大氣環(huán)境化學(xué)全冊(cè)配套最完整精品課件1

1、大氣環(huán)境化學(xué)全冊(cè)配套最完整大氣環(huán)境化學(xué)全冊(cè)配套最完整精品課件精品課件1大氣環(huán)境化學(xué)大氣環(huán)境化學(xué)教材教材： 大氣環(huán)境學(xué)大氣環(huán)境學(xué)編著：編著：唐孝炎唐孝炎 張遠(yuǎn)航張遠(yuǎn)航 邵敏邵敏考試：考試：閉卷閉卷考試成績：考試成績： 平時(shí)成績平時(shí)成績20%30% 試卷成績?cè)嚲沓煽?0%80%參考書目：參考書目：n大氣環(huán)境化學(xué)（第二版），唐孝炎，張遠(yuǎn)航，邵敏主編，大氣環(huán)境化學(xué)（第二版），唐孝炎，張遠(yuǎn)航，邵敏主編，2006年，高等教育出版社。年，高等教育出版社。n大氣化學(xué)（第一版），大氣化學(xué)（第一版），J.?？藗悾？藗悾?983年。年。n大氣化學(xué)基礎(chǔ)（第一版），莫天麟，大氣化學(xué)基礎(chǔ)（第一版），莫天麟，1988年。

2、年。n中層大氣化學(xué)和物理學(xué)，中層大氣化學(xué)和物理學(xué)，G.布拉塞，布拉塞，S.索洛蒙，索洛蒙，1988年。年。n大氣化學(xué)基礎(chǔ)，秦瑜，趙春生編著，大氣化學(xué)基礎(chǔ)，秦瑜，趙春生編著，2003年。年。n大氣化學(xué)概論，王明星，鄭循華編著，大氣化學(xué)概論，王明星，鄭循華編著，2005年。年。n大氣化學(xué)（第二版），王明星著，大氣化學(xué)（第二版），王明星著，1999年，氣象出版社年，氣象出版社大氣的基本知識(shí)大氣的基本知識(shí) 地表至地表至1000km左右的高空所圍繞的一層空氣，由干結(jié)空氣、水蒸氣和各種左右的高空所圍繞的一層空氣，由干結(jié)空氣、水蒸氣和各種固體雜質(zhì)組成的混合物。固體雜質(zhì)組成的混合物。什么是大氣？什么是大氣？西

3、太平洋的阿里亞納海溝，深西太平洋的阿里亞納海溝，深11000米米 珠穆朗瑪峰，珠穆朗瑪峰，8848米米 Radius of the earthRadius of earthThickness of atmosphereThickness influenced human beingAbout 10 km,約氣層約氣層1/10Average pressure of atmosphere : 101.325kPaTotal mass of atmosphere:5.21018kgAbout millionth of the mass of earthThe mass distribution:50

4、% below 6 km75% below 10 km99% below 35 km，約地球半徑1/5阿聯(lián)酋迪拜塔阿聯(lián)酋迪拜塔高度：高度：828米米大氣邊界層：大氣邊界層：12kmThe height and mass of atmosphere which hasdirect impact on human being are both very smallbut it is crucial for our survival.什么是大氣環(huán)境？什么是大氣環(huán)境？ 大氣環(huán)境是指生物賴大氣環(huán)境是指生物賴以生存的空氣的以生存的空氣的物理、化物理、化學(xué)和生物學(xué)學(xué)和生物學(xué)特性。特性。 大氣的大氣的物理特性

5、物理特性主要包括空氣的溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓和降水；主要包括空氣的溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓和降水；化化學(xué)特性學(xué)特性則主要為空氣的化學(xué)組成：大氣對(duì)流層中氮、氧、氫則主要為空氣的化學(xué)組成：大氣對(duì)流層中氮、氧、氫3種氣體占種氣體占99.96，二氧化碳約占，二氧化碳約占0.03，還有一些微量雜質(zhì)及水汽。人類生活或工，還有一些微量雜質(zhì)及水汽。人類生活或工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排出有害氣體可改變?cè)锌諝獾慕M成，造成全球氣候變化，破壞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排出有害氣體可改變?cè)锌諝獾慕M成，造成全球氣候變化，破壞生態(tài)平衡。大氣環(huán)境和人類生存密切相關(guān)，大氣環(huán)境的每一個(gè)因素幾乎都生態(tài)平衡。大氣環(huán)境和人類生存密切相關(guān)，大氣環(huán)境的每一個(gè)因素幾乎都

6、可影響到人類?？捎绊懙饺祟?。第一章：緒論第一章：緒論 2.1 2.1 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)研究 2.2 2.2 實(shí)驗(yàn)室研究實(shí)驗(yàn)室研究 2.3 2.3 模式計(jì)算模式計(jì)算n 大氣化學(xué)大氣化學(xué)是研究對(duì)環(huán)境有重要影響的是研究對(duì)環(huán)境有重要影響的大氣組分大氣組分在大氣中在大氣中的的化學(xué)行為化學(xué)行為的科學(xué)。的科學(xué)。n 研究的內(nèi)容和范圍隨著世界范圍內(nèi)大氣污染新問題的出研究的內(nèi)容和范圍隨著世界范圍內(nèi)大氣污染新問題的出現(xiàn)和控制的需求以及科學(xué)研究技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展的。現(xiàn)和控制的需求以及科學(xué)研究技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展的。n 由于全球和區(qū)域性大氣污染問題的出現(xiàn)以及全球性國際由于全球和區(qū)域性大氣污染問題的出現(xiàn)以及全球性國

7、際公約的制定和執(zhí)行，大氣中存在和發(fā)生的公約的制定和執(zhí)行，大氣中存在和發(fā)生的化學(xué)變化（包括現(xiàn)化學(xué)變化（包括現(xiàn)象、特征、來源、過程和歸宿等）象、特征、來源、過程和歸宿等）日益受到關(guān)注，大氣環(huán)境日益受到關(guān)注，大氣環(huán)境化學(xué)得到前所未有的快速發(fā)展，并成為大氣科學(xué)和環(huán)境科學(xué)化學(xué)得到前所未有的快速發(fā)展，并成為大氣科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的重要分支學(xué)科。的重要分支學(xué)科。名稱發(fā)生地及時(shí)間中毒情況原因馬斯河谷煙霧事件1932年12月比利時(shí)馬斯河谷數(shù)千人發(fā)病60人死亡，咳嗽、呼吸短促、流淚等SO2轉(zhuǎn)化為SO3進(jìn)入肺部多諾拉煙霧事件1948年10月美國多諾拉 4天內(nèi)6000人患病，17人死亡，咳嗽、喉痛、胸悶SO2同煙塵作用生

8、成硫酸鹽，吸入肺部倫 敦?zé)熿F事件1952年12月英國倫敦5天內(nèi)4000人死亡，已發(fā)生12次死近萬人，胸悶、咳嗽、喉痛粉塵中Fe2O3使SO2轉(zhuǎn)為硫酸，吸入肺部洛衫磯光化學(xué)煙霧事件1943年5月到10月美國洛衫磯400人死亡，多數(shù)人患病，刺激眼、鼻、喉，引起眼病，喉炎石油、汽車廢氣在紫外線照射下，光化學(xué)煙霧水俁病事件1953年日本九州南部熊本水俁鎮(zhèn)50人死亡，180人患病，口齒不清、面部癡呆、神經(jīng)失常死亡食用含有甲基汞的魚痛痛病事件1931年1973年日本富山縣34人死亡，280人患病，關(guān)節(jié)痛骨骼軟化萎縮，自然骨折使用含鎘米和含鎘水四日哮喘事件1955年日本四日市36人死亡，500多人患病，支氣

