环境化学第二章课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《环境化学第二章课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 环境 化学 第二 课件
- 资源描述:
-
1、第二章第二章 大气环境化学大气环境化学Chapter 2.Atmosphere Environmental Chemistry第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移第二节 大气中污染物的转化大气中污染物的转化我们离不开大我们离不开大气气 ,如同如同鱼鱼儿离不开水。儿离不开水。【课时安排】【课时安排】20学时第一节 大气中污染物的转移 6 学时第二节 大气中污染物的转化 14学时【掌握内容】【掌握内容】基本概念基本概念:大气温度层结、大气垂直递减率、气块、干绝热垂直递减率、对流混合层上限(最大混合层高度)、下沉逆温、光化学反应、自由基、二元自由基、光化学烟雾、酸沉降、温室效应。大气分层情况
2、。大气分层情况。辐射逆温的形成与消失辐射逆温的形成与消失影响大气污染物迁移的因素影响大气污染物迁移的因素光化学反应的初级过程和次级过程光化学反应的初级过程和次级过程光化学烟雾的形成条件及形成机制光化学烟雾的形成条件及形成机制臭氧层的形成与损耗臭氧层的形成与损耗第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移【熟悉内容】【熟悉内容】地理地势形成局地环流(海陆风、城郊风、山谷风)。地理地势形成局地环流(海陆风、城郊风、山谷风)。大气中一些重要吸光物质的光离解重要自由基的来源大气中一些重要吸光物质的光离解重要自由基的来源烷烃、烯烃与自由基的反应烷烃、烯烃与自由基的反应对光化学烟雾中污染物日变化曲线进行解
3、释对光化学烟雾中污染物日变化曲线进行解释硫酸性烟雾特点硫酸性烟雾特点酸雨的形成机制酸雨的形成机制大气颗粒物对酸雨形成的影响大气颗粒物对酸雨形成的影响洛杉矶烟雾与伦敦烟雾的比较洛杉矶烟雾与伦敦烟雾的比较第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移【了解内容】【了解内容】氮氧化物的转化。氮氧化物的转化。未饱和空气三种不同稳定度未饱和空气三种不同稳定度降水背景值降水背景值南极的臭氧洞形成原因南极的臭氧洞形成原因大气颗粒物的粒度大气颗粒物的粒度臭氧层的存在意义臭氧层的存在意义【教学难点】【教学难点】辐射逆温形成与消失的层结曲线变化。辐射逆温形成与消失的层结曲线变化。对流混合层上限(最大混合层高度)的确
4、定对流混合层上限(最大混合层高度)的确定醛、氢氧化物与自由基的反应醛、氢氧化物与自由基的反应光化学烟雾的形成机制光化学烟雾的形成机制臭氧层损耗的机制臭氧层损耗的机制第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移【教学目标】【教学目标】掌握一些重要的概念。掌握一些重要的概念。系统了解影响大气污染物迁移的因素系统了解影响大气污染物迁移的因素全面掌握光化学烟雾的特点与形成全面掌握光化学烟雾的特点与形成掌握硫酸型烟雾、酸性降水的形成以及大气颗粒物的作用掌握硫酸型烟雾、酸性降水的形成以及大气颗粒物的作用掌握臭氧层变薄的原因掌握臭氧层变薄的原因。第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移一、一、大气温度层
5、结大气温度层结 (Stratification of the Atmosphere)1 1、大气的组成、大气的组成 气体气体 氮(氮(78.09%78.09%)氧(氧(20.95%20.95%)氩(氩(0.9%0.9%)、)、CO CO2 2(0.03%0.03%)、)、稀有气体(稀有气体(CHCH4 4、SOSO2 2、NHNH3 3、COCO、O O3 3)0.1%10m10m称降尘(数小时)称降尘(数小时)10m 10m称飘尘(数年)称飘尘(数年)来源:来源:人为(工业或生活烟尘);人为(工业或生活烟尘);天然(火山喷尘;天然(火山喷尘;海浪飘逸盐质。)海浪飘逸盐质。)第一节 大气中污染
6、物的迁移大气中污染物的迁移没有水汽和悬没有水汽和悬浮物的空气称浮物的空气称为为 2 2、大气温度层结、大气温度层结第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移定义定义由于地球的旋转作用以及距地面不同高度的各层次由于地球的旋转作用以及距地面不同高度的各层次大气对太阳辐射吸收程度上的差异,使得描述大气状态大气对太阳辐射吸收程度上的差异,使得描述大气状态的温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀分布。的温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀分布。人们把静大气的温度和密度在垂直方向上的分布称人们把静大气的温度和密度在垂直方向上的分布称为为大气温度层结大气温度层结和和大气密度层结大气密度层结。第一节
