里除有纯净的干空气外，还含有一定量的水蒸气，适宜的湿度对人和动植物的生存起着重要作用。对流层的温度分布特点是下部气温高,上部气温低，所以，其大气易形成较强烈的对流运动。由于太阳辐射和大气环流的影响，对流层常出现极其复杂的气象现象。人类活动排放的污染物也大多聚集于对流层，即大气污染主要发生在这一层，特别是靠近地面12km的近地层，因此对流层与人类的关系最为密切。

对流层内大气的重要热源是来自地面的长波辐射，故离地面越近气温就越高，离地面越远气温则越低斗笠云旗云环状云龙卷风1龙卷风龙卷风2龙卷风雨露闪电冰雹，北京，20050531冰雪雾雾淞海市蜃楼虹垂直对流1垂直对流垂直对流2垂直对流极光2极光太湖日出黄山日落

a.平流层位于对流层之上，平流层下部的气温几乎不随高度而变化，为等温层。该等温层的上界大约距地面为20～4Okm。b.平流层的上部气温随高度上升而增高。这是因为在平流层的上部存在一厚度约为20km的臭氧层。该臭氧层能强烈吸收200～30Onm的太阳紫外线，致使平流层上部的气层明显地增温。

(2)平流层（Stratosphere)距地面17-50km

O2→O·+O·O2+O·→O3O3

→O·+O2O3+O·→2O2形成消除c.在平流层中，很少发现大气上下的对流，一般多是处于平流流动，极少出现云、雨、风暴天气。大气透明度好，气流也稳定。d.进入平流层中的污染物，停留时间可达数十年之久。氮氧化物、氯化氢以及氟利昂有机制冷剂等能与臭氧层中的臭氧发生光化学反应，致使臭氧浓度降低，严重时臭氧层还可能出现“空洞”。地球表面上的紫外线将增强，从而导致地球上更多的人患有皮肤癌，地球上的生态系统也会受到极大的威胁。南极臭氧空洞(根据NASA卫星数据)臭氧层破坏：氮氧化物和氯氟烃类与臭氧发生化学反应。（3）中间层（Meosphere)距地面50-80km

中间层位于平流层顶之上，层顶高度大约为80~85km,在这一层里有强烈的垂直对流运动，气温随高度增加而下降，中间层顶温度可降至(-83～-113)℃。热层位于中间层的上部，热层的上界距地球表面有

800多公里。该层的下部基本上是由分子氮所组成，而上部是由原子氧所组成。原子氧可吸收太阳辐射出的紫外光，因而，暖层中气体的温度是随高度增加而迅速上升的。由于太阳光和宇宙射线的作用，使得暖层中的气体分子大量被电离，所以暖层又称为电离层。（4）热层(Therosphere)距地面80-800km（5）逸散层(Stratopause)大气圈的最外层，这层相当厚，是从大气圈逐步过渡到星际空间的大气层。电离层能将地面发射的无线电波返回地面，对全球的无线电通信具有重要意义。第二节大气污染及其影响和危害

2012年11月14日，南京已经是连续第四个灰霾天。早上7点左右，南京气象台的新浪官方微博发布了一条微博，“近日大气层结稳定，虽天气晴好，但大气浑浊，据探测昨天一天南京市能见度不超过8公里，PM2.5细微颗粒物浓度大都在75um/m3以上，超过正常水平。”但随后不久，南京气象台意识到在微博中公布PM2.5的数据有些不妥当，随即这条微博被删除。一条微博引起的风波第二节大气污染及其影响和危害？下列有关大气污染的词条，你知道的有多少？试一试根据自己的了解去阐释。大气污染物大气污染源PM10PM2.5酸雨大气污染危害蓝天工程大气污染现象概念原因类型危害措施自查家底思路定位？

大气污染概念由于自然或人为的原因，大气圈中的原有成分被改变，而且增加了某些有毒有害的物质，致使大气质量恶化，影响了原有的生态平衡，严重威胁着人体健康和正常的工农业生产，并对建筑物及各种设备设施造成损害，这种现象称为大气污染。

信息解读1.该大气污染的概念是从哪几个方面进行的叙述？2.从概念中可以看出大气污染物来源于哪两个方面，其中以哪个原因为主？3.大气污染的本质原因就是自然或人为排放的大气污染物超过了大气的

能力。一、概念原因、危害自然和人为人为自净

大气污染物由人类活动和自然过程排放到大气中某种物质的含量超过正常水平而对人类和生态环境产生不良影响时，就构成了大气污染物。

大气污染物分类按物理状态分：气态污染物、颗粒物。按形成过程分：一次污染物、二次污染物按化学组成分：含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、含卤素化合物、颗粒物。一、概念二、主要污染物及其发生机制大气污染物分类：按物理状态：气态污染物和颗粒物两类；按形成过程：一次污染物和二次污染物两类；一次污染物是从污染源直接排放的污染物质，如SO2、NOx等二次污染物是经过化学反应形成的污染物质，如O3和硫酸盐等1、含硫化合物(1)SO2A、SO2的危害对人体呼吸道危害很大、刺激呼吸道并增加呼吸阻力，造成呼吸困难；会造成植物叶组织坏死，损害植物叶面功能，甚至死亡。

SO2在大气中易被氧化形成SO3,而后与水结合，经过均相和非均相成核作用，形成硫酸气溶胶，同时发生化学反应形成硫酸盐。硫酸和硫酸盐可形成硫酸烟雾和酸性降水，危害很大。B、SO2的来源与消除来源：大气中SO2的主要来源包括人为来源和天然来源两类；其中人为来源是造成大气污染的主要源，特别是含硫矿物的燃烧。消除：大气中SO2中的50％会转化为硫酸或硫酸根，剩余的通过干、湿沉降从大气中消除。C、SO2的浓度特征SO2的本底具有明显的地区变化和高度变化；SO2的城市浓度具有明显的变化规律；SO2一般是夏季浓度低，日变化小；冬季浓度高，日均浓度变化大，早晚出现浓度峰值。原因是：早、晚SO2的排放量大，且逆温层低，空气稳定，排放的SO2的不易扩散造成。SO2进入大气后，在大气中的分布与气象条件有非常密切的关系，风速、逆温和湍流对污染物的扩散也起着非常重要作用。温度梯度处于逆温稳定状态、小风或静风都不利于SO2扩散。二、主要污染物及其发生机制(2)H2SA、H2S的来源天然源：火山喷射、海洋水浪花和生物活动等。其中生物体机体腐烂产生的H2S占主要的部分。人为源：大气中人为来源排放量不大。B、H2S的其他来源H2S还可以由COS，CS2与HO·反应产生：

