大氣環(huán)境化學(xué)

大氣環(huán)境化學(xué)第1頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣污染是全球性的環(huán)境問(wèn)題第2頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣污染加劇大氣污染加劇第3頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月城市空氣污染第4頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月城市空氣污染第5頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月城市空氣污染第6頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Smokyvehiclesareaproblem.第7頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

我們只有一個(gè)地球第8頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境空氣的質(zhì)量

一、環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)國(guó)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)適用于一類(lèi)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)適用于二類(lèi)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)適用于三類(lèi)質(zhì)量功能區(qū)，包括各特定工業(yè)區(qū)。

第9頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境空氣的質(zhì)量二、空氣污染指數(shù)

空氣污染指數(shù)(API)就是定時(shí)通過(guò)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(cè)的幾種空氣污染物濃度簡(jiǎn)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(jiǎn)明、直觀、通俗易懂的特點(diǎn)。

由于中國(guó)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)。第10頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境空氣的質(zhì)量第11頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第12頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第13頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第14頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第15頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣環(huán)境保護(hù)第16頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月全球性大氣環(huán)境問(wèn)題全球變暖臭氧層遭破壞酸雨危害第17頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第一部分：概述1.大氣的組成及結(jié)構(gòu)2.大氣污染的含義3.大氣污染物4.大氣污染的類(lèi)型5.我國(guó)大氣污染情況6.全球大氣環(huán)境問(wèn)題第18頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1大氣的組成及結(jié)構(gòu)對(duì)流層:大氣層的最低層，約離地面15千米正常的空氣成份，含有氮?dú)狻⒀鯕狻⑺魵?、二氧化碳等溫度隨著高度而下降(大氣垂直遞減率）平流層:于對(duì)流層之上溫度隨高度而上升含有大量臭氧(臭氧層):臭氧層于同溫層中，大約離地面10-50千米臭氧層保護(hù)人體不受過(guò)強(qiáng)的紫外線傷害平流層的臭氧量下降會(huì)讓更多紫外線-B到達(dá)地面第19頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月我們的大氣層

大氣層的結(jié)構(gòu)輻射逆溫大氣溫度層結(jié)第20頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣密度層結(jié)第21頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第22頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣穩(wěn)定度第23頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月空氣的物理因素與健康（一）太陽(yáng)輻射促進(jìn)黑色素原黑色素色素沉著，保護(hù)皮膚紅斑作用抗朐僂病作用具有殺菌作用熱效應(yīng)；使機(jī)體局部溫度升高，血管擴(kuò)張，促進(jìn)新陳代謝及細(xì)胞增生紫外線A段（320~400nm)B段（275~320nm)C段（200~275nm)紅外線（760~30000nm)可視線（400~760nm)第24頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）空氣離子輕離子：離子吸附周?chē)闹行詺怏w分子。重離子：輕離子灰塵、煙霧等結(jié)合。空氣離子對(duì)人體的作用負(fù)離子對(duì)機(jī)體有益?？諝怆x子的衛(wèi)生評(píng)價(jià)空氣離子數(shù)：陰離子數(shù)多，清潔度大。重輕離子比值：>50，說(shuō)明空氣污濁?？諝怆x子單極系數(shù)：陽(yáng)離子/陰離子。清潔地區(qū)該值低（三）天氣與氣候第25頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

導(dǎo)致大氣污染的物質(zhì)包括塵埃等顆粒物、硫、氮、碳的化合物，放射性物質(zhì)等，每年全球排入大氣中的污染物約有6億多噸。

全國(guó)5000余座城市，大氣質(zhì)量符合國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的不到1%，北京、沈陽(yáng)、西安、上海、廣州被列為世界十大污染城市之列。2000年2大氣污染是指空氣中污染物的濃度達(dá)到了有害程度的現(xiàn)象。第26頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3大氣污染物碳氧化物(COCO2)

含硫化合物(SO2SO3)氮氧化合物(N2ONONO2)

碳?xì)浠衔镅趸瘎?O3PAN)