9、管炎、支氣管哮喘、肺氣腫有毒重金屬顆粒及SO2吸入肺部米糠油事件1968年日本九州16人死亡，5000多人患病，眼皮腫、出汗、惡心、肺功能下降食用含有多氯聯(lián)苯的米糠油世界八大公害事件20世紀(jì)世紀(jì)40年代起年代起，多起大氣污染事件發(fā)生：，多起大氣污染事件發(fā)生： 倫敦?zé)熿F事件（倫敦?zé)熿F事件（1952）：大氣顆粒物與：大氣顆粒物與 的協(xié)同作用的協(xié)同作用洛杉磯煙霧事件（洛杉磯煙霧事件（1944）：自由基氧化鏈鎖反應(yīng)：自由基氧化鏈鎖反應(yīng)n大氣不只是物理過程，它始終進(jìn)行著活躍的化學(xué)過大氣不只是物理過程，它始終進(jìn)行著活躍的化學(xué)過程，使物質(zhì)組分、性狀改變，即改變了大氣的性質(zhì)。程，使物質(zhì)組分、性狀改變，即改變了

10、大氣的性質(zhì)。n這一階段大氣環(huán)境化學(xué)主要集中在這一階段大氣環(huán)境化學(xué)主要集中在氣相均相化學(xué)反氣相均相化學(xué)反應(yīng)應(yīng)及其動(dòng)力學(xué)的研究上。及其動(dòng)力學(xué)的研究上。2SO 60年代后年代后酸性降水在北美、北歐的出酸性降水在北美、北歐的出現(xiàn)，人們便開展了酸雨形成機(jī)制的研究現(xiàn)，人們便開展了酸雨形成機(jī)制的研究（發(fā)展了液相和多相化學(xué)）（發(fā)展了液相和多相化學(xué)）。同時(shí)建立了。同時(shí)建立了監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展了在線監(jiān)測技術(shù)。監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展了在線監(jiān)測技術(shù)。70年代后年代后由于南極上空由于南極上空“臭氧洞臭氧洞”的發(fā)的發(fā)現(xiàn)，以及溫室效應(yīng)對(duì)氣候變暖的作用，使現(xiàn)，以及溫室效應(yīng)對(duì)氣候變暖的作用，使得人們開始注意并研究氯氟烴（得人們開始注意并研

11、究氯氟烴（CFCs）等）等痕量氣體對(duì)平流層痕量氣體對(duì)平流層O3的耗損，的耗損，CO2、CH4增多而造成的地球溫室效應(yīng)。增多而造成的地球溫室效應(yīng)。 （平流層化學(xué)迅速發(fā)展）（平流層化學(xué)迅速發(fā)展） 80年代初年代初世界范圍內(nèi)興起了保護(hù)大氣環(huán)世界范圍內(nèi)興起了保護(hù)大氣環(huán)境的浪潮。大氣環(huán)境中的化學(xué)問題，受到人境的浪潮。大氣環(huán)境中的化學(xué)問題，受到人們的重視。們的重視。 目前國內(nèi)外研究動(dòng)向和發(fā)展趨勢(shì)來看，目前國內(nèi)外研究動(dòng)向和發(fā)展趨勢(shì)來看，仍是大氣污染化學(xué)仍是大氣污染化學(xué)研究的中心課題研究的中心課題.小知識(shí)點(diǎn)：氣相、液相、固相氣相、液相、固相均相化學(xué)反應(yīng)均相化學(xué)反應(yīng)非均相化學(xué)反應(yīng)非均相化學(xué)反應(yīng)大氣環(huán)境化學(xué)其主要

12、特點(diǎn)：大氣環(huán)境化學(xué)其主要特點(diǎn)：1. 由于大氣本身是一個(gè)氧化性的介質(zhì)，故發(fā)由于大氣本身是一個(gè)氧化性的介質(zhì)，故發(fā)生在大氣中的化學(xué)過程往往是一個(gè)氧化的生在大氣中的化學(xué)過程往往是一個(gè)氧化的過程，即過程，即物質(zhì)從低氧化態(tài)趨向于高氧化態(tài)物質(zhì)從低氧化態(tài)趨向于高氧化態(tài)。2. 由于太陽輻射的作用，大氣中的化學(xué)反應(yīng)由于太陽輻射的作用，大氣中的化學(xué)反應(yīng)往往為光化學(xué)和熱化學(xué)的綜合過程，往往為光化學(xué)和熱化學(xué)的綜合過程，光化光化學(xué)反應(yīng)學(xué)反應(yīng)在大氣污染化學(xué)中占有重要的地位。在大氣污染化學(xué)中占有重要的地位。3. 由于大氣始終處在物理、化學(xué)的非平衡狀態(tài)中，由于大氣始終處在物理、化學(xué)的非平衡狀態(tài)中，所以主要考慮所以主要考慮大氣中

13、化學(xué)反應(yīng)過程的反應(yīng)速度問大氣中化學(xué)反應(yīng)過程的反應(yīng)速度問題題，而不是化學(xué)平衡問題。，而不是化學(xué)平衡問題。4. 由于大氣中含有多種反應(yīng)，各物種之間并非孤由于大氣中含有多種反應(yīng)，各物種之間并非孤立，往往通過大氣自由基等活性粒子的作用而密立，往往通過大氣自由基等活性粒子的作用而密切聯(lián)系在一起，故切聯(lián)系在一起，故大氣中的化學(xué)反應(yīng)是十分復(fù)雜大氣中的化學(xué)反應(yīng)是十分復(fù)雜的的。5. 由于大氣中的化學(xué)反應(yīng)過程都是在一定氣象條由于大氣中的化學(xué)反應(yīng)過程都是在一定氣象條件下進(jìn)行的，受各種氣象因素的影響，因此，件下進(jìn)行的，受各種氣象因素的影響，因此，大大氣污染化學(xué)的研究必須與其它學(xué)科如大氣物理學(xué)氣污染化學(xué)的研究必須與其它

14、學(xué)科如大氣物理學(xué)等緊密結(jié)合等緊密結(jié)合 大氣環(huán)境化學(xué)大氣環(huán)境化學(xué)主要研究主要研究大氣中對(duì)環(huán)大氣中對(duì)環(huán)境有影響的重要組分在大氣中的境有影響的重要組分在大氣中的來源、來源、存在形式、遷移過程中的化學(xué)轉(zhuǎn)化、存在形式、遷移過程中的化學(xué)轉(zhuǎn)化、歸宿歸宿以及以及對(duì)大氣質(zhì)量的影響對(duì)大氣質(zhì)量的影響等。等。1.現(xiàn)場實(shí)測現(xiàn)場實(shí)測Field research2. .實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)室模擬Simulative system 3.模式模擬計(jì)算模式模擬計(jì)算Computer Modeling1.1.現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)研究實(shí)地布點(diǎn)、采樣或直接測量的方法取得直接數(shù)據(jù)實(shí)地布點(diǎn)、采樣或直接測量的方法取得直接數(shù)據(jù)a.a.大氣污染物濃度的

