大氣化學(xué)重點(diǎn)最終版整理版面版本

1、大氣層：結(jié)構(gòu)（大氣層溫度-高度曲線圖）2內(nèi)Irnipcn»turc.K5101520OzonepartialpressuremPa505221PN】Ep,il<105大氣中的化學(xué)反應(yīng)：氣溶膠產(chǎn)生和消除機(jī)制；臭氧：臭氧濃度隨高度分布（圖）；Sedankyla（674°Nh26.7°E）ozonesounding353025.AliiiudeAltitude臭氧溫度-高度/濃度-高度圖chapmantheory臭氧產(chǎn)生機(jī)制（化學(xué)方程式）Chapman基于氧和臭里的光解并考慮了奇氧之間的反應(yīng).提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的臭氧層形成的理論，如下>0+0JrJ，。/S)O+

2、O-M*Oi+AfA1季(3.9)-*0+0?人2R嚴(yán)J3/o)J10)0+03,2居.ii&=h“OJQJ<3.Jl>O+O+M-Am&=尾式。了M(3.12)6+m-20(SP)(I)5+0(3P)+M->M十。3(2)6+階+0(3)臭氧消耗機(jī)制：臭氧空洞的形成(化學(xué)方程式)。(R1)02b>O+O(<240nm)(R2)0+02M>03M(R3)03h>020(：二320nm)(R4)030>202（消耗PaulCrutzen指出氮的氧化物（N0和N02）在與03反應(yīng)時(shí)作為催化劑，因此使了臭氧含量的降低更為顯著N0+03-

3、>N02+02N02+0->N0+0203+uv-light->02+0Netresult:203->302nCl+03->Cl0+02nO3+UVlight->O2+OnClO+O->Cl+O2nNet:2O3->3O2)-,WXAJ!-催化循環(huán)對(duì)F臭氧偵失；氯的自由基催化循環(huán)對(duì)于臭氧損失：氯的自由基 Initiation:«NlCF2c%+MfCF2CI+ Propagation：庭察Ql+OaQp+O2Q!9+0->夏+5Nat:O；+0t2O2 Termination:結(jié)束yUH4f閡+CH&gl9+N02+M-&

4、gt;C|NO3+MJossrate：_或。?=2C1QOdtRecycling:篦環(huán)皈+OH或Q+叱。CIN03+hvN曰。+no2南極臭氧層損耗的主要過(guò)程IndarknessInthefightoftherisingspringsun分類&來(lái)源：NOx的排放源：汽車(chē)尾氣、電廠、生物質(zhì)燃燒、土壤微生物的排放、火山噴發(fā)O3NONO之間關(guān)系（化學(xué)方程式）NO+ONO2+O2NO+O3NQ+O2NO+h.NO+ONO2+ONO+O2O+O2+MO3+MNet:O3+O2O2?Termination結(jié)束Recycling循環(huán)NQ+OH+MHNQ+MHNO3+hNQ+OHNO2+O3NO3+O

5、2HNO3+OHNO+H2ONO+NO2+MN2O+MNO3+hNO2+OMQ+H2O2HNON2Q+hNO+NO3大氣中氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)液態(tài)物質(zhì)化學(xué)方程式舉傷J(e.g.NQ-HNO(aerosol)的轉(zhuǎn)化機(jī)理)NOx排出在白天晚上轉(zhuǎn)變的反應(yīng)。氣態(tài)-固液態(tài)n硝酸根在NO2被5氧化的過(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)氧化自由基NO2+O3->NO3+O2在白天，NO3迅速光解還原成NO2- NO3+hv->NO2+O在晚上NO3,的生命周期相當(dāng)較長(zhǎng)在高濃度-NOx小地區(qū)，NO3濃度在夜間可積累到10-100pptv夜間，NO3的累積受到與N2O5達(dá)到平衡條件的限制，以及N2O5在氣溶膠中的水解-

6、NO3+NO2+M->N2O5+M- N2O5->NO3+NO2- N2O5+hbO->2HNO3(aerosol)(附NOx在臭氧形成中的作用1)NO2Sunlight>NOO2)OO2M,O3M3)O3NO>NO2O2O3-KxNO2NO當(dāng)NO2和NO達(dá)到量上的平衡是就成為光化學(xué)平衡除非此時(shí)有另一種反應(yīng)機(jī)制將NO氧化成NO2,否則臭氧將不會(huì)累積)排序：大氣中氣體的生命時(shí)間和濃度大小(大氣物種在各時(shí)間空間尺度的分布Table6-1CompositionofAtmosphericAirAverageconcentrationApproximateresidence