鹵素及其化合物顆粒物第27頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣中的放射性核素

一大氣中放射性物質(zhì)來(lái)源1、大氣中天然放射性

陸生氣體放射性核素在巖石和土壤中存在著鈾-238、釷-232和鈾-235等衰變系，每一衰變系都含有一種氡的同位素，氡是一種稀有氣體，能從巖石、土壤中逸出。

宇宙射線宇宙射線是指來(lái)自太陽(yáng)和外層宇宙空間的高能粒子流，它本身就是大氣天然放射性的主要來(lái)源。此外，宇宙射線與大氣中原子核相互作用產(chǎn)生許多放射性核素。主要通過(guò)降水去除。第28頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣中的放射性核素2、人工產(chǎn)生的放射性核素（1）核武器（2）核電站（3）燃煤的排放物二、放射性核素對(duì)健康的效應(yīng)具中等半衰期的放射性核素危害最大。

第29頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣中污染物的遷移定義：污染源排放出來(lái)的污染物由于空氣的運(yùn)動(dòng)使其傳輸和分散的過(guò)程。影響因素：風(fēng)和大氣湍流的影響天氣形勢(shì)和地理地勢(shì)的影響第30頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.大氣污染的類(lèi)型光化學(xué)煙霧污染硫酸型煙霧污染第31頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月自由基化學(xué)基礎(chǔ)自由基的產(chǎn)生方法自由基的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)關(guān)系自由基反應(yīng)第32頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)

【1】分子、原子、自由基或離子吸收光子而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)稱為光化學(xué)反應(yīng)。

【2】光化學(xué)反應(yīng)第一定律：只有當(dāng)激發(fā)態(tài)分子的能量足夠使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂時(shí)，亦即光子的能量大于化學(xué)鍵能時(shí)，才能引起光離解反應(yīng)。同時(shí)，光必須被所作用的分子吸收。

【3】光化學(xué)反應(yīng)第二定律：分子吸收光的過(guò)程是單光子過(guò)程。第33頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣中重要自由基的來(lái)源HO·HO2·R·RO·RO2·第34頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月a混合體系

NO2+hυNO+OO+O2+MO3+MO3+NONO2+O2

k1k2k3大氣中重要吸光物質(zhì)的光離解【1】氮氧化物的轉(zhuǎn)化第35頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月b氮氧化物的氣相轉(zhuǎn)化

NO+O3NO2+O2

RH+HO

·R

·+H2OR·

+O2RO2

·

NO+RO2NO2+RO

·

RO

·

+O2R1CHO+HO2

·

HO2

·

+NOHO

·

+NO2

第36頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣中重要吸光物質(zhì)的光離解【2】碳?xì)浠锏霓D(zhuǎn)化

HO

·

RO

·

R1CHO

HO2

·

+R

·

RHRO2

·

O2

NONO2

O2

第37頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光化學(xué)煙霧含有氮氧化物和碳?xì)浠锏纫淮挝廴疚锏拇髿?，在?yáng)光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物，這種由一次和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象。第38頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第39頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第40頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光化學(xué)煙霧的形成條件

①大氣中有NO2、HC化合物存在;

②有利的太陽(yáng)輻射條件;

③晴天、高溫、有逆溫；第41頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月來(lái)源 汽車(chē)廢氣；生活和工業(yè)生產(chǎn)中煤、石油燃燒從油箱和汽化器中揮發(fā)的汽油碳?xì)浠衔?0%從曲軸箱漏出的氣體碳?xì)浠衔?0%汽車(chē)排氣一氧化碳100%碳?xì)浠衔?0%氮氧化物100%第42頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月形成光化學(xué)煙霧的關(guān)鍵反應(yīng)【1】引發(fā)反應(yīng)：

NO2+hν→NO+O

O+O2+M→O3+M

O3+NO→NO2+O2

第43頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【2】自由基傳遞反應(yīng)

RH+OH→RO2

+H2O

（烷烴）（過(guò)氧烷基）

RCHO+OH→RC(O)O2+H2O

（醛）（過(guò)氧?；?/p>

RCHO+hν→RO2+HO2+CO

HO2+NO→NO2+OH

RO2+NO→NO2+RCHO+HO2NO→NO2

RC(O)O2+NO→NO2+RO2+CO2

OH+NO2→HNO3

第44頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【3】終止反應(yīng)

RC(O)O2+NO2

→RC(O)O2NO2

（過(guò)氧?；ㄟ^(guò)氧乙?；跛狨ィ?/p>

RC(O)O2NO2→RC(O)O2+NO2

第45頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光化學(xué)煙霧的形成的簡(jiǎn)化機(jī)制RCHO