15、時(shí)空分布和變化規(guī)律大氣污染物濃度的時(shí)空分布和變化規(guī)律b.b.同步測定反應(yīng)物和產(chǎn)物，找出化學(xué)轉(zhuǎn)化關(guān)系同步測定反應(yīng)物和產(chǎn)物，找出化學(xué)轉(zhuǎn)化關(guān)系c.c.進(jìn)行污染源及源譜測定進(jìn)行污染源及源譜測定d.d.為模式驗(yàn)證取得現(xiàn)場數(shù)據(jù)為模式驗(yàn)證取得現(xiàn)場數(shù)據(jù)2.2.實(shí)驗(yàn)室研究實(shí)驗(yàn)室研究研究和開發(fā)痕量物質(zhì)的準(zhǔn)確、靈敏、便于操作的分析技術(shù)；研究和開發(fā)痕量物質(zhì)的準(zhǔn)確、靈敏、便于操作的分析技術(shù)；有關(guān)闡明污染行程機(jī)制和過程的基礎(chǔ)性研究。有關(guān)闡明污染行程機(jī)制和過程的基礎(chǔ)性研究。3.3.模式計(jì)算模式計(jì)算 在計(jì)算機(jī)較發(fā)達(dá)的今天，可通過模式計(jì)算來處理龐大的化學(xué)反應(yīng)在計(jì)算機(jī)較發(fā)達(dá)的今天，可通過模式計(jì)算來處理龐大的化學(xué)反應(yīng)體系。尤其是描

16、述真實(shí)大氣情況時(shí)，往往需要將物理過程和化學(xué)過程體系。尤其是描述真實(shí)大氣情況時(shí)，往往需要將物理過程和化學(xué)過程結(jié)合在一起，構(gòu)建空氣質(zhì)量模式，采用數(shù)值模擬的方式來描述污染物結(jié)合在一起，構(gòu)建空氣質(zhì)量模式，采用數(shù)值模擬的方式來描述污染物在大氣中的時(shí)空分布和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。在大氣中的時(shí)空分布和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。大氣環(huán)境化學(xué)的發(fā)展方向大氣環(huán)境化學(xué)的發(fā)展方向污染物概念的更新（人為源到天然源）污染物概念的更新（人為源到天然源）大氣污染類型的概念的變化（煤煙型和汽車尾氣型到耦合型）大氣污染類型的概念的變化（煤煙型和汽車尾氣型到耦合型） “一個(gè)大氣一個(gè)大氣”大氣復(fù)合污染大氣復(fù)合污染 大氣中多種來源的多種污染物在一定的大氣

17、條件下（如溫大氣中多種來源的多種污染物在一定的大氣條件下（如溫度、濕度、陽光等）發(fā)生多種界面間的相互作用、彼此耦合構(gòu)度、濕度、陽光等）發(fā)生多種界面間的相互作用、彼此耦合構(gòu)成的復(fù)雜大氣污染體系成的復(fù)雜大氣污染體系章節(jié)安排章節(jié)安排n地球大氣環(huán)境概貌地球大氣環(huán)境概貌 大氣環(huán)境基礎(chǔ)知識(shí)大氣環(huán)境基礎(chǔ)知識(shí) n大氣中對(duì)環(huán)境有影響的組分大氣中對(duì)環(huán)境有影響的組分 對(duì)流層和平流層對(duì)環(huán)境有影響的組分源、匯、對(duì)流層和平流層對(duì)環(huán)境有影響的組分源、匯、循環(huán)以及在大氣環(huán)境中的行為、壽命和環(huán)境濃度循環(huán)以及在大氣環(huán)境中的行為、壽命和環(huán)境濃度n對(duì)流層大氣環(huán)境對(duì)流層大氣環(huán)境 光化學(xué)煙霧、酸雨以及氣溶膠霾光化學(xué)煙霧、酸雨以及氣溶膠霾

18、 大氣污染物傳輸模式大氣污染物傳輸模式n氣候變化與大氣環(huán)境原理氣候變化與大氣環(huán)境原理n平流層化學(xué)平流層化學(xué)n室內(nèi)空氣污染室內(nèi)空氣污染 思考題n你認(rèn)為周邊大氣環(huán)境污染中有哪些突出的問題？你覺得該如何解決這些問題？可要好好可要好好聽講?。÷犞v?。≈轮x致謝 本課件部分圖片來自互聯(lián)網(wǎng)資源，在此本課件部分圖片來自互聯(lián)網(wǎng)資源，在此對(duì)所有的原作者表示感謝。由于網(wǎng)絡(luò)資源版對(duì)所有的原作者表示感謝。由于網(wǎng)絡(luò)資源版權(quán)難以追溯，如果侵犯了原作者的版權(quán)和利權(quán)難以追溯，如果侵犯了原作者的版權(quán)和利益，請(qǐng)與本人聯(lián)系，將及時(shí)予以刪除！益，請(qǐng)與本人聯(lián)系，將及時(shí)予以刪除！第一章 地球的大氣環(huán)境The evolution of co

19、mponents of atmosphereAtmosphereBasic componentMinor componentCH4H2H2ON2H2SNH3ArReducing atmosphereN2H2OCO2O2Oxidation atmosphereN2O2H2OModern atmosphereFirst stage Second stage Third stage土星、木星、海王星金星、火星原始生命光合作用第一章：地球的大氣環(huán)境第一章：地球的大氣環(huán)境 第一節(jié)第一節(jié) 大氣的發(fā)展史大氣的發(fā)展史第二節(jié)第二節(jié) 大氣的分層大氣的分層 根據(jù)大氣在鉛直方向上的溫度、化學(xué)組根據(jù)大氣在鉛直方向上的溫

20、度、化學(xué)組成、物理特性，大氣圈可分為若干層次。成、物理特性，大氣圈可分為若干層次。（1）對(duì)流層（）對(duì)流層（troposphere） 平均厚度約平均厚度約12km，密度大，質(zhì)量約為整個(gè)大氣圈，密度大，質(zhì)量約為整個(gè)大氣圈80%90%（3/4以上）直接與地表的水圈、土壤巖石圈相接觸，具有以下以上）直接與地表的水圈、土壤巖石圈相接觸，具有以下4個(gè)特點(diǎn)：個(gè)特點(diǎn)： A.吸收地表熱量，底層空氣先被加熱，然后熱量被傳遞到高吸收地表熱量，底層空氣先被加熱，然后熱量被傳遞到高 層；由于海、陸、晝、夜及緯度和地形的差異，低層空氣層；由于海、陸、晝、夜及緯度和地形的差異，低層空氣 的溫度差異很大，形成了的溫度差異很大

21、，形成了垂直和水平方向的對(duì)流垂直和水平方向的對(duì)流，直接影，直接影 響到污染物的傳輸和擴(kuò)散。響到污染物的傳輸和擴(kuò)散。 B. 絕大部分空氣組分不能直接吸收太陽能，只能吸收地面輻絕大部分空氣組分不能直接吸收太陽能，只能吸收地面輻 射能，因此射能，因此對(duì)流層溫度隨高度的增加而降低對(duì)流層溫度隨高度的增加而降低。 C.塵埃等固態(tài)物質(zhì)進(jìn)入該層，造成揚(yáng)塵、飛沙；水蒸氣進(jìn)塵埃等固態(tài)物質(zhì)進(jìn)入該層，造成揚(yáng)塵、飛沙；水蒸氣進(jìn) 入該入該 層，形成云、霧、雨、雪、霜、露等天氣現(xiàn)象。層，形成云、霧、雨、雪、霜、露等天氣現(xiàn)象。 D. 從地面污染源排放的污染物幾乎都直接進(jìn)入對(duì)流層，因此空從地面污染源排放的污染物幾乎都直接進(jìn)入對(duì)