C、H2S的消除二、主要污染物及其发生机制2、含氮化合物大气中存在的氮氧化物主要有N2O、NO、NO2等。N2O是低层大气中含量最高的含氮化合物，主要来着天然源，由土壤中细菌对硝酸盐脱氮产生。N2O没有明显的污染，主要是NO和NO2，常用NOX表示。(1)NOX的来源与消除A、NO和NO2主要来源是人类使用的燃料燃烧，燃烧源分为流动燃烧源和固定燃烧源。B、城市中大气中NOX2/3来自汽车等流动源的排放，1/3来自固定燃烧源的排放。C、燃烧源排放的NOX主要是NO(90%)，NO2数量很少。二、主要污染物及其发生机制(2)NOX的形成机理A、燃烧中生成NOX机理B、在高温下生成NOX机理。二、主要污染物及其发生机制(3)燃烧过程影响NOX形成的因素A、燃烧温度燃烧温度越高，形成的NO数量越多，燃烧中高温能产生较高NO含量，又有利NO的快速生成。B、空燃比空燃比是燃烧时空气质量和燃料质量的比值。(4)NOX的环境浓度(5)NOX的危害氮氧化物是造成大气光化学污染的重要物质。二、主要污染物及其发生机制3、含碳化合物含碳化合物包括：CO，CO2以及碳氢化合物和含氧烃类。（1）COA、CO的来源：人为来源：燃料的不完全燃烧产生。天然来源：从全球角度看，天然源也是造成环境污染的一个方面，主要是甲烷的转化。CH4还可以与HO·自由基反应生成。二、主要污染物及其发生机制B、CO的去除：土壤的吸收：与HO·自由基反应生成:该途径可以去除约50%的CO。二、主要污染物及其发生机制C、CO的危害：参与光化学烟雾形成适量的CO存在可以促进NO向NO2的转化，从而促进臭氧的积累。CO还可以通过消耗HO·自由基使甲烷积累而间接导致温室效应的发生。二、主要污染物及其发生机制（2）CO2CO2是温室气体，导致温室效应，引发全球环境问题。A、CO2的来源：人为来源：矿物的燃烧产生。天然来源：甲烷转化，动植物呼吸、腐败，自然燃烧作用等。B、CO2的环境浓度：不同的地区不同的时间季节有不同的CO2浓度表现，植被可以减缓全球气候变暖，但不能根本解决问题，控制CO2的产生和排放才是关键。多年来，全球CO2的浓度不断的在上升，全球气温也伴随上升。（2）CO2C、CO2的危害：CO2的去向：1、进入海洋，使海水变酸；2、进入生物圈，作物生物原料；3、停留在大气圈，增加CO2浓度。CO2的危害：停留在大气中的CO2能吸收地面的红外热辐射，造成温室效应，使得近地面大气变暖。随着CO2浓度的升高，未来大气温度也必将升高。二、主要污染物及其发生机制（3）碳氢化合物碳氢化合物是大气的重要污染物，包括可挥发的所有烃类，是形成光化学烟雾的主要参与者。A、甲烷大气中CH4来源：包括人为源和天然源两种。实质是有机物在厌氧菌发酵作用下产生。大气中CH4去除：通过与HO·自由基反应去除。少量的CH4进入平流层后，会与Cl发生反应。B、非甲烷烃主要是人为源，包括：汽油燃烧，焚烧，溶剂蒸发，石油蒸发和运输损耗，废弃物提炼等来源。二、主要污染物及其发生机制4、含卤素化合物（1）简单卤代烃常见的卤代烃为甲烷的衍生物，甲基氯，甲基溴等。三氯甲烷还可以和HO·反应，转化为HCl，随降水去除.二、主要污染物及其发生机制4、含卤素化合物（2）氟氯烃类A、来源：主要是来自人为生成过程中。氟氯烃类的成分在大气中的含量逐年增加。B、消除方法氟氯烃类和HO·反应，是强吸热过程，在对流层中不易发生。最可能的途径就是进入平流层。C、危害：

1、破坏臭氧层2、与HO·反应二、主要污染物及其发生机制一、马斯河谷烟雾事件

1930年比利时马斯河谷工业区。在这个狭窄的河谷里有炼油厂、金属厂、玻璃厂等许多工厂。12月1日到5日的几天里，河谷上空出现了很强的逆温层，致使13个大烟囱排出的烟尘无法扩散，大量有害气体积累在近地大气层，对人体造成严重伤害。一周内有60多人丧生，其中心脏病、肺病患者死亡率最高，许多牲畜死亡。二、美国多诺拉事件多诺拉是位于美国宾西法尼亚州某河谷中的小镇。镇上有许多大型炼铁厂、炼锌厂和硫酸厂。1948年10月26日清晨，大雾弥漫，受反气旋和逆温控制，工厂排出的有害气体扩散不出去，全城14000人中有6000人眼痛、喉咙痛、头痛胸闷、呕吐、腹泻，17人死亡。产生大气污染的原因1.议一议，造成两次污染事件的共同原因是什么？2.想一想，两次污染事件都为急性事件，导致其“急性发作”的原因是什么？

探究案例概念第二节大气污染及其影响和危害大气的自净能力（扩散稀释作用）自然或人为排放污染物超过地面状况气象条件包括风速、降水、逆温、风向等逆温逆温概念：近地面大气有时出现温度随高度上升而增高现象，导致空气“头轻脚重”气象学上称为气温逆温，简称逆温。出现逆温的大气有一定的厚度，这层大气称为逆温层。温度高度正常现象温度高度逆温现象概念产生大气污染的原因逆温

说一说你能解释逆温天气下为什么低层空气中的污染物难以扩散吗？？阴霾天气下沉烟波出现逆温现象时，不能产生垂直对流，大气处于稳定状态，低层空气中的污染物难以扩散，污染物浓度显著升高，形成环境污染，危害人体健康。概念产生大气污染的原因风向概念产生大气污染的原因

