第一節(jié)大氣的組成及其主要污染物

1、第二章第二章 大氣環(huán)境化學(xué)大氣環(huán)境化學(xué)參考書(shū)目參考書(shū)目環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 戴樹(shù)桂戴樹(shù)桂 主編主編 高等教育出版社高等教育出版社主要內(nèi)容主要內(nèi)容:大氣的組成及其主要污染物大氣的組成及其主要污染物大氣中污染物的遷移大氣中污染物的遷移大氣中污染物的轉(zhuǎn)化大氣中污染物的轉(zhuǎn)化大氣顆粒物大氣顆粒物第一節(jié)第一節(jié) 大氣的組成及其主要污染物大氣的組成及其主要污染物主要內(nèi)容主要內(nèi)容:一、大氣的主要成分一、大氣的主要成分二、大氣層的結(jié)構(gòu)二、大氣層的結(jié)構(gòu)三、大氣中的主要污染物三、大氣中的主要污染物n大氣的主要成分（體積百分比）大氣的主要成分（體積百分比）包括：包括： N2（78.08%）、）、O2（20.95%）、）、A

2、r（0.943%）和）和CO2（0.0314%）。）。n幾種惰性氣體：幾種惰性氣體： He（5.2410-4）、）、Ne（1.8110-3）、）、Ke（1.1410-4）和和Xe（8.710-6）的含量相對(duì)比較高。）的含量相對(duì)比較高。n水的含量是一個(gè)可變化的數(shù)值。一般在水的含量是一個(gè)可變化的數(shù)值。一般在13%。n痕量組分痕量組分:如如: H2、CH4、CO、SO2、NH3、N2O、NO2、O3等。等。一、大氣的主要成分一、大氣的主要成分n90km以下大氣層，空氣密度隨高度增加而減小，大氣主以下大氣層，空氣密度隨高度增加而減小，大氣主要成分組成比例基本不變，故又稱其為要成分組成比例基本不變，故又

3、稱其為均勻?qū)泳鶆驅(qū)?。n近海平面干燥潔凈大氣組分的含量也稱為大氣組成的近海平面干燥潔凈大氣組分的含量也稱為大氣組成的“本底值本底值” ，除去水蒸氣和雜質(zhì)外，其組成如下表：，除去水蒸氣和雜質(zhì)外，其組成如下表：海平面干燥潔凈大氣組成海平面干燥潔凈大氣組成組分重要性濃度組分重要性濃度N2主要78.08N2O痕量2.5 10-5O220.95CO1 10-5Ar次要0.93O32 10-6CO20.033NH31 10-6He痕量1.8210-3NO21 10-7CH41.310-5SO22 10-8Kr1.210-5Xe8.7 10-5H2510-5二、大氣層的結(jié)構(gòu)二、大氣層的結(jié)構(gòu)n由于地球的旋轉(zhuǎn)作用

4、，以及由于地球的旋轉(zhuǎn)作用，以及距離地面不同高度的各層次大距離地面不同高度的各層次大氣對(duì)太陽(yáng)輻射吸收程度上的差氣對(duì)太陽(yáng)輻射吸收程度上的差異，使得描述大氣狀態(tài)的溫度、異，使得描述大氣狀態(tài)的溫度、密度等氣象要素在垂直方向上密度等氣象要素在垂直方向上呈不均勻分布。呈不均勻分布。n人們把靜大氣的溫度和密度人們把靜大氣的溫度和密度在垂直方向上的分布稱為大氣在垂直方向上的分布稱為大氣溫度層結(jié)和大氣密度層結(jié)。溫度層結(jié)和大氣密度層結(jié)。n大氣是指包圍在地球表面并隨著地球旋轉(zhuǎn)的空氣層。也大氣是指包圍在地球表面并隨著地球旋轉(zhuǎn)的空氣層。也稱為大氣圈或大氣層。大氣是地球上一切生命賴以生存稱為大氣圈或大氣層。大氣是地球上一