22、流層，因此空 氣污染問題主要出現(xiàn)在該圈層。氣污染問題主要出現(xiàn)在該圈層。行星邊界層（摩擦層）：地面以上行星邊界層（摩擦層）：地面以上1 2km 近地面層：近地面層：50100m自由大氣層：自由大氣層：12 km 以上對(duì)流層大氣以上對(duì)流層大氣對(duì)流層頂：平流層和對(duì)流層之間對(duì)流層頂：平流層和對(duì)流層之間（ 2）平流層（）平流層（stratosphere） 從對(duì)流層頂?shù)郊s從對(duì)流層頂?shù)郊s50km的大氣層即為平流層。的大氣層即為平流層。3035 km以下，溫度隨高度變化很小，氣溫趨于穩(wěn)定，故又稱為以下，溫度隨高度變化很小，氣溫趨于穩(wěn)定，故又稱為同溫層；同溫層；在在3035km以上，溫度隨高度升高而迅速升高，到

23、達(dá)平流層頂，以上，溫度隨高度升高而迅速升高，到達(dá)平流層頂，氣溫可上升到氣溫可上升到270290K，故該層也稱為逆溫層。因下冷上熱，空，故該層也稱為逆溫層。因下冷上熱，空氣沒有垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)，主要為大氣平流運(yùn)動(dòng)。氣沒有垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)，主要為大氣平流運(yùn)動(dòng)。 該層空氣稀薄，水分少，很少發(fā)生天氣現(xiàn)象；該層空氣稀薄，水分少，很少發(fā)生天氣現(xiàn)象； 該層大氣含塵量低，透明度高；該層大氣含塵量低，透明度高； 該層中離地面高約該層中離地面高約1535km范圍內(nèi)，集中存在有約范圍內(nèi)，集中存在有約 20km厚的臭厚的臭氧層。氧層。因臭氧強(qiáng)烈吸收太陽紫外輻射故使得平流層氣溫升高。因臭氧強(qiáng)烈吸收太陽紫外輻射故使得平流層氣溫升

24、高。 由于平流層中大氣穩(wěn)定，由于平流層中大氣穩(wěn)定，故一旦污染物進(jìn)入，將造成長期滯留的嚴(yán)故一旦污染物進(jìn)入，將造成長期滯留的嚴(yán)重后果。重后果。（3）中間層（）中間層（mesosphere） 從平流層頂?shù)郊s從平流層頂?shù)郊s80km的高度稱為中間的高度稱為中間層，此層中層，此層中溫度又隨高度的上升而減弱，溫度又隨高度的上升而減弱，相當(dāng)強(qiáng)烈的垂直混合，相當(dāng)強(qiáng)烈的垂直混合，這是由于高空吸收這是由于高空吸收輻射的物質(zhì)（尤其是臭氧的濃度減少），輻射的物質(zhì)（尤其是臭氧的濃度減少），在在80km左右可降到最低溫度（左右可降到最低溫度（170k），空），空氣更為稀薄。氣更為稀薄。（4）熱層（）熱層（thermosph

25、ere） 從中間層頂至約從中間層頂至約800km高度的大氣層高度的大氣層稱為熱層，該層中稱為熱層，該層中O2對(duì)太陽遠(yuǎn)紫外線有強(qiáng)對(duì)太陽遠(yuǎn)紫外線有強(qiáng)烈的吸收，因而使該層大氣溫度隨高度上烈的吸收，因而使該層大氣溫度隨高度上升而急劇升高，氣溫可高達(dá)升而急劇升高，氣溫可高達(dá)1473K以上。以上。此層空氣非常稀薄，此層空氣非常稀薄，O2、N2分子在太陽紫分子在太陽紫外線和宇宙射線的作用下發(fā)生電離而成為外線和宇宙射線的作用下發(fā)生電離而成為離子或原子，故此層又稱為離子或原子，故此層又稱為電離層電離層。小知識(shí)點(diǎn)小知識(shí)點(diǎn)：逆溫：逆溫：一般情況下，在低層大氣中，通常氣溫一般情況下，在低層大氣中，通常氣溫是隨高度的增

26、加而降低的。但有時(shí)在某些層是隨高度的增加而降低的。但有時(shí)在某些層次可能出現(xiàn)相反的情況，氣溫隨高度的增加次可能出現(xiàn)相反的情況，氣溫隨高度的增加而升高，這種現(xiàn)象稱為逆溫。出現(xiàn)而升高，這種現(xiàn)象稱為逆溫。出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象逆溫現(xiàn)象的大氣層稱為逆溫層的大氣層稱為逆溫層。 溫度梯度：溫度梯度：是自然界中氣溫、水溫或土壤溫度是自然界中氣溫、水溫或土壤溫度隨陸地高度或水域及土壤深度變化而出現(xiàn)的隨陸地高度或水域及土壤深度變化而出現(xiàn)的階梯式遞增或遞減的現(xiàn)象階梯式遞增或遞減的現(xiàn)象。 1.按大氣中按大氣中化學(xué)組成化學(xué)組成的分布，大氣圈可分為的分布，大氣圈可分為均質(zhì)層均質(zhì)層（90km以下）和以下）和非均質(zhì)層非均質(zhì)層（90km

27、以上）；以上）； 均質(zhì)層均質(zhì)層- -90km以下大氣組成比例幾乎不變，以下大氣組成比例幾乎不變，主要是主要是N2 、O2、Ar，該，該層層“干潔空氣干潔空氣”的平均的平均分子量接近常數(shù)。分子量接近常數(shù)。 非均質(zhì)層非均質(zhì)層，90km以上以上N2和和 O2的解離，平均分子的解離，平均分子量隨高度的增加而降低。量隨高度的增加而降低。Chemical component of homosphere, clean and dry atmosphere:Gas Content Relative molecular mass Gas Content Relative molecular mass N2O2A

28、rCO2O3 78.08420.9460.9340.020.04(05)10-628.01632.00039.94444.01048.000NeHeKrH2Xe18210-55310-51210-5510-50.910-520.10874.00383.7002.016131.300N2,O2 and Ar 99.9%The proportional is almost steadiness and the relative molecular mass of the air is 28.966. 固定成分固定成分 可變成分可變成分2.按大氣的按大氣的電離狀態(tài)電離狀態(tài)分布，可將在大氣分為分布，可

29、將在大氣分為電離層電離層（60km以上）和以上）和非電離層非電離層（60km以下）。以下）。60km以下，大氣成分處于中性，即非電離狀態(tài)；以下，大氣成分處于中性，即非電離狀態(tài)；60km以上為電離層，離子密度大；以上為電離層，離子密度大；6090km主要為主要為NO光解離；光解離； 90120km主要為主要為O2光解離；光解離； 120km以上主要為以上主要為O2和和N2光解離，離子和電子的濃度都光解離，離子和電子的濃度都較大。較大。 500km以上 磁層非電離層電離層大氣的能量來源：大氣的能量來源：大氣的平均溫度又稱地表的平均溫度，就是地表以上1.25 2m 之間的氣溫，約15 (1227 )