想一想？1.2010年3月以来，北太西洋极圈附近的冰岛发生太规模火山喷发．火山灰蔓延欧洲航空业蒙受重大损失。导致冰岛火山灰蔓延到欧洲上空的气流是

。2.建在海边地区的工厂所排放的污染物

，是白天还是夜晚对陆地影响大呢？西风白天第二节大气污染及其影响和危害大气的自净能力自然或人为排放污染物超过地面状况气象条件风速、风向逆温、降水类型来源自然、工业农业、交通建筑、生活颗粒污染物

气态污染物

概念包括大气污染的类型及危害产生大气污染的原因一、颗粒污染物对人体健康的影响

大于10μm的粒子--沉降；小于10μm颗粒物--称作飘尘。飘尘中0.01-0.1μm的粒径数目最多。

对人体健康危害最大的是10μm以下悬浮的颗粒物一一飘尘。飘尘经过呼吸道沉积于肺泡。沉积在肺部的污染物如被搭解，就会直接侵人血液，造成血液中毒。工业粉尘及其可能引起的疾病。大气中主要污染物对人体的影晌

大气污染类型及危害概念原因可吸入颗粒物

自主学习1.可吸入颗粒物的概念。2.可吸入颗粒物的利弊。3.为何我国北方很多城市的主要空气污染物为可吸入颗粒物呢？2.利：吸入少许颗粒物可以刺激并锻炼人的免疫能力。弊：吸入过多颗粒物或颗粒物中含有毒有害成分时，可能出现免疫功能障碍，危害健康。3.我国北方降水较少，植被覆盖率较低，有些地方土地荒漠化加剧，加上建筑地遍布，城市汽车数量猛增，尾气排放不达标，使可吸入颗粒物成为许多城市的主要空气污染物。1.可吸入颗粒物是指直径小于10微米的固体颗粒物，技术上表示为PM10。概念原因可吸入颗粒物美国国家航空航天局（NASA）2010年9月公布了一张全球空气质量地图，专门展示了世界各地PM2.5的密度。？

探究1.先看一看，PM2.5密度高的在哪些地区？2再想一想，为什么那些地区PM2.5密度高？大气污染类型及危害粉尘的种类可引起的疾病燃烧排放的烟尘佝偻病氧化铅、络化合、氟化合物中毒性疾病铝、铁、锌尘金属热症植物尘枯草热症羽毛、毛发哮喘症无机和有机物粉尘慢性支气管炎悬浮硅石粉矽肺炭粉炭肺铁粉铁肺铝粉铝肺香烟尘香烟尘肺粉尘的种类可引起的疾病焦油镭放射性矿物粉尘肺癌石英石粉、铬化合物尘肺癌氧化铁粉尘肺癌元机和有机物粉尘流行性病、白喉、结核病氟及氟化物尘氟黑皮肤病及皮肤癌镍尘镍镰湿彦可可、焦油皮肤癌二、二氧化硫对人体健康的影晌

SO2

是无色具有恶臭剌激性气体，对鼻腔和呼吸道粘膜产生剌激，如果吸入浓度超过10mL/m3,人们不仅有强剌激感，而且还会发生鼻腔出血、呼吸受阻等现象。SO2

还可增强致癌物苯并(a)芘的致癌作用。

三、氮氧化物对人体健康的影晌

NOx

主要是指

NO和N02.

它对人的生理影响还不十分清楚。如果动物与高浓度NO相接触，可出现中枢神经病变。

NO与血红蛋白(Hb)亲和力强，比CO大几百倍。对动物作高浓度NO试验，证实有变性血红素〔Met.Hb〕和一氧化氮血红蛋白(NOHb)生成。使动物血压降低、血管扩张、血液中生成变性血红素，以及对神经系统有一定的麻醉作用等

NO2

对人体的影响还与其他污染物的存在有关。N02

的浮游微粒最容易侵人肺部，沉积率很高，可导致呼吸道及肺部病变，出现气管炎、肺气肿及肺癌等症。

空气中NO2

浓度对人体的影晌N02浓度/mL-m3作用时间/h人体所产生的症状0.12有嗅觉1.6-2.O15(min)慢性支气管炎患者呼吸困难52从事间歇运动的健康人出现呼吸阻力增大、动脉血液中氧气分压降低13眼和鼻有刺激感,胸部不适25-751胸部绞痛300-500发生支气管炎及肺水肿死亡四、光化学氧化剂对人体健康的影晌

光化学氧化剂对人体的影响类似NOx，但比NOz的影响更强。光化学氧化剂有臭氧和过氧乙酰基硝酸醋等多种物质，臭氧是其中主要氧化剂之一。与浓度为1mL/m3臭氧接触1h能使肺细胞蛋白质发生变化；接触4h,在24h后出现肺水肿;臭氧可直接侵人呼吸道深处；使眼睛产生剌激感；使哮喘病患者发作频率增加；使患慢性呼吸器官疾病患者病情恶化。五、一氧化碳对人体健康的影晌

CO是无色、无嗅的气体。由呼吸道吸入的CO容易与血红蛋白(Hb)相结合生成碳氧血红蛋白(COHb)。碳氧血红蛋白阻碍血红蛋白向体内供氧。当人与浓度大于1200mL/m3的CO接触时，可使神经麻痹，发生生命危险。

六、碳氢化合物对人体健康的影晌

碳氢化合物——以碳元素(C)和氢元素(H)形成的化合物总称。它与氮氧化物一样同是形成光化学烟雾的主要物质。光化学反应产生的衍生物丙烯醛、甲醛等都对眼睛有剌激作用。多环芳烃中有不少是致癌物质，如苯并(a)芘就是公认的强致癌物。

七、其他有害物质对人体健康的影响

铬及铬化物——铬及铬化物侵人人体，可蓄积于肝脏、肾脏和肠粘膜上。铬污染的积累性中毒可引起疼痛病。

铅及铅化物——铅进入人体后，大部分蓄积于骨髓中。但是由含铅汽油中所产生的四乙基铅进入人体后，多蓄积于肝脏和肾脏。无机铅中毒可使四肢肌肉麻木面色苍白。有机铅中毒能引起严重的神经狂或神经错乱等病症。氟及氟化物——氟及氟化氢对眼睛及呼吸道有强烈的剌激作用。吸入高浓度的氟及氟化氢气体时，可引起肺水肿和支气管炎。