5、切生命賴以生存的氣體環(huán)境。的氣體環(huán)境。n大氣層的重要性還在于：（大氣層的重要性還在于：（1）吸收了來(lái)自太陽(yáng)和宇宙）吸收了來(lái)自太陽(yáng)和宇宙空間的大部分高能宇宙射線和紫外輻射，是地球生命的空間的大部分高能宇宙射線和紫外輻射，是地球生命的保護(hù)傘；（保護(hù)傘；（2）是地球維持熱量平衡的基礎(chǔ)，為生物生）是地球維持熱量平衡的基礎(chǔ)，為生物生存創(chuàng)造了一個(gè)適宜的溫度環(huán)境。存創(chuàng)造了一個(gè)適宜的溫度環(huán)境。n由于大氣的化學(xué)成分和物理性質(zhì)（溫度、壓力、電離狀由于大氣的化學(xué)成分和物理性質(zhì)（溫度、壓力、電離狀態(tài)等）在垂直方向上有顯著的差異，大氣層可以分為若態(tài)等）在垂直方向上有顯著的差異，大氣層可以分為若干層次。干層次。幾點(diǎn)說(shuō)明幾

6、點(diǎn)說(shuō)明:n 地表大氣平均壓力地表大氣平均壓力1atm，相當(dāng)于，相當(dāng)于1cm2地表承受的空氣柱質(zhì)量地表承受的空氣柱質(zhì)量1034g；大氣質(zhì)量隨高度呈不均勻分布，主大氣質(zhì)量隨高度呈不均勻分布，主要集中在下部。要集中在下部。n 大氣層沒(méi)有明確的邊界，在北極，大氣層沒(méi)有明確的邊界，在北極，800km的高空仍少量空氣存在。一的高空仍少量空氣存在。一般認(rèn)為大氣層的厚度約般認(rèn)為大氣層的厚度約1000km，其其質(zhì)量的質(zhì)量的75%存在于存在于10km以下；以下；99%在在30km以下；以下；100km以上空氣質(zhì)量以上空氣質(zhì)量?jī)H占大氣總質(zhì)量的百萬(wàn)分之一。僅占大氣總質(zhì)量的百萬(wàn)分之一。幾點(diǎn)說(shuō)明幾點(diǎn)說(shuō)明: 對(duì)流層對(duì)流層

7、對(duì)流層是大氣的最低層，其厚度隨緯度和季對(duì)流層是大氣的最低層，其厚度隨緯度和季節(jié)而變化。在赤道附近為節(jié)而變化。在赤道附近為1618km，在中緯度在中緯度地區(qū)為地區(qū)為1012km，兩極附近為兩極附近為89km。夏季較夏季較厚，冬季較薄。厚，冬季較薄。 n 1962年年WHO根據(jù)大氣溫度隨高度垂直變化的根據(jù)大氣溫度隨高度垂直變化的特征，將大氣分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱特征，將大氣分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱成層和逸散層。成層和逸散層。n 對(duì)流層的特點(diǎn)對(duì)流層的特點(diǎn)： （1）氣溫隨高度升高而降低，稱為大氣垂直遞減率，通氣溫隨高度升高而降低，稱為大氣垂直遞減率，通式如下；式如下；大約每上升大約每上升

8、100m，溫度降溫度降0.6。（2）空氣密度大。對(duì)流層平均厚度為）空氣密度大。對(duì)流層平均厚度為1012km，僅是大氣僅是大氣層厚度的層厚度的1%，但是大氣總質(zhì)量的，但是大氣總質(zhì)量的3/4以上和幾乎所有水汽以上和幾乎所有水汽集中在此層。集中在此層。（3）天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。）天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。n 平流層的特點(diǎn)：平流層的特點(diǎn)：（1）空氣沒(méi)有對(duì)流運(yùn)動(dòng)，平流運(yùn)動(dòng)占顯著優(yōu)勢(shì)。）空氣沒(méi)有對(duì)流運(yùn)動(dòng)，平流運(yùn)動(dòng)占顯著優(yōu)勢(shì)。（2）空氣比下層）空氣比下層 稀薄得多，水汽、塵埃的含量甚微，很少稀薄得多，水汽、塵埃的含量甚微，很少出現(xiàn)天氣現(xiàn)象，透明度高。出現(xiàn)天氣現(xiàn)象，透明度高。（3）在高約）在高約1535km范圍內(nèi)，有厚