7、大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移根据大气的温度层结、密度层结和运动规律,根据大气的温度层结、密度层结和运动规律,大气可划分为大气可划分为热层热层逸散层逸散层中中间层间层平流层平流层对流层对流层见见图图2-12-1和和图图2-22-2好多层呢,好多层呢,记住没?记住没?没记住啊?没记住啊?藐视你!藐视你!下课站墙根去!下课站墙根去!图图2-1 大气温度的垂直分布大气温度的垂直分布图图2-2 大气密度的垂直分布大气密度的垂直分布热层热层中间层顶中间层顶中间层中间层平流层顶平流层顶对流层顶对流层顶平流层平流层对流层对流层100806040200160200240280T(K)Z(km)0.802
8、0481216Z(km)00.20.40.61.00 0/0s0s 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移 对流层对流层(troposphere)(0-12km0-12km)气温随高度增加而降低气温随高度增加而降低 ,大气垂直递减率大气垂直递减率=-dT/dz=0.65/100m=-dT/dz=0.65/100m;垂直对流强烈垂直对流强烈,分散污染物;分散污染物;集中了大气中集中了大气中90.9%90.9%天气现象(天气现象(3/43/4大气及所有水汽)大气及所有水汽)污染物排放直接进入,污染物的迁移主要发生层。污染物排放直接进入,污染物的迁
9、移主要发生层。平流层(平流层(stratosphere)(12-48km12-48km)气温随高度增加而升高,气温随高度增加而升高,0 0,层顶接近,层顶接近00,20km-25km20km-25km臭氧浓度最高;臭氧浓度最高;气体状态稳定,垂直对流很小,污染物成一薄层气体状态稳定,垂直对流很小,污染物成一薄层 空气稀薄,大气透明度高空气稀薄,大气透明度高 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移民航:最高飞行民航:最高飞行10km10km左右左右人造卫星:人造卫星:30-50km30-50km以上以上 中中间层间层(mesosphere )(48-7848-78kmkm)气温随高度增加而
10、降低,气温可达气温随高度增加而降低,气温可达-92-92;垂直运动剧烈;垂直运动剧烈;发生光化学反应。发生光化学反应。热层(热层(thermosphere)/电离层电离层(80-800km80-800km)气温随高度增加而迅速升高,顶部可达气温随高度增加而迅速升高,顶部可达1200 1200 空气密度很小,气体空气密度很小,气体电离电离。第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移 电波反射电波反射:航天器通讯盲航天器通讯盲区区极光极光:高纬度地区高纬度地区100km100km以上高层大气以上高层大气放电现象放电现象 逸散层逸散层(exosphere)(exosphere)(800km 800
11、km)空气极其稀薄空气极其稀薄 图图2-12-1 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移温度曲线止于热层温度曲线止于热层:高层大气极:高层大气极其稀薄,热力学温度的含义在此其稀薄,热力学温度的含义在此已显得非常不确切。已显得非常不确切。温度温度和压力一样具有统计平均意和压力一样具有统计平均意义,温度与大量分子的平均动能义,温度与大量分子的平均动能具有函数关系(具有函数关系(mv2=f(T),是是宏观的统计概念宏观的统计概念 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移二、二、逆温逆温现象现象大气垂直递减率大气垂直递减率:zTddT T绝对温度绝对温度(K)(K);z z高度。高度。对流层
12、中,一般对流层中,一般 0 0;=0=0,等温等温气层;气层;0 0,逆温气层,稳定性强。,逆温气层,稳定性强。逆温层逆温层:(Temperature Inversion or Inversion Layer近地面层逆温(近地面层逆温(0-1km0-1km):):辐射逆温辐射逆温、平流逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温融雪逆温、地形逆温自由大气逆温(自由大气逆温(1-12km1-12km):乱流逆温、下沉逆温、):乱流逆温、下沉逆温、锋面逆温锋面逆温逆温逆温Subsidence Frontal Aadvection 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移ABCDEFTlnP图图2-3.2