氯及氯化氢——氯是有毒的气体，其浓度在5~lOmL/旷时对人的上呼吸道发生剌激作用;在50－100mL/m3时可引起肺水肿。人道月是故乡明，我说古今已不同。而今举杯邀明月，怎奈只见雾重重。儿时嬉戏月做灯，顽童相追地上影。不知嫦娥今安在，是否卧病广寒宫？大气污染第二节大气污染及其影响和危害决定大气污染程度的因素源参数气象条件下垫面状况第三节大气中污染物的迁移

通过影响大气中污染物的迁移而影响局地大气环境污染状况。迁移第三节大气中污染物的迁移污染物由于空气的运动而使其传输和分散的过程。原因空气的运动水平运动——风垂直运动——对流动力源：温度差异第三节大气中污染物的迁移二、风和湍流对大气污染物迁移的影响一、温度层结与大气污染物的迁移三、其它气象因素对大气污染物迁移的影响四、地理地势对大气污染物迁移的影响（二）大气稳定度（一）气温递减与温度层结（三）逆温一、温度层结与大气污染物的迁移温度层结:垂直方向上的温度分布，称为大气温度层结。

干绝热垂直递减（γd或rd

）：干空气（气团）在绝热升降过程中每变化单位高度（通常取100米）空气（气团）自身温度的变化值。表示干空气的热力学性质，是一个气象常数，rd=0.98℃／l00m。而r是实际环境气温随高度的分布，因时因地而异。气温垂直递减率（γ或r）：大气垂直方向上每升高100米温度的降低值，（℃／l00m）（一）气温递减与温度层结一、温度层结与大气污染物的迁移大气温度层结有三种类型：一、温度层结与大气污染物的迁移（一）气温递减与温度层结①气温随高度递减，r＞0，称正常分布层结或递减层结;②r=0，气温不随高度变化，称等温层结;③r＜0,气温随高度增加，称逆温层结。大气稳定度的含义

污染物在大气中的迁移与大气稳定度有密切的关系，大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度。假如一空气块由于某种原因受到外力的作用，产生了上升或下降运动，但外力去除后，可能发生三种情况：气块减速并返回原位，则大气稳定;继续加速或下降，则不稳定;停止或作等速运动，则中性。

（二）大气稳定度一、温度层结与大气污染物的迁移大气稳定度的判据r

<rd时，大气处于稳定平衡状态;r

>rd时，大气处于不稳定状态；r

=rd时，大气处于中性平衡状态。大气稳定度可根据气温垂直递减率r和干绝热垂直递减率r

d来判断

r<rd时,大气非常稳定，最不利于污染物扩散，因此这种层结在大气污染问题研究中特别引人注目。（二）大气稳定度气块减速气块继续加速或下降气块停止或等速大气稳定度的判据r

=0.8℃r

=1.2℃r=1℃12（二）大气稳定度12图2-3稳定不稳定中性r=rdr<rdr>rd逆温：r＜0

,即气温随高度增加而增加的现象称为逆温。（三）逆温一、温度层结与大气污染物的迁移逆温层：出现逆温的大气层称为逆温层。逆温高度与逆温强度：逆温层的下限称为逆温高度，上下限的温度差，称逆温强度。（三）逆温与大气污染密切相关（三）逆温辐射逆温：在晴朗无风或小风的夜晚，由于强烈的有效辐射，使地面和近地层大气强烈冷却降温，上层降温较慢而形成上暖下冷的逆温现象。辐射逆温下图白天的层结曲线为ABC下沉逆温：由于空气下沉压缩引起的增温作用，使下沉运动终止的高度上出现逆温，一般多发生在高压区。

（三）逆温逆温对大气污染物扩散的影响

逆温层对空气的垂直对流运动的发展是巨大的障碍，如同盖子，对污染物的扩散起阻挡作用，故称它为阻挡层。阻挡层的存在严重阻碍了地面带有污染物的气团的上升运动，使大气污染物停滞在接近地面的大气层中，加剧大气污染的程度。一、温度层结与大气污染物的迁移小结温度层结决定大气稳定度影响湍流强度污染物迁移影响r

>rd，大气不稳定，利于迁移r

﹤rd，大气稳定，不利于迁移r

=rd，大气中性稳定，介于二者之间r

﹤0，逆温，大气非常稳定，十分不利于迁移严重污染造成二、风和湍流的影响（一）风的影响风-----空气的水平运动。输送作用---污染物向下风向输送，风向影响着污染物的迁移方向。稀释作用---风速大小决定着污染物的迁移和稀释的速度，影响着污染物的输送距离。污染系数=风向频率该风向的平均风速风向频率---某方向的风占全年各风向总和的百分率。（二）湍流的影响动力湍流（乱流）：也称湍流，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，它们主要取决于风速梯度和地面粗糙等。热力湍流（乱流）：也称对流，起因于地表面温度与地表面附近的温度不均一，近地面空气受热膨胀而上升，随之上面的冷空气下降，从而形成垂直运动。二、风和湍流的影响湍流-----大气的无规则运动。湍流是大气污染物扩散的主要原因。风湍流风可使污染物向下风向扩散，湍流可使污染物向各方向扩散。风速越大，湍流越强，污染物的扩散速度就越快，污染物浓度就越低。风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释最直接最本质的因素。二、风和湍流的影响小结

三、其它气象因素对污染物迁移的影响天气形势是指大范围气压分布的状况。天气形势高压控制小风速、稳定层结（逆温）不利于迁移低压控制风速较大、大气不稳定、伴有降水有利于迁移天气形势的影响雾的影响雾像一顶盖子，不利于迁移，加剧空气污染状况。

降水的影响各种形式的降水，特别是降雨，能有效地吸收、淋洗空气中的各种污染物，减轻大气污染程度。四、地理地势对污染物迁移的影响（一）地形地物的影响（二）局地环流的影响地形地势对大气污染物的迁移和浓度分布有重要影响。地形地势千差万别，但对大气物迁移扩散的影响其本质上都是通过改变局部地区（流场和温度层结等）气象条件来实现的。第三节大气污染物的迁移海陆风的影响山谷风的影响城郊风的影响地貌（地面自然物和建筑物）影响风速和风向故影响污染物的扩散。山谷盆地，地形屏障影响，静风、小风比重大，不利于大气污染物的扩散。城市中的高层建筑物，在局部地区产生涡流，不利于大气污染的扩散。四、地理地势对污染物迁移的影响（一）地形地物的影响由于陆地和海洋的热力差异而引起。发生在海陆交界地界，以小时为周期的一种大气局地环流。造成污染物在海陆之间反复运移，影响扩散。（二）局地环流的影响海陆风的影响可能的后果：①夜间随陆风吹到海面上的污染物，在白天又随海风吹回来。②进入海路风局地环流中，使污染物不能充分的扩散稀释而造成严重的污染。山谷风对污染物输送有明显的影响。吹谷风时排放的污染物向外流出，若不久转为山风，被污染的空气又被带回谷内。特别是山谷风交替时，风向不稳，时进时出，反复循环，使空气中污染物浓度不断增加，造成山谷中污染加重。（二）局地环流的影响山谷风的影响山风：山坡和山顶的冷空气顺山坡下滑到谷底形成的风冷暖冷暖谷风：由谷地吹向山坡的风热岛环流对扩散的影响：使城区大气中的污染物难以扩散。