9、約范圍內(nèi)，有厚約20km的一層臭氧層，的一層臭氧層，因?yàn)槌粞蹙哂形仗?yáng)短波紫外線的能力，并將吸收的太陽(yáng)因?yàn)槌粞蹙哂形仗?yáng)短波紫外線的能力，并將吸收的太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為分子內(nèi)能，故平流層的溫度隨高度而升高，也防輻射轉(zhuǎn)化為分子內(nèi)能，故平流層的溫度隨高度而升高，也防止了地球生命遭受高能輻射的傷害。止了地球生命遭受高能輻射的傷害。平流層平流層n 從對(duì)流層頂?shù)郊s從對(duì)流層頂?shù)郊s50km的大氣層為平流層。平流層下層，的大氣層為平流層。平流層下層，即即3035km以下，溫度隨高度變化較小，氣溫趨于穩(wěn)定，又以下，溫度隨高度變化較小，氣溫趨于穩(wěn)定，又稱為同溫層。稱為同溫層。3035km以上，溫度隨高度升高而升高。

10、以上，溫度隨高度升高而升高。n從平流層頂?shù)綇钠搅鲗禹數(shù)?0km高度稱為中間層，中間層高度稱為中間層，中間層空氣更為稀薄，無(wú)水分；空氣更為稀薄，無(wú)水分；n中間層的溫度隨高度增加而降低，在中間層中間層的溫度隨高度增加而降低，在中間層頂，氣溫達(dá)到極低值（約頂，氣溫達(dá)到極低值（約 -100）；）；n在約在約60km的高空，受到陽(yáng)光照射的中間層的的高空，受到陽(yáng)光照射的中間層的 大氣分子開(kāi)始電離，所以在大氣分子開(kāi)始電離，所以在6080km之間是之間是均質(zhì)層轉(zhuǎn)向非均質(zhì)層的過(guò)渡層。均質(zhì)層轉(zhuǎn)向非均質(zhì)層的過(guò)渡層。中間層中間層n 從從80km到約到約500km稱為熱層或電離層。這一層溫度隨高稱為熱層或電離層。這一層

11、溫度隨高度增加而迅速增加。據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)，在度增加而迅速增加。據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)，在300km以上，氣溫達(dá)到以上，氣溫達(dá)到1000C以上。以上。n 該層大氣分子比中間層更加稀薄，受到宇宙射線和陽(yáng)光紫該層大氣分子比中間層更加稀薄，受到宇宙射線和陽(yáng)光紫外線的作用，大部分空氣分子都電離成離子和自由電子，外線的作用，大部分空氣分子都電離成離子和自由電子，所以又稱為所以又稱為電離層電離層。由于電離層能夠反射無(wú)線電波，人類(lèi)。由于電離層能夠反射無(wú)線電波，人類(lèi)可以利用它進(jìn)行遠(yuǎn)距離無(wú)線電通訊。可以利用它進(jìn)行遠(yuǎn)距離無(wú)線電通訊。n 熱層內(nèi)溫度很高，晝夜變化很大，熱層下部有少量的水分熱層內(nèi)溫度很高，晝夜變化很大，熱層下部有少量的

12、水分存在，因此偶爾會(huì)出現(xiàn)銀白并微帶青色的夜光云。存在，因此偶爾會(huì)出現(xiàn)銀白并微帶青色的夜光云。熱（成）層熱（成）層n熱層以上的大氣層稱為熱層以上的大氣層稱為逃逸層逃逸層。大部分分子發(fā)生電離，。大部分分子發(fā)生電離，質(zhì)子的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中性氫原子的含量。質(zhì)子的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中性氫原子的含量。n逃逸層空氣極為稀薄，密度幾乎與太空相同，故又常稱逃逸層空氣極為稀薄，密度幾乎與太空相同，故又常稱為為外大氣層外大氣層；空氣受地心引力極小，氣體及微?？蓮倪@；空氣受地心引力極小，氣體及微?？蓮倪@層飛出地球重力場(chǎng)進(jìn)入太空。層飛出地球重力場(chǎng)進(jìn)入太空。n逃逸層的上界在哪里還沒(méi)有統(tǒng)一，實(shí)際上地球大氣與星逃逸層的上界在哪里還沒(méi)