30、。大氣和地球的能量主要來源于太陽的輻射太陽輻射能的輸入和輸出就構(gòu)成了大氣的能量平衡。輻射平衡對(duì)地球表面的環(huán)境控制極為重要。第三節(jié)：大氣的能量平衡第三節(jié)：大氣的能量平衡小知識(shí)點(diǎn)：小知識(shí)點(diǎn)：輻射：輻射：自然界自然界中的一切物體，只要中的一切物體，只要溫度溫度在絕對(duì)溫度零度以上，在絕對(duì)溫度零度以上，都以電磁波的形式時(shí)刻不停地向外傳送熱量，這種傳送都以電磁波的形式時(shí)刻不停地向外傳送熱量，這種傳送能量能量的方式稱為輻射。的方式稱為輻射。輻射以輻射以電磁波和粒子電磁波和粒子（如（如阿爾法粒子、貝塔粒子阿爾法粒子、貝塔粒子等）的形式等）的形式向外放散。向外放散。無線電波和光波都是電磁波。無線電波和光波都是電

31、磁波。在真空中的傳播速度為在真空中的傳播速度為3 310108 8米米/ /秒，在空氣中稍慢一些。秒，在空氣中稍慢一些。 電磁波是由不同波長的波組成的合成波。電磁波是由不同波長的波組成的合成波。 一、太陽輻射一、太陽輻射太陽輻射能量隨波長的分布稱為太陽輻射光譜。太陽表面溫太陽輻射能量隨波長的分布稱為太陽輻射光譜。太陽表面溫度約為度約為6000K6000K，到達(dá)地球大氣層外界的太陽輻射光譜幾乎包括，到達(dá)地球大氣層外界的太陽輻射光譜幾乎包括了整個(gè)電磁光譜，但是能量絕大部分集中在了整個(gè)電磁光譜，但是能量絕大部分集中在170-4000nm170-4000nm?？梢姽猓梢姽猓?00800 nm） 40

32、%x射線、射線、射線射線 1%紫外線紫外線 (200400 nm) 9%不可見的紅外線（不可見的紅外線（8003000 nm）50%太陽電磁太陽電磁輻射能量輻射能量 地球大氣層外界的陽光強(qiáng)度是以地球大氣層外界的陽光強(qiáng)度是以太陽太陽常數(shù)常數(shù)（Solar Constant）來表示的，定義）來表示的，定義為與光傳播方向垂直的平面上，每單位面為與光傳播方向垂直的平面上，每單位面積接受到的光的總量。世界氣象組織積接受到的光的總量。世界氣象組織WMO1981年公布的數(shù)字是年公布的數(shù)字是1368W/m2。CO2太陽電磁輻射經(jīng)過大氣太陽電磁輻射經(jīng)過大氣時(shí)，大氣中各種組分時(shí)，大氣中各種組分（N N2 2 、O

33、O2 2、O O3 3水蒸氣、水蒸氣、COCO2 2和塵埃）能輻射、反和塵埃）能輻射、反射、或散射一定波長的射、或散射一定波長的輻射輻射. .到達(dá)地面：到達(dá)地面：50%50%反射回宇宙反射回宇宙 30% 30%大氣層吸收大氣層吸收 20% 20%二、大氣成分對(duì)太陽輻射的吸收二、大氣成分對(duì)太陽輻射的吸收原子及分子氧原子及分子氧和氮的吸收和氮的吸收分子氧吸分子氧吸收收O3的吸收的吸收2060408012010014018016020024022026030028060408020140120160100波長波長 (nm)離地面高度離地面高度 (km)太陽當(dāng)頂時(shí)太陽當(dāng)頂時(shí),各物質(zhì)對(duì)太陽輻射最大吸收的

34、近似區(qū)域各物質(zhì)對(duì)太陽輻射最大吸收的近似區(qū)域高能量的太陽光量子還能引起分子的解離：高能量的太陽光量子還能引起分子的解離： NNhN2NNhN2NhN2290nm-被被N2、O2、O3 吸收，不能到達(dá)地面吸收，不能到達(dá)地面300800nm-基本不被吸收，能透過大氣到達(dá)地面，構(gòu)成基本不被吸收，能透過大氣到達(dá)地面，構(gòu)成光譜上的光譜上的窗窗， 占太陽光總能量的占太陽光總能量的40%。8002000nm-幾乎都被水分子和二氧化碳分子吸收。幾乎都被水分子和二氧化碳分子吸收。波長波長/mO3O2H2OO3O3CO2H2OH2OCO2CO20.20.10.3 0.40.6 0.8 12341052030810大

35、大 氣氣 吸吸 收收 譜譜維恩定律：太陽短波輻射太陽短波輻射 4 m 極大值極大值10 m，被水分子和，被水分子和二氧化碳分子吸收二氧化碳分子吸收max2897.8T科氏力科氏力北半球向右北半球向右南半球向左南半球向左逆溫：氣溫隨高度的增加而升高天氣和氣候的推動(dòng)力來自于太陽輻射的時(shí)空分布天氣和氣候的推動(dòng)力來自于太陽輻射的時(shí)空分布 地球表面大氣主要是由地球表面大氣主要是由氧、氮、和氬組成，它們氧、氮、和氬組成，它們占空氣總質(zhì)量的占空氣總質(zhì)量的99.9%以以上，其余氣體加起來還不上，其余氣體加起來還不到到0.1%，且某些組分如，且某些組分如CO2、O3濃度是有較大變濃度是有較大變化的，各種組分各有

36、其不化的，各種組分各有其不同的循環(huán)過程。同的循環(huán)過程。成成 分分 體體 積（積（%） N2 78.1 O2 20.9 Ar 0.934 CO2 0.0330 Ne 0.00182 He 0.00052 CH4 0.00016 Kr 0.00011 H2 0.00005 N2O 0.000028第四節(jié)、大氣的物質(zhì)組成第四節(jié)、大氣的物質(zhì)組成一、大氣組分的源、匯和循環(huán)一、大氣組分的源、匯和循環(huán)n循環(huán)（循環(huán)（cycles）：大氣組分通過大氣圈與其他三個(gè)圈（水：大氣組分通過大氣圈與其他三個(gè)圈（水圈、土壤圈、生物圈）之間發(fā)生的物理、化學(xué)或生物化學(xué)圈、土壤圈、生物圈）之間發(fā)生的物理、化學(xué)或生物化學(xué)過程，不斷

37、進(jìn)行著物質(zhì)轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)換過程，不斷進(jìn)行著物質(zhì)轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)換n源（源（sources）：通過循環(huán)過程（如大氣中的化學(xué)過程、：通過循環(huán)過程（如大氣中的化學(xué)過程、生物活動(dòng)、火山爆發(fā)、放射性衰變以及人類活動(dòng)）而產(chǎn)生生物活動(dòng)、火山爆發(fā)、放射性衰變以及人類活動(dòng)）而產(chǎn)生的過程的過程n匯（匯（sinks）：通過大氣中的化學(xué)過程、生物活動(dòng)、物理：通過大氣中的化學(xué)過程、生物活動(dòng)、物理過程（如形成顆粒物或沉降）而由大氣中去除氣體的過程過程（如形成顆粒物或沉降）而由大氣中去除氣體的過程The source, sink and circulation of components: Circulation of vaporCir