由城市温度差引起的局地风。由于城市温度经常比郊区高，气压比郊区低，所形成的一种从周围郊区吹向城市的局地风。又称城市热岛环流。（二）局地环流的影响城郊风的影响大气污染物(SO2、CO2、NOx、CxHy、颗粒物)光化学烟雾硫酸烟雾酸雨温室效应臭氧层破坏颗粒物污染迁移、转化

第四节大气中污染物的转化一、光化学反应基础

1.光化学（photochemistry）反应过程分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应称为光化学反应。热化学反应：分子碰撞发生化学反应。要求分子具有足够的动能克服分子间的势垒，使反应分子足够接近，使电子云相互穿透，使电子发生转移热能转化的动能能量来自光能N2、O2？？大气化学是直接或间接的由太阳辐射引起的光化学反应引起的。激发:A+hv=A*[1]产生荧光:A*=A+hv[2]无辐射跃迁:A*+M=A+M[3]光解离:

A*=B1+B2[4]

碰撞失活:A*+B=C1+C2+……...[5]

上式中[1]、[2]、[3]为光物理过程，而[4]、[5]为光化学过程。对环境化学而言，光化学过程更为重要。初级过程：化学物种吸收光量子形成激发态物种，基本步骤为：化学物种吸收光量子后可产生光化学反应的初级过程和次级过程。

次级过程：在初级过程中反应物、生成物之间进一步发生的反应。如大气中HCl的光化学反应过程：

HCl+hv=H·+Cl·[6]H·+HCl=H2+Cl·[7]Cl·+Cl·+M=Cl2+M[8]

其中[6]为初级过程，而[7]、[8]为次级过程。自由基

光化学第一定律表明：只有光子能量大于化学键能时才能引起光离解反应，而且分子对某些特定波长的光要有特征吸收光谱，才能产生光化学反应。

光化学第二定律说明：分子吸收光的过程是单光子过程，（激发态寿命很短）在辐射强度较弱时,再吸收第二个光子的几率极低。

光量子能量与化学键之间的关系：设光量子能量为E,根据Einstein公式:

E=hv=hc/λ

λ----光量子波长;h----普朗克常数,6.626×10-34J·s/光量子

c----光速,2.9979×1010cm/s

如果一个分子吸收一个光量子，则1mol分子吸收的总能量为：

E=No

hv=No

hc/λ

No为阿伏加德罗常数,

6.022×1023.当λ=400nm时:E=299.1kJ/mol

E=No

hv=No

hc/λ=6.022×1023×6.626×10-34(J·s)/2.9979×1010(cm/s)/400nm=299.1kJ/mol当λ=700nm时:E=170.9kJ/mol

通常化学键能大于164.7kJ/mol

，所以波长大于700nm的光就不能引起光化学解离。

光化学烟雾就是光化学反应形成的。红外光2.大气中重要吸光物质的光离解(1)O2logε

λ(nm)43210-1-2-3-4120160200240右图O2的吸收光谱,在147nm左右吸收达最大,O2的键能为493.8kJ/mol,刚好与相应的波长243nm开始吸收，通常认为240nm以下的紫外光可引起O2的光解:(2)N2

氮分子键能较大，为939.4kJ/mol，对应波长为127nm，对低于120nm的光才有明显的吸收，在60～120nm之间呈带状光谱，在60nm以下为连续光谱。(3)O3

O3

的键能为101.2kJ/mol，主要吸收来自太阳波长小于290nm的紫外光，最强吸收在254nm。(4)NO2NO2键能为300.5kJ/mol，在290～410nm内有连续吸收光谱，在对流层大气中具有实际意义。这是大气中唯一已知O3的人为来源。200-400nm为近紫外光区(5)HNO3

和HNO2

亚硝酸HO－NO间键能为201.1kJ/mol，H－ONO间键能为324.0kJ/mol，亚硝酸对200～400nm的光有吸收，吸光后发生光离解：

硝酸的HO－NO2

键能为199.4kJ/mol，对于120～335nm波长的光有不同程度的吸收。光解反应为：(6)SO2SO2

的键能为545.1kJ/mol，它的吸收光谱中呈现三条吸收带，第一条为340～400nm，是一个极弱吸收区，第二条为240～330nm，是一较强的吸收区，第三条为240～180nm，是一个很强的吸收区。由于二氧化硫的键能较大，240～400nm的光不能使其离解，只能生成激发态：SO2*

在污染大气中可参与许多光化学反应。(7)HCHO H－CHO的键能为356.5kJ/mol，对240～360nm的光有吸收。初级过程有：

H2CO＋hv→H·+HCO·

H2CO+hv→C0O＋H2次级过程有：

H·＋HCO·→H2＋CO

2H·＋M→H2＋M

2HCO·→2CO＋H2在对流层中，由于O2存在，可发生如下反应：

H·+O2→HO2·

HCO·+O2→HO2·

+CO因此空气中甲醛光解可产生HO2自由基。其他醛类的光解也可以同样方式生成HO2，如乙醛光解：

CH3CHO＋hv→H·＋CH3CO·

H·＋O2→HO2·所以醛类的光解是大气中HO2的重要来源之一。（8）卤代烃的光离解：卤代甲烷光解的初级过程可概括为：①卤代甲烷在近紫外光照射下，其离解方式为：

CH3X+hv→CH3·+X·式中：X代表Cl、Br、I或F②如果卤代甲烷中含有一种以上的卤素，则断裂的是最弱的键，其键强顺序为：

CH3-F＞CH3-H＞CH3-Cl＞CH3-Br＞CH3-ICCl3Br光解先生成·CCl3+Br·而不是·CCl2Br+Cl·③高能量的短波长紫外光照射，可能发生两个键断裂，应断两个最弱键。例如，CF2Cl2→