13、有統(tǒng)一，實(shí)際上地球大氣與星際空間并沒(méi)有截然的界限。逃逸層的溫度隨高度增加而際空間并沒(méi)有截然的界限。逃逸層的溫度隨高度增加而略有增加。略有增加。逃逸層逃逸層氣壓和溫度隨高度的變化氣壓和溫度隨高度的變化大氣壓力隨海拔高度變化可用下面的公式描述：大氣壓力隨海拔高度變化可用下面的公式描述： Ph= Po e -Mgh/RTP Ph h: :高度高度h h時(shí)的大氣壓力；時(shí)的大氣壓力； P Po o地面大氣壓力；地面大氣壓力；g g：重力加速度（：重力加速度（981cm/s981cm/s2 2）; T:; T:海平面絕對(duì)溫度（海平面絕對(duì)溫度（k k）；）；R:R:氣體常數(shù)（氣體常數(shù)（8.3148.3141

14、0107 7爾格爾格/molK/molK）; h; h：海拔高度（：海拔高度（cmcm）; ;M:M:空氣的平均摩爾質(zhì)量（空氣的平均摩爾質(zhì)量（28.97g/mol28.97g/mol）上述方程兩邊取對(duì)數(shù)：上述方程兩邊取對(duì)數(shù)：地面大氣壓力地面大氣壓力Po=1大氣壓力大氣壓力大氣壓力總是隨著海拔大氣壓力總是隨著海拔高度的增加而減小高度的增加而減小三、大氣中的主要污染物三、大氣中的主要污染物n當(dāng)大氣中某種物質(zhì)的含量超過(guò)了正常水平而對(duì)人類(lèi)和生當(dāng)大氣中某種物質(zhì)的含量超過(guò)了正常水平而對(duì)人類(lèi)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響時(shí)就構(gòu)成了大氣污染物態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響時(shí)就構(gòu)成了大氣污染物n一次污染物是指直接從污染源排放的污染

15、物質(zhì)；如一次污染物是指直接從污染源排放的污染物質(zhì)；如CO、SO2、NO等。等。n二次污染物是指由一次污染物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成的污染物二次污染物是指由一次污染物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成的污染物質(zhì)；如臭氧（質(zhì)；如臭氧（O3）、硫酸鹽顆粒物等。）、硫酸鹽顆粒物等。大氣污染物按照化學(xué)組成還可以分為：大氣污染物按照化學(xué)組成還可以分為：n含硫化化物含硫化化物n含氮化化物含氮化化物n含碳化化物含碳化化物n含鹵素化化物含鹵素化化物n大氣中的含硫化化物主要包括：大氣中的含硫化化物主要包括： 氧硫化碳氧硫化碳(COS)、二硫化碳、二甲基硫、二硫化碳、二甲基硫(CH3)2S、硫化氫、硫化氫、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、亞硫酸鹽和硫

16、酸鹽等。二氧化硫、三氧化硫、硫酸、亞硫酸鹽和硫酸鹽等。（1）二氧化硫）二氧化硫I.SO2的危害：的危害： 刺激性氣體刺激性氣體,呼吸道危害；植物危害；酸雨呼吸道危害；植物危害；酸雨II.SO2的來(lái)源與消除：的來(lái)源與消除： SO2有有60來(lái)自煤的燃燒，來(lái)自煤的燃燒，30左右來(lái)自石油燃燒和煉制左右來(lái)自石油燃燒和煉制過(guò)程；有過(guò)程；有50%會(huì)轉(zhuǎn)化形成硫酸或硫酸根，另外會(huì)轉(zhuǎn)化形成硫酸或硫酸根，另外50%通過(guò)干通過(guò)干濕沉降從大氣中消除。濕沉降從大氣中消除。III.SO2的濃度特征：的濃度特征： 本底濃度一般在本底濃度一般在0.210L/m3之間，停留時(shí)間之間，停留時(shí)間2100）條件下氧化生）條件下氧化生成