RCO

RC(O)O2

RC(O)O

RHR

RO2

ROHO2

HONO2

O2

O2

NONO2NONO2O2CO2

NONO2hυ

hυ

OHO第46頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光化學(xué)煙霧：光化學(xué)煙霧的形成由一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)組成，以NO2光解為引發(fā)反應(yīng)，生成O3；由于碳?xì)浠衔锏拇嬖?，促使NO向NO2的快速轉(zhuǎn)化，在此轉(zhuǎn)化中自由基起了特別重要的作用，致使不需要消耗臭氧而使NO轉(zhuǎn)化成NO2，繼而NO2又光解產(chǎn)生臭氧。同時(shí)轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的自由基又繼續(xù)與碳?xì)浠衔锓磻?yīng)生成更多的自由基，如此繼續(xù)不斷地進(jìn)行鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，直到NO或HC化合物消失為止。最終產(chǎn)物有醛類(lèi)、O3、PAN、HNO3等二次污染物

第47頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光化學(xué)煙霧的控制對(duì)策控制反應(yīng)活性高的有機(jī)物的排放在大氣中散發(fā)控制自由基形成的阻化劑控制臭氧的濃度第48頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光化學(xué)煙霧對(duì)健康影響NOx呼吸道深部亞硝酸、硝酸刺激、腐蝕肺組織肺水腫（NO2以肺損害為主）亞硝酸鹽血液+Hb高鐵Hb組織缺氧

（NO以高鐵Hb癥較明顯）NO2

支氣管哮喘醛類(lèi)化合物和PAN刺激眼、上呼吸道粘膜甲醛變態(tài)反應(yīng)性疾病O3

哮喘、肺氣腫、肺水腫第49頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月硫酸型煙霧污染二氧化硫的均相氧化二氧化硫的非均相氧化硫酸型煙霧事件第50頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二氧化硫的均相氧化

SO2的光化學(xué)氧化

直接光氧化：

SO2+hν(290～340nm)→1SO2

SO2+hν(340～400nm)→3S02

1SO2+M

→3S02

+M

1SO2+M

→SO2

+M故大氣中SO2的激發(fā)態(tài)主要為三重態(tài)3SO2三重態(tài)SO2氧化為SO4或SO3.

3SO2

+O2→

SO4→O+SO3

或SO4+

SO2→2SO3

第51頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二氧化硫的均相氧化間接光氧化——自由基氧化

大氣中一次污染物相互作用的產(chǎn)物和光化學(xué)中間產(chǎn)物OH、HO2、RO、RO2具有較強(qiáng)的氧化性，可使SO2氧化為SO3.

OH+SO2→

HOSO2

HOSO2

+O2

→HO2+SO3

H2O+SO3

→H2SO4

總反應(yīng)式：SO2

+

OH（+O2

+H2O）→H2SO4

+HO2

SO2與HO2、CH3O2、CH3COO2反應(yīng)也生成SO3

SO2+HO2+M→SO3

+

OH

SO2+CH3O2→CH3O+SO3

SO2+CH3COO2→CH3CO2

+SO3

第52頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在非均相介質(zhì)SO2被水吸附著，當(dāng)存在金屬鹽（Fe、Mn）時(shí)，很快被氧化為硫酸。即催化氧化：

2SO2

+2H2O+O2

→2H2SO4

當(dāng)水合液滴酸性變高時(shí)，氧化會(huì)顯著降低，但如果大氣中存在NH4+，則可增加SO2氧化的速率，并生成（NH4）2SO4氣溶膠。

NH3+SO2（+H2O）→

NH3SO3

（+O3）→

（NH4）2SO4

二氧化硫的非均相氧化第53頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣里的化學(xué)過(guò)程

O2SO2H2SO4氧化O3能量溶解2H++SO42-HO第54頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常見(jiàn)的污染物對(duì)健康的損害

（一）二氧化硫(SO2)(1)SO2+H2SO4:刺激眼、鼻咽粘膜刺激上呼吸道收縮、分泌增多；炎癥、腐蝕性組織壞死；致急性支氣管炎、肺水腫。(2)SO2+飄塵：進(jìn)入肺深部

FeO3

H2SO4肺纖維病變肺氣腫(3)SO2:

變態(tài)反應(yīng)原，引起支氣管哮喘(4)SO2+B(a)P：促癌作用SO2來(lái)源于含硫燃料（煤、石油）的燃燒。第55頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月比利時(shí)馬斯河谷煙霧事件