·CF2＋2Cl·④既使是最短波长的光，三键断裂也不常见。CFCl3(氟里昂-11），CF2Cl2(氟里昂-12)的光解：CFCl3+hv→·CFCl2+Cl·CFCl3+hv→

·CFCl+2Cl·CF2Cl2+hv→·CF2Cl+Cl·

CF2Cl2+hv→

·CF2+2Cl·

破坏臭氧层的反应：

Cl·+O3→ClO·+O2ClO·+O·→Cl·+O2

总反应：O3

＋O→2O2

二、大气中重要自由基(freeradical)的来源自由基：带有一个成单电子的原子或原子团。在一个反应中或在外界条件（光、热等）影响下，分子中共价键断裂，使共用电子对由一方独占离子断裂的结果使共用电子对分属于两个原子（或基团）自由基最外电子层有一个不成对的电子，对于增强第二个电子有很强的亲和力，能够起到强氧化剂的作用。自由基的反应活性很高，是反应的中间产物，平均寿命仅为10-3s很高的活性；强氧化作用1HO·

对于清洁大气,O3的光解是HO·的重要来源。

O3+hv=O·+O2O·+H2O=2HO·

对于污染大气如有HNO2、H2O2的存在，其光解也可产生HO·：

HNO2+hv=HO·+NOH2O2+hv=2HO·

HO·是大气中重要的活性自由基，具有重要的转化作用，在大气中HO·的主要转化反应是与CO和CH4

的反应：CH4+·OH=CH3·+H2OCO+HO·=CO2+H·反应生成的·H

和CH3·能很快与大气中的O2反应，生成相应的HO2·和CH3O2·，而且，这些自由基通过与其他分子反应，再生成HO·HO·在大气均相反应中具有极其重要的地位，它能与大气中各种微量气体反应，几乎控制了这些气体的氧化和去除过程。2HO2·

大气中的HO2

·主要来源于醛的光解，尤其是甲醛，其它醛反应类似，但浓度低不如甲醛重要。HCHO+hv=H·+HCO·H+O2+M=HO2·+MHCO·+O2=HO2·+CO任何光解过程只要有H·或HCO·自由基生成，它们都可与空气中的O2结合而导致生成HO2·

。

亚硝酸酯和过氧化氢的光解:CH3ONO+hv=CH3O·+NOCH3O·+O2=HO2·+HCOHH2O2+hv=2·

OH·

OH+H2O2=HO2·+H2O体系中有CO的存在也可产生：

·

OH+CO=CO2+·

H·

H+O2=HO2·3.R·

、RO·

、RO2·等自由基的来源大气中存在量最多的烷基自由基是甲基，主要来源于乙醛和丙酮的光解：CH3CHO+hv=CH3·+HCO·CH3COCH3+hv=CH3·+CH3CO·

O·和HO·与烃类发生H摘除反应时也可生成烷基自由基R－H+O·→R·+HO·R－H+HO·→R·+H2O甲氧基主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解：CH3ONO+hv→CH3O·+NOCH3ONO2+hv→CH3O·+NO2过氧烷基都是由烷基与空气中的O2结合而形成的：R·十O2→RO2·大气中甲氧基自由基主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解：CH3ONO+hv=CH3O·+NOCH3ONO2+hv=CH3O·+NO2三、氮氧化物的转化氮氧化物是大气中主要的气态污染物之一。燃烧过程中，在高温情况下，空气中的氮与氧化合而生成氮氧化物，其中主要的是NO。

NO还可进一步被氧化成NO2和N2O5等，它们溶于水后可生成亚硝酸和硝酸。氮氧化物与其他污染物共存时，在阳光照射下可发生光化学烟雾。氮氧化物转化是大气污染化学的一个重要方面。

NO、NO2、O3之间存在的化学循环是大气光化学反应的基础。氮氧化物污染的危害性（1）NO能与血红蛋白作用，降低血液的输氧功能；（2）NO2毒性较大，借助较高水平的的二氧化氮就会危及人体的健康；（3）在NOX严重污染的地区，发现植物受到损害。原因：是次级产物引起的，如过氧乙酰乙酸酯。四、碳氢化合物的转化1大气中的主要碳氢化合物(1)甲烷甲烷是大气中含量最高的碳氢化合物，约占总碳氢化合物排放量的80%以上。唯一能由天然源排放而造成大浓度的气体。甲烷主要来源是有机物的厌氧发酵过程产生的：

甲烷是一种重要的温室气体，温室效应比CO2

大20倍，其浓度已达1.65ppm，增速很快。（2）石油烃石油是现代工业和交通运输业的主要燃料。其成分以烷烃为主，还有一部分烯烃、环烷烃和芳烃。①在原油开发、石油炼制、燃料燃烧和产品使用过程中均可向大气泄漏或排放石油烃，造成大气污染。②不饱和烃较饱和烃的活性高，易于促进光化学反应，是更重要的污染物。③大气中已检出的烷烃有100多种；碳链长的烃类常形成气溶胶或吸附在其他颗粒物质上。④大气中也存在着一定数量的烯烃和炔烃。（3）芳香烃主要有两类：单环芳烃和多环芳烃。多环芳烃通常以PAH表示。典型的芳香化合物如：用来做溶剂、原料。例如：聚合物中的单体和增塑剂等。苯乙烯常用来做塑料的单体和合成橡胶的原料。异丙苯可被氧化用来生产酚和丙酮。2CH化合物在大气中的反应(1)烷烃的反应

烷烃与·

O和·

OH发生H原子摘除反应

RH+·

O=R·+·

OHRH+·

OH=R·+H2O前者是活泼的自由基HO·，后者是稳定的H2O。甲烷的氧化反应：

CH4+HO·→CH3·+H2OCH4+O·→CH3·+HO·主要来自O3的光解，随着反应的进行，烷烃不断消耗O·，导致臭氧层的损耗。反应中生成的CH3·与空气中的O2结合：

CH3·＋O2→CH3O2·大气中的O·主要来自O3的光解，通过上述反应，CH4不断消耗O·，可导致臭氧层的损耗。生成的CH3O2·是一种强氧化性的自由基，它可将NO氧化为NO2。