13、-3.辐射逆温(陈世训等,辐射逆温(陈世训等,19811981)P=ZGP=ZG辐射逆温辐射逆温:地面因强地面因强烈辐射而冷却降温。烈辐射而冷却降温。距地面距地面100-150 m100-150 m;平静而晴朗平静而晴朗夜晚。夜晚。冬季强:夜长冬季强:夜长辐射逆温(辐射逆温(Radiation Inversion)-形成形成无云无云:热量碰到云层后,一:热量碰到云层后,一部分折回地面,一部分吸收,部分折回地面,一部分吸收,这部分又会慢慢放射回地面,这部分又会慢慢放射回地面,使地面温度不容易下降使地面温度不容易下降。第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移ABCDEFTlnP图图2-3.2-
14、3.辐射逆温(陈世训等,辐射逆温(陈世训等,19811981)P=ZGP=ZG辐射逆温(辐射逆温(Radiation Inversion)-消失消失辐射逆温的生消过程辐射逆温的生消过程 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移 三、气块的绝热过程和干绝热递减率三、气块的绝热过程和干绝热递减率1 1、气块、气块:在大气中取一个在大气中取一个微小容积宏观微小容积宏观的气块,称的气块,称为空气微团,简称气块。为空气微团,简称气块。由污染源排入大气的污染气由污染源排入大气的污染气体,可视为一个气块考虑。体,可视为一个气块考虑。体积微小,但是能体积微小,
15、但是能反映宏观气体性质反映宏观气体性质 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移2、干过程:、干过程:固定质量的气块所经历的不发生水相变化的固定质量的气块所经历的不发生水相变化的过程,即气块内部既不,出现液态水也不出现固态水。过程,即气块内部既不,出现液态水也不出现固态水。3、干绝热过程:、干绝热过程:固定质量的气块在干过程中其内部的总固定质量的气块在干过程中其内部的总质量不变,也是一个绝热过程。质量不变,也是一个绝热过程。4、干绝热垂直递减率(、干绝热垂直递减率(d):):干空干空气在上升时温度降低值与上升高度的比。气在上升时温度降低值与上升高度的比。d=0.98/100m1/100m空
16、气移动,高压区空气移动,高压区低压,膨胀降温,压缩升温。低压,膨胀降温,压缩升温。当气团在水平方向运动,非绝热过程。当气团在水平方向运动,非绝热过程。当气团作垂直升降运动时,近似为绝热过程当气团作垂直升降运动时,近似为绝热过程 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移四、大气稳定度:四、大气稳定度:指大气中某一高度上的气块在垂直指大气中某一高度上的气块在垂直方向上相对稳定的程度方向上相对稳定的程度。气块法来判定:气块法来判定:由于某种原因气块产生小的垂直位移,由于某种原因气块产生小的垂直位移,偏离平衡位置,层结大气使气块趋于偏离平衡位置,层结大气使气块趋于回到原来的平衡位置(回到原来的平衡
17、位置(rrd rrdrrd)不稳定不稳定介于上述两种情况之间(介于上述两种情况之间(r=rdr=rd)平衡平衡rrrrd d:气团离开原来位置上升到某一高气团离开原来位置上升到某一高度时,由于度时,由于rrrrd d,所以气团内降温(速,所以气团内降温(速率为率为r rd d)要比气团外降温(速率为)要比气团外降温(速率为r r)幅度大,相同起始温度情况下,气团内幅度大,相同起始温度情况下,气团内温度会比气团外温度低,所以气团有回温度会比气团外温度低,所以气团有回归趋势。归趋势。r rr rd d:气团离开原来位置上升到某一气团离开原来位置上升到某一高度时,由于高度时,由于r rr rd d,
18、所以气团内降温,所以气团内降温(速率为(速率为r rd d)要比气团外降温(速率为)要比气团外降温(速率为r r)幅度小,相同起始温度情况下,气)幅度小,相同起始温度情况下,气团内温度会比气团外温度高,所以气团团内温度会比气团外温度高,所以气团有继续移动离开趋势。有继续移动离开趋势。rrd不稳定 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移五、影响大气污染物迁移的因素五、影响大气污染物迁移的因素气象的动力因子:空气的机械运动(风和湍流)气象的动力因子:空气的机械运动(风和湍流)气象的热力因子:逆温气象的热力因子:逆温(天气形势、地理地势天气形势、地
19、理地势)污染源本身特性:污染源本身特性:1.1.风和大气湍流的影响:风和大气湍流的影响:污染物在大气中的污染物在大气中的扩散扩散取决于三个因素:取决于三个因素:风(下风向)风(下风向)湍流(各方向)湍流(各方向)风和湍流起主导作用。风和湍流起主导作用。浓度梯度(质量扩散)浓度梯度(质量扩散)第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移气气块块运运动动规则运动规则运动无规则运动无规则运动(乱流)(乱流)铅直方向铅直方向 大尺度:系统性铅直运动大尺度:系统性铅直运动(cm/s)小尺度:对流小尺度:对流(m/s)水平方向风水平方向风动力乱流:有规律水平运动气流遇到动力乱流:有规律水平运动气流遇到(湍
