第二章：大气环境化学

第二章：大气环境化学第二章：大气环境化学Chapter2Chapter2AtmosphericAtmosphericEnvironmentalChemistryEnvironmentalChemistry程程金金平平本章内容介绍本章内容介绍„„第一节第一节大气的结构和性质大气的结构和性质„„第二节第二节地球的辐射平衡和温室效应地球的辐射平衡和温室效应„„第三节第三节大气的组成大气的组成„„第四节第四节大气中的自由基大气中的自由基„„第五节第五节大气污染物大气污染物„„„„第六节第六节大气光化学反应大气光化学反应„„第七节第七节氮氧化物的化学氮氧化物的化学„„第八节第八节碳氢化合物的氧化与光化学烟雾碳氢化合物的氧化与光化学烟雾„„第九节第九节二氧化硫的转化二氧化硫的转化„„第十节第十节酸沉降化学酸沉降化学„„第十一节第十一节气溶胶化学气溶胶化学大气污染大气污染主要污染物有悬浮颗主要污染物有悬浮颗粒物、一氧化碳、臭粒物、一氧化碳、臭氧、二氧化硫、铅等。氧、二氧化硫、铅等。全球有全球有1111亿人口生活亿人口生活在空气污染城市中。在空气污染城市中。当今人类面临的环境问题当今人类面临的环境问题世界卫生组织1998年公布的世界十大空气严重污染城市中，我国有七个，太原和北京分别名列第一和第三。臭氧层破坏臭氧层破坏„„19981998年年99月报月报道，南极上空道，南极上空臭氧空洞的面臭氧空洞的面2720X102720X1044kmkm22，近南极大陆，近南极大陆面积的面积的11倍倍当今人类面临的环境问题当今人类面临的环境问题臭氧层耗散导致：臭氧层耗散导致：„„皮肤癌皮肤癌„„白内障白内障酸雨侵袭酸雨侵袭„„世界各国皆有不同世界各国皆有不同程度的酸雨侵袭；程度的酸雨侵袭；„„我国酸雨覆盖率以我国酸雨覆盖率以国土面积计已近国土面积计已近40%40%，，并有半数以并有半数以上城市受酸雨之害。上城市受酸雨之害。当今人类面临的环境问题当今人类面临的环境问题„„SOSO33+H+H22OO→→HH22SOSO44SOSO22+hv+hv→→SOSO22··全球变暖全球变暖„„北极海冰区域大约北极海冰区域大约每每1010年收缩年收缩9%9%当今人类面临的环境问题当今人类面临的环境问题海平面上世纪平均上升了10到20厘米20世纪90年代是自19世纪中期开始温度记录工作以来最温暖的十年，在记录上最热的几年依次是：1998年，2002年，2003年，2001年和1997年。《《联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约》》„„《《联合国气候变化框架公联合国气候变化框架公约约》》（（UnitedNationsUnitedNationsFrameworkConventiononFrameworkConventiononClimateChangeClimateChange，简称，简称《《框架公约框架公约》》))是１９９２是１９９２年５月２２日联合国政府年５月２２日联合国政府间谈判委员会就气候变化间谈判委员会就气候变化问题达成的公约，于１９问题达成的公约，于１９９２年６月４日在巴西里９２年６月４日在巴西里约热内卢举行的联合国环约热内卢举行的联合国环发大会（地球首脑会议）发大会（地球首脑会议）上通过。上通过。我国为履行国际公约所作的承诺我国为履行国际公约所作的承诺截至２００４年１１月，已有１２９个国家及地区批准或加入议定书，议定书将于２００５年２月正式生效。《《保护臭氧层维也纳公约保护臭氧层维也纳公约》》„„该公约通常简称该公约通常简称““维也纳公维也纳公约约””19851985年年33月月2222日订于维日订于维也纳，并于也纳，并于19881988年年99月月2222日日生效。生效。„„中国于中国于19891989年年99月月1111日加入日加入该公约。同年该公约。同年1212月月1010日，日，该公约对中国生效。该公约对中国生效。我国为履行国际公约所作的承诺我国为履行国际公约所作的承诺南极臭氧空洞又扩大面积相当4个澳洲《《京都议定书京都议定书》》„„为了２１世纪的地球免受为了２１世纪的地球免受气候变暖的威胁，１９９气候变暖的威胁，１９９７年１２月，１４９个国７年１２月，１４９个国家和地区的代表在日本东家和地区的代表在日本东京召开京召开《《联合国气候变化联合国气候变化框架公约框架公约》》缔约方第三次缔约方第三次会议，经过紧张而艰难的会议，经过紧张而艰难的谈判，会议通过了旨在限谈判，会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的量以抑制全球变暖的《《京京都议定书都议定书》》。。我国为履行国际公约所作的承诺我国为履行国际公约所作的承诺中国于１９９８年５月２９日签署了该议定书美国人口仅占全球人口的３％至４％，而所排放的二氧化碳却占全球排放量的２５％以上。美国曾于１９９８年１１月签署了《京都议定书》。但去年３月，布什政府以“减少温室气体排放将会影响美国经济发展”和“发展中国家也应该承担减排和限排温室气体的义务”为借口，宣布拒绝执行《京都议定书》。第一节第一节大气的结构和性质大气的结构和性质11）大气层结构）大气层结构„„大气温度层结和大气密度层结：大气温度层结和大气密度层结：„„大气圈分类：大气圈分类：对流层对流层(Troposphere)(Troposphere)；；平流层平流层(Stratosphere)(Stratosphere)；；中间层中间层((MeosphereMeosphere))；；热热层层((TherosphereTherosphere))；；逃逸层逃逸层((StratopauseStratopause))。。11）大气层结构）大气层结构图图22--11大气主要成分及温度分布大气主要成分及温度分布22）气温垂直递减率和逆温）气温垂直递减率和逆温„„气温垂直气温垂直递减率递减率((ГГ))：：„„边界层的气温垂直递减率可以大于零、边界层的气温垂直递减率可以大于零、等于零或小于零。当等于零或小于零。当ГГ00时，为时，为正常正常状态状态；当；当ГГ=0=0时，为时，为等温气层等温气层；当；当ГГ00时，为时，为逆温气层逆温气层。。33）气团及其干绝热减温率）气团及其干绝热减温率大气稳定度大气稳定度：：气气团团：：„„污染气体污染气体由由污染源污染源排到大气中时，排到大气中时，一般不会立即和周围大气混合均一般不会立即和周围大气混合均匀，这样污染性气体的理化性质有匀，这样污染性气体的理化性质有别于周围大气，可视作一个别于周围大气，可视作一个气团气团来来进行研究进行研究。。干绝热减温率干绝热减温率（（ГГdd）：）：干空气和未饱和的湿空气在垂直上干空气和未饱和的湿空气在垂直上升时，升时，每升高每升高100m100m，其自身温度降，其自身温度降低值称低值称干绝热减温率干绝热减温率（（ГГdd）。）。33）气团及其干绝热减温率）气团及其干绝热减温率图图22--22判断气团抬升的原理图判断气团抬升的原理图„„当当ГГddГГ时，时，气团稳定气团稳定，不利于扩散；当，不利于扩散；当ГГddГГ时，气团时，气团不稳定不稳定，有利于扩散；当，有利于扩散；当ГГdd==ГГ时，时，气团处于气团处于平衡状态平衡状态。。44）气团的稳定性）气团的稳定性