7、Species(ppm)timeMajorspeciesn2O2780,840106yr209,46010yrh2oVariableInertgasesAr9,340Ne18He5.2Kr1.1Xe0.09Tracespeciesco235015yrch41.7210yrh20.5810yrn2o0.33150yrCO0.05-0.265daysNH3NO/NO,0.0120daysRemoteregions<0.000041dayRuralcontinentalUnitedStates0.0002-0.00051dayUrban0.0011dayO)(troposphere)0.02-

8、0.05<1yrh2o20.001HNO)o.ooy.oooi1dayHCs(Table6-7)0.001-0.050HCHO<O.OOO5-O.OOO75HCOOH>0.02CH3OH0.04-0.06CFC110.00365yrSulfurcompoundsso20.000240dayCOS3.0005>0.3X10,h>1.8X10shcs20.00001-0.0002ch3sh3-13h(ch3)2s31hHQ53hFreeradicalsOH-1-10X106molecules/cm3HO/1X109molecules/cm3Source:Seinfel

9、d(1986).UrbanorRegionalorSynoptictoMicroscaleILocalscaleMesoscaleIGlobalscalelOOyr10yr1yr1mIOmlOUm1kmIOkmlOOKm1OOOkm10,000kmSPATIALANDTEMPORALSCALESOFATMOSPHERICPROCESSES41Inter-hcmisphericMixingTimeIntra-hemisphericMixingTimeBoundaryLayerMixingTimeSpatialScaleFIGURE1.17Spatialandtemporalscalesofvar

10、iabilityforatmosphericconstituents.-1mmolmol-1nmolmol-1pmolmol6c_10miiMiG:mol/mmi:g/mMi:g/mol.6Gmixing_ratio_in_ppm=10ctotal=101ctotalVRT10上里PMipRTRT單pMi計(jì)算：混合比換算；有關(guān)臭氧消耗量計(jì)算不大懂。在特定體積里的一個(gè)物質(zhì)的量與在那體積內(nèi)所有構(gòu)成物的量的比率。-6partspermillion(ppm)10-9partsperbillion(ppb)10-12partspertrillion(ppt)10Ciictotal例子：香港空氣質(zhì)量對(duì)臭氧

11、的控制目標(biāo)是240mg/m3。美國(guó)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是120ppb。在相同的溫度和壓力下（25oC;1個(gè)大氣壓），哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格？mixing_ratio_in_ppm=8.314x298_5_1.01325x105x483x240Jg/m=0.122Ppm122ppb一些環(huán)境重要性化合物的典型混合比CarbondioxideCarbonmonoxideOzoneMethaneNonmethanehydrocarbonNitricoxide(NO)Nitrogendioxide(NO2)Nitrousoxide(N2O)SulfurdioxideCFCl3(Freon11)CF2Cl2(Freo

12、n12)355ppm100ppbto20ppm1to100ppb1.72ppm1pptto<1ppb5pptto1ppb1to150ppb310ppb1to100ppb200ppt350ppt平流層水的化學(xué)來(lái)源CH-CO-Q-OH循環(huán)- CO+OH>CO+H- H+O2+M>HO2+M- HO2+HO2->H2O2+O2- HO2+NO>OH+NQ-HO2+O3->OH+202-H2O2+hv>2OH-H2O2+OH->H2O+HO2-CH4+OH->*CH3+H2O-*CH3+O2+M->*CH3O2+M-*CH3O2+NO->

13、;*CH3O+NO2- *CH3O+O2->HCHO+H0- HO2+NO->OH+NO2Net:OH+CH4+2NO+2O2->OH+HCHO+HO+2NO2(OH源?O3+hv->O2+O(1D)(R1)?O(1D)+M->O(3P)+M-(R2)?O(3P)+O2+M->Q+M-(R3)?H2O+O(1D)->2OH-(R4)?M=aninertmolecule(N2orO2)?O(1D)=excited(highenergy)atomicoxygen?O(3P)=groundstateatomicoxygen匯?與CO和CH4的氧化反應(yīng)是整個(gè)地