NO+CH3O2·→

NO2+CH3O·NO2+CH3O·

→

CH3ONO2

CH3O·+O2→HO2·+H2CO总结：烷烃的反应是烷烃与HO·、O·反应生成R·，R·与空气中O2反应生成RO2·，RO2·具有强氧化性，可把NO氧化成NO2，同时R·生产稳定产物醛或酮。(2)烯烃的反应主要是乙烯和丙烯。ａ：与·OH的反应主要是发生跨双键加成反应:CH2=CH2+·

OH=·CH2CH2OHCH3CH=CH2+·

OH=·CH3CHCH2OH

或:CH3CH=CH2+·OH=CH3CH(OH)CH2·

还可与·OH发生H原子摘除反应b：与O3的反应烯烃与O3的反应速率远不如与·OH,但O3的浓度要比·OH大得多,因而就很重要了。反应机理是首先将O3加成到烯烃的双键上，形成一个分子臭氧化物，然后迅速分解为一个羰基化合物和一个二元自由基,二元自由基的能量很高，可进一步分解。如乙烯与O3反应，同样丙烯也可以和O3反应。二元自由基氧化性也很强，可氧化NO和SO2等。氧化后自由基转化为相应的酮或醛。(3)醚、醇、酮、醛的反应

主要是与大气中·OH发生H原子摘除反应:

CH3OCH3+·

OH=CH3OCH2+H2OCH3CH2OH+·

OH=CH3CHOH+H2OCH3COCH3+·

OH=CH3COCH2+H2OCH3CHO+·

OH=CH3CO·+H2O

在污染大气中以醛最为重要,尤其是甲醛既是一次污染物,又可由烃的氧化而产生。

HCHO+·

OH=HCO·+H2OHCO·+O2=CO+HOO·HCHO+HOO·=HOH2COO·

（4）环烃的氧化大气中已检测到的环烃大多以气态形式存在。它们主要都是在燃料燃烧过程中生成的。环烃在大气中的反应以氢原子摘除反应为主，如环己烷。H2O（5）单环芳烃的反应：大气中的单环芳烃有：苯、甲苯以及其他化合物。主要来源于矿物燃料的燃烧以及工业生产过程。能与芳烃反应的主要是HO·，其反应机制主要是加成反应和氢原子摘除反应。生成的自由基可与NO2反应，生成硝基甲苯：（6）多环芳烃的反应：大气中的多环芳烃有二百多种。

HO·可与多环芳烃发生H摘除反应。多环芳烃在湿的气溶胶中可发生光氧化反应，生成环内氧桥化合物。如蒽的氧化：1．光化学烟雾的定义及特点含有碳氢化合物、氮氧化物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污染物，这种一次污染物和二次污染物的混合物（包括气体污染物和气溶胶）形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。五、光化学烟雾洛杉矶光化学烟雾

特征：兰色烟雾，强氧化性，具有强刺激性，使大气能见度降低，在白天生成傍晚消失，高峰在中午。主要污染源：汽车尾气及石油和煤燃烧废气2.光化学烟雾的危害对人体健康的危害刺激人的眼、鼻、气管和肺等器官,使人发生眼红流泪、气喘咳嗽、头晕恶心等症状。危害植物叶片，使植物正常生长受到影响。降低大气能见度。其他危害。

3.光化学烟雾的形成条件大气中有氮氧化合物和碳氢化合物的积累。与污染源的排放、地理位置及气象条件有关。湿度低、气温在24－32℃。有强的阳光照射。NOx

＋CHUV浅蓝色混和烟雾O3过氧酰基硝酸酯

其它主要为过氧乙酰硝酸酯

醛类、酮类、过氧化氢等

继洛杉矶之后，光化学烟雾在世界各地不断出现，如日本的东京、大阪，英国的伦敦以及伦敦以及澳大利亚、德国等的大城市。我国的光化学烟雾我国的兰州、南宁、北京、珠江三角洲等。据专家分析，目前说珠三角地区可能爆发光化学烟雾，主要有两个原因：第一，珠三角机动车数量的快速增长；第二，近期持续的灰霾天气。4.污染物的来源及主要污染物污染物的来源汽车尾气及煤炭和石油的燃烧废气。主要污染物：一次污染物：氮氧化物、碳氢化合物。二次污染物：臭氧、PAN、醛类等。5.光化学烟雾的形成机理

50年代初，美国加州大学的哈根斯密特(HaggenSmit)初次提出了有关光化学烟雾形成的机理，认为洛杉矶光化学烟雾是由汽车排放尾气中的氮氧化物(NOx)和碳氢化合物(HC)在强太阳光作用下，发生光化学反应而形成的；确定空气中的刺激性气体为臭氧。臭氧浓度升高是光化学烟雾污染的标志。

（1）光化学烟雾的日变化曲线

光化学烟雾的日变化曲线特点：①烃和NO的最大值发生在早晨交通繁忙时刻，这时NO2浓度很低。②随着太阳辐射的增强，NO2、O3的浓度迅速增大，中午时已达到较高浓度，它们的峰值通常比NO峰值晚出现4-5h。③由此可以推断NO2、O3和醛是在日光照射下由大气光化学反应而产生的，属于二次污染物。④早晨由汽车排放出来的尾气是产生这些光化学反应的直接原因。

⑤傍晚交通繁忙时刻，虽然仍有较多汽车尾气排放，但由于日光已较弱，不足以引起光化学反应，因而不能产生光化学烟雾现象。（2）烟雾箱模拟曲线研究条件：封闭的容器+反应气体（丙烯（HC）、NOx、空气）+模拟太阳光照射

从图中可看出如下三点：随着实验时间的增长。①NO向NO2转化；②由于氧化过程而使丙烯消耗；③臭氧及其他二次污染物，如PAN、H2CO等生成6．光化学烟雾的防治对策

（1）汽车尾气的严格排放治理

汽车尾气是大气中氮氧化物和烃类化合物的主要人为来源。一般是在汽车排气系统内加装催化反应装置，一步是催化还原NOX，另一步是催化氧化烃类化合物和一氧化碳。（2）改善能源结构

用无污染或少污染的燃料（天然气、煤气、石油炼厂气、沼气或其他太阳能、风能等能源）代替煤炭，减少有害烟尘的排放量；发展区域集中供热供暖；对现有炉窑实行技术改造。（3）加强监测管理