馬斯河谷是比利時(shí)境內(nèi)馬斯河旁一段長(zhǎng)24公里的狹長(zhǎng)河谷地段。馬斯河谷地區(qū)是一個(gè)重要的工業(yè)區(qū)，建有3個(gè)煉油廠、3個(gè)金屬冶煉廠、4個(gè)玻璃廠和3個(gè)煉鋅廠，還有電力、硫酸、化肥廠和石灰窯爐，工業(yè)區(qū)全部處于狹窄的盆地中。

1930年12月1－15日，整個(gè)比利時(shí)大霧籠罩，氣候反常。由于特殊的地理位置，馬斯河谷上空出現(xiàn)了很強(qiáng)的逆溫層。第三天開(kāi)始，在二氧化硫（SO2）和其他幾種有害氣體以及粉塵污染的綜合作用下，河谷工業(yè)區(qū)有上千人發(fā)生呼吸道疾病，癥狀表現(xiàn)為胸疼、咳嗽、流淚、咽痛、聲嘶、惡心、嘔吐、呼吸困難等。一個(gè)星期內(nèi)就有60多人死亡，是同期正常死亡人數(shù)的十多倍。其中以心臟病、肺病患者死亡率最高。許多家畜也未能幸免于難，紛紛死去。

這次事件曾轟動(dòng)一時(shí)，雖然日后類(lèi)似這樣的煙霧污染事件在世界很多地方都發(fā)生過(guò)，但馬斯河谷煙霧事件卻是20世紀(jì)最早記錄下的大氣污染慘案。第56頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月倫敦?zé)熿F事件

1952年12月5日至8日英國(guó)倫敦全境被濃霧覆蓋，這是由于溫度逆增，致使燃煤產(chǎn)生的煙霧不斷積累，煙霧中的三氧化二鐵促使二氧化硫氧化產(chǎn)生硫酸泡沫，凝結(jié)在煙塵上面形成的酸霧。四天中死去人數(shù)比常年同期約多人。因患支氣管炎、肺炎、肺癌、肺結(jié)核、冠心病而死亡的人數(shù)成倍增加。接連幾次的煙霧，使人因此喪生。這就是震驚世界的“”。這次事件強(qiáng)烈震撼了人們的心靈，從此引起了人類(lèi)對(duì)環(huán)境污染的重視。13000倫敦?zé)熿F事件4000第57頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表-倫敦型煙霧與洛杉磯煙霧的比較

項(xiàng)目倫敦型洛杉磯型概況污染物燃料氣象條件季節(jié)氣溫濕度日光臭氧濃度出現(xiàn)時(shí)間毒性發(fā)生較早(1873)，至今已多次出現(xiàn)顆粒物、SO2、硫酸霧等煤

冬季低(4℃以下)高弱低白天夜間連續(xù)對(duì)呼吸道有刺激作用，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致死亡發(fā)生較晚(1946)，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)碳?xì)浠衔?、NOx、O3、PAN、醛類(lèi)等汽油、煤氣、石油

夏秋高(24℃以上)低強(qiáng)高白天對(duì)眼和呼吸道有強(qiáng)刺激作用。等氧化劑有強(qiáng)氧化破壞作用，嚴(yán)重可導(dǎo)致死亡第58頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月長(zhǎng)江三角洲大氣環(huán)境物理化學(xué)特征及有關(guān)痕量氣體（基金重大項(xiàng)目)與全球環(huán)境變化有關(guān)的我國(guó)含硫化合物排放的基礎(chǔ)研究（基金重點(diǎn)課題)珠江三角洲空氣質(zhì)量研究（廣東省人民政府粵港聯(lián)合項(xiàng)目）北京市大氣污染成因和來(lái)源分析（科技部專(zhuān)項(xiàng)）區(qū)域大氣氧化劑、來(lái)源、形成機(jī)制及其影響因素研究(教育部跨世紀(jì)人才)我國(guó)正在進(jìn)行的主要研究項(xiàng)目第59頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月室內(nèi)空氣污染與健康室內(nèi)空氣污染概念

指住宅、學(xué)校、辦公室、公共建筑物，以及各種公共場(chǎng)所的化學(xué)、物理和生物因素污染。不包括工廠和車(chē)間內(nèi)的生產(chǎn)污染。第60頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）室內(nèi)空氣污染來(lái)源燃料燃燒：人的活動(dòng)：如吸煙建筑材料及家具：主要為氡、甲醛污染物室外大氣污染：第61頁(yè)，課件共69頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）室內(nèi)空氣污染對(duì)健康的