38、culation of oxygen第二節(jié)、大氣的保留時(shí)間第二節(jié)、大氣的保留時(shí)間1. 大氣組成動(dòng)態(tài)平衡的大氣組成動(dòng)態(tài)平衡的盒子模式盒子模式視大氣圈為盒子，是各種大氣組分的儲(chǔ)庫，進(jìn)入大氣的視大氣圈為盒子，是各種大氣組分的儲(chǔ)庫，進(jìn)入大氣的組分輸入速率為組分輸入速率為F Fi i，稱為，稱為源強(qiáng)源強(qiáng)；從大氣輸出的組分速率；從大氣輸出的組分速率為為R Ri i，稱為，稱為匯強(qiáng)匯強(qiáng)。在千百年的地質(zhì)變化中，在千百年的地質(zhì)變化中，F(xiàn) Fi i=R=Ri i，因此在研究物質(zhì)的循環(huán)過程時(shí)，因此在研究物質(zhì)的循環(huán)過程時(shí)，認(rèn)為認(rèn)為大氣質(zhì)量大氣質(zhì)量M Mi i恒定。恒定。例：環(huán)境中水的質(zhì)量循環(huán)如下圖，其中，大氣中MH2

39、O=7.21014mol，計(jì)算大氣中水的輸入速率和輸出速率。n FH2O=(2.161016+0.91015)=2.251016 mol/yn RH2O=(1.91016+3.51015)= 2.251016 mol/y大氣中水的含量處于相對(duì)大氣中水的含量處于相對(duì)穩(wěn)定的狀況，同樣計(jì)算，海穩(wěn)定的狀況，同樣計(jì)算，海洋和地殼中水的含量也是處洋和地殼中水的含量也是處于穩(wěn)定狀態(tài)。于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生劇烈的地質(zhì)或氣候當(dāng)發(fā)生劇烈的地質(zhì)或氣候變化時(shí)，輸入和輸出速率會(huì)變化時(shí)，輸入和輸出速率會(huì)變化，進(jìn)而達(dá)到一個(gè)新的平變化，進(jìn)而達(dá)到一個(gè)新的平衡點(diǎn)。衡點(diǎn)。2. 大氣組成的大氣組成的停留時(shí)間停留時(shí)間（存在時(shí)間、壽命）（存

40、在時(shí)間、壽命）氣體和微粒在大氣中的留存（形式）稱為氣體和微粒在大氣中的留存（形式）稱為儲(chǔ)庫（儲(chǔ)庫（reservoir）。停留時(shí)間（停留時(shí)間（t t）：某種組分在大氣儲(chǔ)庫中存在的平均時(shí)間稱為平：某種組分在大氣儲(chǔ)庫中存在的平均時(shí)間稱為平均停留時(shí)間或停留時(shí)間。均停留時(shí)間或停留時(shí)間。iiiiRFMt或輸出速率輸入速率大氣中總量源強(qiáng)源強(qiáng)Fi = 天然源排放速率天然源排放速率+人為源排放速率人為源排放速率 = 源速率源速率匯強(qiáng)匯強(qiáng)Ri = 干沉降速率干沉降速率+濕沉降速率濕沉降速率+化學(xué)反應(yīng)去除速率化學(xué)反應(yīng)去除速率+向平流層輸向平流層輸入速率入速率 = 匯速率匯速率u 根據(jù)大氣中各組分的停留時(shí)間，可將大氣

41、組分分成三類：根據(jù)大氣中各組分的停留時(shí)間，可將大氣組分分成三類：（1）準(zhǔn)永久性氣體準(zhǔn)永久性氣體（停留時(shí)間為（停留時(shí)間為106107年）：年）：N2、Ar、Ne、Kr、Xe 等。等。（2）可變組分可變組分（停留時(shí)間為（停留時(shí)間為215年）：年）：CO2、CH4、 H2、N2O、O3、O2等。等。（3）強(qiáng)可變組分強(qiáng)可變組分（停留時(shí)間為（停留時(shí)間為2200天）：天）：CO、NOX、NH3、SO2、H2S、有機(jī)、有機(jī)HC、H2O、顆粒物等。、顆粒物等。物種ArNeKrXeHeNeO2ti(y)107107107107107106103物 種CO2CH4H2N2OO3ti(y)5152.5868102物

42、種H2OCONOxSO2H2SHCSPMti(days)1073185810240.5221030第二章第二章 天然大氣環(huán)境及性質(zhì)天然大氣環(huán)境及性質(zhì)第二節(jié)、大氣的組成及性質(zhì)第二節(jié)、大氣的組成及性質(zhì) 由于由于可變組分和強(qiáng)可變組分可變組分和強(qiáng)可變組分在大氣中停留時(shí)間短，有在大氣中停留時(shí)間短，有可能積極參與平流層或?qū)α鲗又械幕瘜W(xué)反應(yīng)。它們?cè)诖髿饪赡芊e極參與平流層或?qū)α鲗又械幕瘜W(xué)反應(yīng)。它們?cè)诖髿庵械臅r(shí)空分布受局地源的影響，在不同地區(qū)和不同高度，中的時(shí)空分布受局地源的影響，在不同地區(qū)和不同高度，其分布往往有很大的不同，故對(duì)于因人類活動(dòng)而造成的輸其分布往往有很大的不同，故對(duì)于因人類活動(dòng)而造成的輸入（出）速

43、率變化相對(duì)比較敏感，入（出）速率變化相對(duì)比較敏感，所以這兩類組分是我們所以這兩類組分是我們研究的主要對(duì)象。研究的主要對(duì)象。 質(zhì)量濃度表示法質(zhì)量濃度表示法第五節(jié)第五節(jié) 大氣組成的濃度表示方法大氣組成的濃度表示方法一般常用一般常用 或或3/mg m3/g m333( )(/)10()gx mg mm物質(zhì)的質(zhì)量空氣的取樣體積363( )(/)10()gxg mm物質(zhì)的質(zhì)量空氣的取樣體積 混合比濃度表示法混合比濃度表示法這種濃度表示法主要用于氣態(tài)污染物，對(duì)于大氣中的這種濃度表示法主要用于氣態(tài)污染物，對(duì)于大氣中的低濃度物質(zhì)是適用的。低濃度物質(zhì)是適用的。ppm part per million 百萬分之一

44、ppb part per billion 十億分之一ppt part per trillion 萬億分之一6109101210例：大氣中例：大氣中COCO2 2的本底濃度為的本底濃度為350ppm350ppm，O O2 2的本底濃度為的本底濃度為0.03ppm.0.03ppm.X(體積分?jǐn)?shù)）=24.5/M6()10 x ppm部分全部8()10 x pphm部分全部9()10 x ppb部分全部12()10 x ppt部分全部為了表明是體積比還是質(zhì)量比，通常在后面加上為了表明是體積比還是質(zhì)量比，通常在后面加上V V或或M M。混合比濃度表示法可不因大氣溫度和壓力的變化而變化?；旌媳葷舛缺硎痉?/p>