光化学烟雾是有先兆的，臭氧浓度的升高是光化学烟雾污染的标志。PAN没有天然源，只有人为源，即由一次污染物通过反应产生，因此测定大气中有PAN即可作为发生光化学烟雾的依据。洛杉矶的大气治理情况：洛杉矶市西临太平洋，三面为群山环抱，处于西海岸气候盆地之中，大气状态以下沉气流为主，极不利于污染物的扩散。且常年高温、少雨，日照强烈，给光化学烟雾的形成创造了条件。各方面的不利因素是洛杉矶成为了美国的“雾都”。大气中44%有机物，55%的NOx，77%的CO是机动车尾气排放造成的。90年初，NOx、CO、O3、PM10均有不同程度的超标。措施1、在洛杉矶市出售的汽车必须是“清洁的”，要求94年后出售的汽车全部安装“行驶诊断系统”，即时监测机动车的工作状态，让超标车辆即时脱离排污状态和接受维修。

2、鼓励人们乘公共汽车上班，以减少汽车尾气。

3、是世界上利用风能和太阳能发电最多的地方，在替代清洁燃料的研究方面也处于领先地位。4、政府通过低息贷款和补贴方式鼓励尝试使用清洁燃料汽车。六、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染

由污染源直接排放到大气中的主要硫氧化物是二氧化硫，人为污染源主要是含硫矿物燃料的燃烧过程产生。煤的含硫量约为(0.5-6)％，石油约为(0.5-3)％。人为排放的SO2中：60％来源于煤的燃烧。30％左右来源于石油的燃烧和炼制过程。对于城市和工业区，由于SO2排放量大，会造成大气污染，产生酸雨和硫酸烟雾型污染等。SO2的天然来源：主要是火山喷发。喷发物中所含的硫化物大部分以SO2形式存在，少量为H2S，H2S在大气中很快被氧化成SO21．SO2的气相氧化

直接光氧化:低层大气光氧化形成激发态分子SO2＋hv（290～340nm）→1SO2（单重态）SO2＋hv（340～400nm）→3SO2（三重态）

1SO2为单重态，不稳定，3SO2为三重态是大气环境中重要的SO2物质形态，能量较高的单重态分子跃迁到三重态或回到基态：大气中SO2的转化首先是SO2氧化成SO3,随后被水吸收生成硫酸，从而形成酸雨或硫酸烟雾。硫酸与大气中的NH4+等阳离子结合生成硫酸盐气溶胶。因此，激发态的SO2主要以三重态存在，并进一步反应如下：或被自由基氧化:与O2、HO•自由基的反应

（活性自由基）反应中生成的HO2∙，通过反应使得HO·又再生，上述氧化过程又循环进行，其决定步骤为SO2和HO·的反应。2．SO2的液相氧化(略)液相平衡：SO2被水吸收

SO2+H2O=SO2·H2OSO2·H2O=H++HSO3-HSO3-=H++SO32-

液相中O3对SO2的氧化：微量的Fe、Mn可作为催化剂3．硫酸烟雾型污染

由于煤燃烧而排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。

1952年12月伦敦烟雾

1952年12月在伦敦发生的一次硫酸烟雾型污染事件。中毒死亡人数达4000多人。当时伦敦上空受冷高压控制，高空中的云阻挡了来自太阳的光。地面温度迅速降低，相对湿度高达80％，于是就形成了雾。由于地面温度低，上空又形成了一逆温层。大量家庭的烟囱和工厂所排放出来的烟就积聚在低层大气中，难以扩散，这样在低层大气中就形成了很浓的黄色烟雾。在硫酸型烟雾的形成过程中，SO2转变为SO3的氧化反应主要靠雾滴中锰、铁及氨的催化作用而加速完成。光化学烟雾与伦敦型烟雾的比较第五节几个突出的环境问题一、酸性降水1、酸沉降

酸性降水：是指通过降水，将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。这称为湿沉降。降水—雨、雪、雾、冰雹等。最常见的就是酸雨。沉降分为两种过程：湿沉降、干沉降。

干沉降—指大气中的酸性物质在气流的作用下直接迁移到地面的过程。

这两种过程共同称为酸沉降。工厂排放的烟尘中含有大量的

SO2工业上，大量使用含硫的化石燃料：如煤、石油等。交通工具排放的尾气是有害气体NOX的主要来源2．降水的pH值

未被污染的大气中，可溶于水并含量较大的酸性气体是CO2，如果只把CO2作为影响天然水pH的因素，根据CO2（全球大气浓度为330ml/m3）与纯水的平衡，可以计算出降水的pH值为5.6。有些专家提出异议原因：①大气中除CO2外，还存在着各种酸、碱性气态和气溶胶物质。它们的量虽少，但对降水的pH也有贡献。②即未被污染的大气降水的pH不一定正好是5.6，天然来源对雨水的pH也有贡献。③有些地域大气中碱性尘粒或其他碱性气体如NH3含量较高，也会导致降水pH上升，并不表现出酸雨，如中国的北部地区。④其他离子污染严重的降水并不一定表现强酸性。

pH为5.6不是一个判别降水是否受到酸化和人为污染的合理界限，于是有人提出了降水pH背景值问题。近年来，倾向于将内陆pH=5.0，海洋pH=4.7作为酸雨的界限。3．降水pH的背景值4．酸雨的化学组成

注意：降水的酸度是酸和碱平衡的结果。

飞灰中的氧化钙，土壤中的碳酸钙，天然和人为来源的NH3以及其他碱性物质都可使降水中的酸中和，对酸性降水起“缓冲作用”。

研究酸雨必须进行雨水样品的化学分析，通常分析测定的化学组分有：阳离子：H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+、Mg2+

；阴离子：SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-。阳离于当量浓度之和必然等于阴离子当量浓度之和。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，其中绝大部分是硫酸和硝酸，多数情况下以硫酸为主。形成过程为：

SO2+[O]=SO3SO3+H2O=H2SO4

SO2+H2O=H2SO3HSO3-+[O]→H2SO42NO2+H2O→HNO3+HNO2NO+[O]→NO2

大气中的SO2和NOX经氧化后溶于水形成硫酸、硝酸和亚硝酸，这是造成降水pH降低的主要原因。各种氧化剂表2-24我国部分地区降水酸度和主要离子含量我国酸雨中关键性离子组分是SO42-、Ca2+和NH4+。重庆：酸雨SO42-