20、流湍流)起伏不平的地形扰动所产生起伏不平的地形扰动所产生热力乱流热力乱流(对流对流):温度不均一引起:温度不均一引起 具有乱流特征的气层称为具有乱流特征的气层称为摩擦层摩擦层,又称为,又称为乱流混合层乱流混合层。底部与地面接触,厚约底部与地面接触,厚约1000-1500m1000-1500m,大气稳定度低;,大气稳定度低;上部气层称为自由大气,可视作理想气体,符上部气层称为自由大气,可视作理想气体,符合合 ,乱流微弱。,乱流微弱。nRTPV 摩擦层摩擦层 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移 低层大气中污染物的分散取决于对流与湍流的混合低层大气中污染物的分散取决于对流与湍流的混合程度。
21、垂直运动程度越大,用于稀释污染物的大气容程度。垂直运动程度越大,用于稀释污染物的大气容积量越大。因温差而造成气块获得积量越大。因温差而造成气块获得浮力加速度浮力加速度。重力加速度气块与周围空气的温度,气块运动的加速度;gTTtvgTTTtvdd)(dd受热气块不断上升,直到受热气块不断上升,直到T=T,这时气块与周围达,这时气块与周围达到中性平衡。这个高度定到中性平衡。这个高度定义为义为对流混合层上限对流混合层上限,或或称称最大混合层高度最大混合层高度。第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移图图2-62-6中中,T T0 0表示地面温度,气层温度曲线由表示地面温度,气层温度曲线由实线实线
22、表示,表示,(dT/dzdT/dz)envenv,MMDMMD表示最大混合层高度。表示最大混合层高度。虚线虚线为干绝为干绝热垂直递减率。热垂直递减率。MMDMMDMMDT0 T0T0 T0 T0 T0 abc()envdTdz图图2-6.2-6.不同情况下的最大混合层高度(不同情况下的最大混合层高度(K.Wark,1981K.Wark,1981)第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移 气块受太阳辐射等原因升温到气块受太阳辐射等原因升温到T T0 0,它将按照干绝热线膨胀上升,它将按照干绝热线膨胀上升,如图中虚线,两线的相交处为最大混合层高度。如图中虚线,两线的相交处为最大混合层高度。MM
23、DMMDMMDT0 T0T0 T0 T0 T0 abc()envdTdz图图2-6.2-6.不同情况下的最大混合层高度(不同情况下的最大混合层高度(K.Wark,1981K.Wark,1981)思考:气层稳定性、白昼与最大混合层高度关系?思考:气层稳定性、白昼与最大混合层高度关系?夜间:可为夜间:可为0 0白天白天:2000-3000:2000-3000米。小于米。小于15001500米,城市普遍污染米,城市普遍污染 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移2 2、天气形势和地理地势的影响:局地环流天气形势和地理地势的影响:局地环流:指大范围气压分布状况,局部地区的气象指大范围气压分布状况
24、,局部地区的气象条件总是受天气形势的影响。条件总是受天气形势的影响。如下沉逆温如下沉逆温:在高压区里存在下沉气流,使气温绝热上升,:在高压区里存在下沉气流,使气温绝热上升,形成高空上热下冷的逆温现象。形成高空上热下冷的逆温现象。:不同地形地面之间的物理性质差异引起热不同地形地面之间的物理性质差异引起热状况在水平方向上分布不均匀。这种热力差异在弱的状况在水平方向上分布不均匀。这种热力差异在弱的天气系统条件下就有可能产生局地环流:天气系统条件下就有可能产生局地环流:海海陆风陆风、城城郊风郊风和和山谷风山谷风Subsidence Inversion地理地势的影响地理地势的影响海风海风:白天陆地上空的
25、气温增加得比海面上空快,在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形成海风。洋流向大陆而形成海风。陆风陆风:夜间海水温度降低得较慢,海面的温度较陆地夜间海水温度降低得较慢,海面的温度较陆地高,在海陆之间形成指向海洋的气压梯度,于是陆地高,在海陆之间形成指向海洋的气压梯度,于是陆地上空的空气流向海洋,形成陆风。上空的空气流向海洋,形成陆风。冷气流下降热气流上升热气流上升冷气流下降 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移 第一节 大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移地理地势的影响地理地势的
展开阅读全文