45、不因大氣溫度和壓力的變化而變化。 單位體積內(nèi)的數(shù)濃度表示法單位體積內(nèi)的數(shù)濃度表示法在大氣壓為在大氣壓為101.325Pa101.325Pa（標(biāo)準(zhǔn)氣壓），溫度為（標(biāo)準(zhǔn)氣壓），溫度為2525（298k298k）時(shí)，）時(shí)，氣體的物質(zhì)量濃度為：氣體的物質(zhì)量濃度為：101.3250.0409/8.314 298npmol LVRT換算成每立方厘米分子數(shù)：換算成每立方厘米分子數(shù)：233190409 6.02 10102.46 10nV3個(gè)/cm6.021023 1mol任何微粒的粒子數(shù)為阿伏伽德羅常數(shù)任何微粒的粒子數(shù)為阿伏伽德羅常數(shù) 自由基，化學(xué)上也稱為自由基，化學(xué)上也稱為“游離基游離基”，是含有一個(gè)不，

46、是含有一個(gè)不成對(duì)電成對(duì)電原子團(tuán)原子團(tuán)。 在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，或在外界（光、熱等）影響下，在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，或在外界（光、熱等）影響下，分子中共價(jià)鍵分裂的結(jié)果，使共用電子對(duì)變?yōu)橐环剿肿又泄矁r(jià)鍵分裂的結(jié)果，使共用電子對(duì)變?yōu)橐环剿?dú)占，則形成獨(dú)占，則形成離子離子；若分裂的；若分裂的結(jié)結(jié)使共用電子對(duì)分屬于使共用電子對(duì)分屬于兩個(gè)原子（或基團(tuán)），則形成自由基兩個(gè)原子（或基團(tuán)），則形成自由基。 第六節(jié)第六節(jié) 大氣中的自由基大氣中的自由基小知識(shí)點(diǎn)：小知識(shí)點(diǎn)：一一.原子核外電子的排布原子核外電子的排布1.電子在原子核外相對(duì)大實(shí)際小的空間不停地做高速運(yùn)動(dòng)電子在原子核外相對(duì)大實(shí)際小的空間不停地做高速運(yùn)動(dòng)（速度接近光

47、速）。（速度接近光速）。2.所有電子都具有一定的能量，在多電子原子里，各電子所所有電子都具有一定的能量，在多電子原子里，各電子所具有的能量不盡相同，有的電子能量還相差較大。具有的能量不盡相同，有的電子能量還相差較大。3.能量低能量低的電子在的電子在離核較近離核較近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，能量較高能量較高的電子在的電子在離核較遠(yuǎn)離核較遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。4.我們把不同的電子運(yùn)動(dòng)區(qū)域簡化為不連續(xù)的殼層，稱之為我們把不同的電子運(yùn)動(dòng)區(qū)域簡化為不連續(xù)的殼層，稱之為“電子層電子層”，各電子層的能量、序號(hào)如下表，各電子層的能量、序號(hào)如下表：電子層的代號(hào)電子層的代號(hào)n 各各電電子子層層序號(hào)序號(hào)12345

48、67KLMNOPQ與原子核的與原子核的距離距離小小 大大能量能量低低 高高 核外電子分層排布的一般規(guī)律核外電子分層排布的一般規(guī)律第第n電子層最多容納的電子數(shù)（電子層最多容納的電子數(shù)（n為電子層序號(hào)）為電子層序號(hào)） k層為最外電子層時(shí)，最多可容納的電子數(shù)層為最外電子層時(shí)，最多可容納的電子數(shù)2除除k層外其他各電子層作為最外電子層時(shí)最多可容納的層外其他各電子層作為最外電子層時(shí)最多可容納的電子數(shù)電子數(shù)8除除K、L層外其他各電子層作為次外電子層時(shí)最多可容納層外其他各電子層作為次外電子層時(shí)最多可容納的電子數(shù)的電子數(shù)18除除K、L、M層外其他各電子層作倒數(shù)第三電子層時(shí)最多層外其他各電子層作倒數(shù)第三電子層時(shí)最

49、多可容納的電子數(shù)可容納的電子數(shù)32n22核電荷數(shù)為核電荷數(shù)為118的元素原子核外電子層排布的元素原子核外電子層排布最外層電子數(shù)決定化學(xué)性質(zhì)最外層電子數(shù)決定化學(xué)性質(zhì)電子云的概念電子云的概念n假想將核外一個(gè)電子每個(gè)瞬間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行攝影。并假想將核外一個(gè)電子每個(gè)瞬間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行攝影。并將這樣數(shù)百萬張照片重疊，得到如下的統(tǒng)計(jì)效果圖，形象將這樣數(shù)百萬張照片重疊，得到如下的統(tǒng)計(jì)效果圖，形象地稱為電子云圖。地稱為電子云圖。n電子云沒有明確的邊界，在離核很遠(yuǎn)的地方，電子仍有出電子云沒有明確的邊界，在離核很遠(yuǎn)的地方，電子仍有出現(xiàn)的可能，但實(shí)際上在離核現(xiàn)的可能，但實(shí)際上在離核200300pm以外的區(qū)域，電

50、子以外的區(qū)域，電子出現(xiàn)的概率可以忽略不計(jì)。出現(xiàn)的概率可以忽略不計(jì)。核外電子運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)核外電子運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)2角量子數(shù)角量子數(shù) l用來描述核外電子運(yùn)動(dòng)所處原子軌道（或電子云）用來描述核外電子運(yùn)動(dòng)所處原子軌道（或電子云）形狀的，也是決定電子能量的次要因素。形狀的，也是決定電子能量的次要因素。 對(duì)于確定對(duì)于確定的主量子數(shù)的主量子數(shù) n ，角量子數(shù)，角量子數(shù) l 可以為可以為 0, 1, 2, 3, 4, ( n-1 )， 共共 n 個(gè)取值，光譜學(xué)上依次用個(gè)取值，光譜學(xué)上依次用 s , p , d , f , g , 表示表示 。意義意義 角量子數(shù)角量子數(shù) l 決定原子軌道的形狀決定原子軌道的形狀

51、 l 0 1 2 3 4 符號(hào)符號(hào) s p d f g 原子軌道的空間取向原子軌道的空間取向原子軌道的軌道是球形對(duì)稱的；原子軌道的軌道是球形對(duì)稱的；原子軌道呈啞鈴形分布原子軌道呈啞鈴形分布呈花瓣形分布呈花瓣形分布 一般來說，離核較近的電子具有較低的能量，隨著一般來說，離核較近的電子具有較低的能量，隨著電子層數(shù)的增加，電子的能量越來越大；同一層電子層數(shù)的增加，電子的能量越來越大；同一層中，各亞層的能量是按中，各亞層的能量是按s、p、d、f的次序增高的。的次序增高的。這兩種作用的總結(jié)果可以得出電子在原子核外排這兩種作用的總結(jié)果可以得出電子在原子核外排布時(shí)遵守下列次序：布時(shí)遵守下列次序：1s、2s、

52、2p、3s、3p、3d、4s、4p n在同一個(gè)原子中沒有也不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相在同一個(gè)原子中沒有也不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子存在，這就是同的兩個(gè)電子存在，這就是泡利不相容泡利不相容原理。根原理。根據(jù)這個(gè)規(guī)則，如果兩個(gè)電子處于同一軌道，那么，據(jù)這個(gè)規(guī)則，如果兩個(gè)電子處于同一軌道，那么，這兩個(gè)電子的自旋方這兩個(gè)電子的自旋方 向必定相反向必定相反 s亞層只有亞層只有1個(gè)軌道，最多可以容納兩個(gè)自旋相反的個(gè)軌道，最多可以容納兩個(gè)自旋相反的電子；電子；p亞層有亞層有3個(gè)軌道，最多可以容納個(gè)軌道，最多可以容納6個(gè)電子；個(gè)電子；d亞層有亞層有5個(gè)軌道，最多可以容納個(gè)軌道，最多可以容納10個(gè)電子；個(gè)電