14、球OH最主要的消亡途徑(匯)OxidationofCO:CO的氧化)CH有機(jī)物的分類：VOCs排放機(jī)理(燃燒、揮發(fā))分類：一次：二次：VOCs排放機(jī)理：燃燒、揮發(fā)影響因子：-車(chē)輛排放：一汽車(chē)尾氣-燃料揮發(fā)-排放的決定因素- 燃料類型- 運(yùn)行模式(加速，減速，駕駛速度)- 其他？VOC和HCS的源引擎內(nèi)部燃燒的尾氣機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)身的蒸發(fā)Dependsontheambientairtemperature,windspeedandvehiclespeed,取決于周?chē)諝獾臏囟?，風(fēng)速和交通工具的速度工業(yè)加工過(guò)程有機(jī)化學(xué)物和含可溶性物質(zhì)的產(chǎn)品硬紙板食物和飲料生物加工過(guò)程水稻田家禽居民區(qū)和市區(qū)垃圾處理行駛中汽車(chē)

15、VOCs的排放什么時(shí)候最多？空氣溫度越低溫下冷啟動(dòng)排放越多道路傾斜度對(duì)汽車(chē)voCHE放的影響道路越傾斜排放越多加速CHs/VOCs燃燒化學(xué)方程式燃燒過(guò)程CnHm+（n+m/4）O2->nCO2+m/2H2。CnHm=帶C/H的化石燃料或其他有機(jī)材料=一定比率的C/H,以及（n+m/4）02=理論計(jì)算上要求的完全燃燒的氧原子數(shù)不完全燃燒產(chǎn)生Com揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC示蹤物質(zhì)-排放源關(guān)系示蹤物質(zhì)-排放源關(guān)系超過(guò)50種來(lái)自大多數(shù)不同類型源的痕量（示蹤）元素在市區(qū)的顆粒物樣本中都能找至IJ。這些在接收地找到的元素可以通過(guò)逆向的方式追蹤到相應(yīng)的排放源，以及這些源排放的特殊金屬含量組成（稱為源指紋

16、或廓線，與HCffi似）。氣溶膠：什么是氣溶膠，氣溶膠分類。氣溶膠化學(xué)分類（來(lái)源）大氣氣溶膠的物理特性，形成、發(fā)展和消除機(jī)制，主要化學(xué)成分，對(duì)全球的影響。源和匯。氣溶膠粒徑大小分布粒子的三模態(tài)分布>。大氣氣溶膠采樣過(guò)程中有什么重要誤差？氣溶膠定義：懸浮在空氣中的微?；蛞后w顆粒，直徑范圍-從幾納米到幾十微米不等/懸在氣體中的分散的凝聚物質(zhì)化學(xué)分類：1 一次氣溶膠二次氣溶膠-在大氣中通過(guò)氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化形成2 1）土壤風(fēng)化：AlFeCaSiMn2）海鹽：NaandCl3）二次氣溶膠：S-compound,Nitrate,NH4+3 （自然排放：海鹽和海浪水沫；火山噴發(fā)；揚(yáng)塵；巖屑；森林燃燒以及自

17、然排放氣體之間的反應(yīng)，生物有機(jī)體的排放：野生動(dòng)物和細(xì)菌活動(dòng)；海洋，湖泊，河流，水體土壤；植被；閃電人為排放：化石燃料和生物燃料的燃燒燃料燃燒，工業(yè)加工，非工業(yè)易散源（來(lái)自鋪路前后的路面灰塵，耕地風(fēng)化，建筑等等）交通源（機(jī)動(dòng)車(chē)等與引擎相關(guān)的顆粒排放主要是由鉛鹵化物，硫酸鹽和含碳物質(zhì)組成，且多數(shù)直徑小于1m。大約40%來(lái)自輪胎的粒徑小于10flm（大約20%是小于1m）而且主要是碳。來(lái)自剎車(chē)內(nèi)層的顆粒直徑小于1而且主要由石棉和碳組成。人為源：點(diǎn)源（煙囪）面源（工業(yè)聚集區(qū)，垃圾填埋場(chǎng)，開(kāi)放式燃燒源）線源（油輪行駛軌跡）移動(dòng)源（火車(chē)軌道，公路，高速公路，飛機(jī)航道和地鐵，非固定源（耕地，建筑工地和倉(cāng)儲(chǔ)用