53、子；f亞亞層有層有7個(gè)軌道，最多可以容納個(gè)軌道，最多可以容納14個(gè)電子。我們還個(gè)電子。我們還得知：第一電子層（得知：第一電子層（K層）中只有層）中只有1s亞層，最多亞層，最多容納兩個(gè)電子；第二電子層（容納兩個(gè)電子；第二電子層（L層）中包括層）中包括2s和和2p兩個(gè)亞層，總共可以容納兩個(gè)亞層，總共可以容納8個(gè)電子；第個(gè)電子；第3電子層電子層（M層）中包括層）中包括3s、3p、3d三個(gè)亞層，總共可以三個(gè)亞層，總共可以容納容納18個(gè)電子個(gè)電子第第n層總共可以容納層總共可以容納2n2個(gè)電個(gè)電子。子。 n自由基在其電子殼層的外層自由基在其電子殼層的外層有一個(gè)不成對(duì)有一個(gè)不成對(duì)電子電子，它們對(duì)于增加第二個(gè)

54、電子有很強(qiáng)的，它們對(duì)于增加第二個(gè)電子有很強(qiáng)的親和力，因此能起強(qiáng)氧化劑的作用。親和力，因此能起強(qiáng)氧化劑的作用。n大氣中存在的重要自由基包括大氣中存在的重要自由基包括OH、HO2、RO、RO2自由基，尤其以自由基，尤其以O(shè)H和和HO2自由自由基（基（HOx）最為重要）最為重要一、一、HOx自由基在大氣中的濃度和變化趨勢(shì)自由基在大氣中的濃度和變化趨勢(shì)n對(duì)流層HOx自由基濃度的變化受雙重因素影響：一方面，與工業(yè)排放的CO和碳?xì)浠衔铮≧H）反應(yīng)是OH主要的匯；另一方面，NOx濃度的增加以及臭氧層變薄可以增加對(duì)流層中OH濃度。n研究全球?qū)α鲗又蠬Ox自由基的儲(chǔ)量及其變化需要綜合考慮諸多因素的影響，一般采

55、用化學(xué)模式模擬其在整個(gè)對(duì)流層中的變化趨勢(shì)n有研究者采用相關(guān)氣體法間接預(yù)測全球?qū)α鲗又蠬Ox自由基的儲(chǔ)量及其變化。二、二、HOx自由基的源、匯及相互轉(zhuǎn)化自由基的源、匯及相互轉(zhuǎn)化n對(duì)流層大氣中OH自由基的形成主要受光化學(xué)過程控制 清潔大氣中清潔大氣中，OH主要來自平流層向下輸送的O3的光解，受太陽輻射和大氣濕度控制； 污染大氣中污染大氣中，NO、臭氧與HO2反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生OH，夜間產(chǎn)生并積累的亞硝酸（HNO2）在早晨會(huì)迅速光解產(chǎn)生OHnOH的匯機(jī)制主要通過氧化還原性氣體物質(zhì)，如CH4、CO等發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物由干濕沉降過程被清除nHO2主要來自大氣中OH與NO3、CO、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的反應(yīng)，同時(shí)

56、HO2通過氧化其他反應(yīng)物種而被清除 三、三、HOx自由基的重要性自由基的重要性nHO與HOx自由基是大氣中的重要的氧化劑，對(duì)流層大氣中幾乎所有可被氧化的痕量氣體都主要通過HOx反應(yīng)而被轉(zhuǎn)化和去除。大氣中OH的濃度水平可作為大氣氧化能力的指標(biāo)，也是局地大氣對(duì)痕量污染氣體自清潔能力的一個(gè)量度，OH-“清潔劑”n大氣中OH化學(xué)反應(yīng)過程能夠影響區(qū)域和全球的氣候變化、大氣臭氧水平以及酸沉降等重大環(huán)境問題。四、HOx自由基的測定n氣體擴(kuò)張激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)（FAGE）n差分吸收光譜技術(shù)（DOAS）n化學(xué)離子質(zhì)譜技術(shù)（CIMS）n過氧自由基測定第七節(jié)第七節(jié) 大氣環(huán)境質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)一、環(huán)境空氣質(zhì)量

57、標(biāo)準(zhǔn)一、環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 國家環(huán)境保護(hù)局于1996年發(fā)布了環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095一1996)。 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 適用于一類質(zhì)量功能區(qū)，包括自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護(hù)的地區(qū)。 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 適用于二類質(zhì)量功能區(qū)，包括城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。 三極標(biāo)準(zhǔn)三極標(biāo)準(zhǔn) 適用于三類質(zhì)量功能區(qū)，包括各特定工業(yè)區(qū)。 First grade for natural reserve areas ；Second grade for residential, commercial and rural areas；Third grade for

58、 industrial areasAmbient quality standard of China污染物名稱污染物名稱取值時(shí)間取值時(shí)間濃度限值濃度限值一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)年平均年平均日平均日平均1小時(shí)平均小時(shí)平均0.020.050.150.060.150.500.100.250.70年平均年平均日平均日平均0.080.120.200.300.300.50年平均年平均日平均日平均0.040.050.100.150.150.25年平均年平均日平均日平均1小時(shí)平均小時(shí)平均0.040.080.120.080.120.240.080.120.24日平均日平均1小時(shí)平均小時(shí)平

59、均4.0010.004.0010.006.0020.001小時(shí)平均小時(shí)平均0.160.120.20mmg /3PM10NO2SO2TSPCOO3二、空氣污染指數(shù)二、空氣污染指數(shù) 空氣污染指數(shù)(API)就是定時(shí)通過新聞媒體向社會(huì)公眾報(bào)告的一種定量反映和評(píng)定空氣質(zhì)量狀況的尺度，即把常規(guī)監(jiān)測的幾種空氣污染物濃度簡化成單一的數(shù)值形式，并分級(jí)表示空氣受污染程度和空氣質(zhì)量狀況，具有簡明、直觀、通俗易懂的特點(diǎn)。 由于中國城市空氣污染以煤煙型污染為主，目前計(jì)入空氣污染指數(shù)的項(xiàng)目暫定為二氧化硫、氮氧化物和總懸浮顆粒物(TSP)。大氣空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)污染物濃度（污染物濃度（mg/m3mg/m3）空氣污染空氣污染指數(shù)指

60、數(shù)APIAPI空氣空氣質(zhì)量質(zhì)量等級(jí)等級(jí)空氣質(zhì)量空氣質(zhì)量描述描述對(duì)健康的影響對(duì)健康的影響對(duì)應(yīng)空氣適用范圍對(duì)應(yīng)空氣適用范圍SO2NOxTSP0.0500.0500.120050優(yōu)可正?；顒?dòng)自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護(hù)的地區(qū)0.1500.1000.30051100良可正常活動(dòng)為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)0.2500.1500.500101200輕度污染長期接觸，人群中體質(zhì)較差者出現(xiàn)刺激癥狀1.6000.5650.625201300中度污染接觸一段時(shí)間后，心臟病和肺病患者癥狀加?。贿\(yùn)動(dòng)耐受力降低，健康人群中普遍出現(xiàn)癥狀2.1000.7500.87