18、地）二次有機(jī)和無(wú)機(jī)排放）4炭黑的排放：林火；柴油；家庭煤炭燃燒物理分類：微小顆?？梢苑殖蓛煞N模式：核模和積聚模式核模：直徑0.005-0.1m占了氣溶膠中的大部分只占空氣顆粒物質(zhì)質(zhì)量的百分之幾氣溶膠的形成來(lái)自燃燒過(guò)程中熱蒸汽濃縮，和大氣物種的成核過(guò)程中形成的新顆粒。損失主要通過(guò)與大顆粒碰撞結(jié)合。由燃燒物和大氣氣體向顆粒物轉(zhuǎn)化過(guò)程產(chǎn)生的微粒組成；通常在高速公路和其他燃燒源附近形成；由于大量積累，這些粒子很容易在另一個(gè)模式之下凝結(jié)在一起并且附著在其他大顆粒物上；生命時(shí)間短，在累加態(tài)下結(jié)束，充當(dāng)成云的場(chǎng)所并且被雨水清除。積聚模式：粒徑0.1-2.5m占?xì)馊苣z表面地區(qū)的大多數(shù)和氣溶膠物質(zhì)重量的重要部分

19、。形成于核模氣溶膠的凝結(jié)過(guò)程。形成于水蒸汽遇冷凝結(jié)在已存在的顆粒表面上，使它們成長(zhǎng)到足夠大的尺寸。積聚模式顆粒物的清除效率較低，因此，它們?cè)诖髿庵欣鄯e下來(lái)。由通過(guò)人為活動(dòng)機(jī)械產(chǎn)生的揚(yáng)塵、大的鹽顆粒組成；由于它的粒徑較大故生命時(shí)間較短。粗顆粒是通過(guò)機(jī)械過(guò)程形成的。它們通常是由人造或自然是灰塵顆粒組成。它們的沉降速率很大，所以它們?cè)谙喈?dāng)短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)在大氣中沉淀下來(lái)。均相點(diǎn)植ChemicaltransformationPANNO/HNOjSOj/雙SQ+H2O=H2SQSO+OH.=HQSQ2.HQSQ2.+Q2=HQ2+SQ3SQ+H2Q=H2SOQHregenerated（重新生成）byNQ+

20、HQ2=NQ2+QH硝酸產(chǎn)生。2NQ+o2->2no23no2+h2o->2hno3+no采樣干擾因素?如果TSP的含量高是由于白天某種特殊的氣象條件r喊翹一|一一題展樽一*tSift-一f城市/郊區(qū)氣溶膠粒徑分布酸雨類型：硫酸型和硝酸型DrydepositionWetafidnim口.白Particulates,1HS+Q2=SQ2光化學(xué)過(guò)程：包才QHHQ2和過(guò)氧化自由基把SQ轉(zhuǎn)化成硫酸的過(guò)程I21。IE便面）HydrocarbonsNO,SO；Emissionstoiheacmoephere1屈閭寸&Ekctricitygcneralion2SQ2+Q2=2SQ3攻坐*

21、第海水飛冰hMrKY?這樣情況下測(cè)得的結(jié)果不能算是日平均，只能作為這種條件下的時(shí)段的特殊情況?在非常干燥的國(guó)家，顆粒物含量高是由于自然產(chǎn)生的沙塵?考慮采用較短的采樣時(shí)間?油性的顆粒物，如光化學(xué)煙霧或木頭的煙霧，可能會(huì)堵塞濾紙，造成空氣流速急劇下降?密度大的物或濕度高會(huì)引起濾紙?zhí)橇?，從而?yán)重影響氣流速度。采樣誤差如果采樣速度太低，濃度就會(huì)被過(guò)高估計(jì)對(duì)于較大粒子的誤差會(huì)大些如果采樣速度太快，濃度就會(huì)被低估同樣對(duì)大粒子的誤差較大一天中兩種化學(xué)物質(zhì)（e.g.SO2O3或其他二次污染物）的日變化和年變化。從大氣物理和化學(xué)過(guò)程來(lái)解析其變化特征（e.g.太陽(yáng)輻射導(dǎo)致的熱湍流、排放源（分類：點(diǎn)/線/面源）、大氣邊界層的高度日變化和年變化.）Pollutant污染物Anthropogenic人為排放源SO2Coalandfuelcombustion煤和燃料的燃燒H2SChemicalp