17、成NOx。其機(jī)理為鏈反應(yīng)機(jī)制：。其機(jī)理為鏈反應(yīng)機(jī)制：（2）燃料燃燒過(guò)程中）燃料燃燒過(guò)程中NOx的形成機(jī)理的形成機(jī)理O2 O + O (極快極快)O + N2 NO + N (極快極快)N + O2 NO + O (極快極快)N + OH NO + H (極快極快)2NO + O2 2 NO2 (慢慢)（3）燃料燃燒過(guò)程中影響）燃料燃燒過(guò)程中影響NOx形成的因素形成的因素n燃燒溫度：燃燒燃燒溫度：燃燒溫度越高，形成的溫度越高，形成的NO的數(shù)量也越多。的數(shù)量也越多。n空燃比（質(zhì)量比）：空燃比（質(zhì)量比）：化學(xué)計(jì)量空燃比。化學(xué)計(jì)量空燃比。對(duì)于典型的汽油，其對(duì)于典型的汽油，其化學(xué)計(jì)量空燃比為化學(xué)計(jì)量空燃

18、比為14.6 。“富富”燃料；燃料；“貧貧”燃料燃料碳?xì)浠铮細(xì)浠?，CO和氮氧化物的排放量與空燃比的關(guān)系和氮氧化物的排放量與空燃比的關(guān)系空燃比（4）NOx的環(huán)境濃度的環(huán)境濃度: NOx的環(huán)境背景濃度以北緯的環(huán)境背景濃度以北緯65度到南緯度到南緯65度的陸地上空度的陸地上空最高最高NO為為210-9 NO2為為410-9（5）NOx的危害的危害nNO的生物化學(xué)活性和毒性都不如的生物化學(xué)活性和毒性都不如NO2 ，可與血紅，可與血紅蛋蛋 白結(jié)化，并減弱血液的輸氧能力白結(jié)化，并減弱血液的輸氧能力n高濃度高濃度NO2可使肺部受到損傷可使肺部受到損傷nNO2可使植物葉片受到破壞，影響植物光化作用。

19、可使植物葉片受到破壞，影響植物光化作用。nNOx是導(dǎo)致大氣光化學(xué)污染的重要污染物質(zhì)。是導(dǎo)致大氣光化學(xué)污染的重要污染物質(zhì)。3.含碳化化物含碳化化物 （1）一氧化碳）一氧化碳CO是一種毒性極強(qiáng)、無(wú)色、無(wú)味的氣體是一種毒性極強(qiáng)、無(wú)色、無(wú)味的氣體I. CO的人為來(lái)源：燃料不完全燃燒的人為來(lái)源：燃料不完全燃燒 ；CO氧化為氧化為CO2的速的速率極慢，率極慢，80是由汽車(chē)排放出來(lái)的，家庭爐灶、工業(yè)燃煤是由汽車(chē)排放出來(lái)的，家庭爐灶、工業(yè)燃煤鍋排放出來(lái)的，煤氣也排放大量的鍋排放出來(lái)的，煤氣也排放大量的CO。II.CO的天然來(lái)源：主要包括甲烷的轉(zhuǎn)化、海水中的天然來(lái)源：主要包括甲烷的轉(zhuǎn)化、海水中CO的的揮發(fā)、植物

20、的排放以及森林火災(zāi)和農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒。其揮發(fā)、植物的排放以及森林火災(zāi)和農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒。其中以甲烷的轉(zhuǎn)化最為重要。中以甲烷的轉(zhuǎn)化最為重要。n CH4經(jīng)經(jīng)HO自由基氧化可形成自由基氧化可形成CO，其反應(yīng)機(jī)制為，其反應(yīng)機(jī)制為：CH4 + HO CH3 + H2OCH3 + O2 HCHO + HO ； HCHO + hv CO + H2 IIIIIICOCO的去除的去除土壤吸收：細(xì)菌能將土壤吸收：細(xì)菌能將COCO代謝為代謝為COCO2 2和和CHCH4 4與與HOHO自由基的反應(yīng)，該途徑可去除大氣中約自由基的反應(yīng)，該途徑可去除大氣中約50%50%的的COCOIV.COIV.CO的停留時(shí)間及濃度分布：約

21、的停留時(shí)間及濃度分布：約0.40.4年年V.COV.CO的危害：使人體缺氧窒息；參與光化學(xué)煙霧反應(yīng)，適量的危害：使人體缺氧窒息；參與光化學(xué)煙霧反應(yīng)，適量COCO存在可以促進(jìn)存在可以促進(jìn)NONO向向NONO2 2的轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)臭氧的積累。的轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)臭氧的積累。 n污染空氣中的污染空氣中的CO也可以導(dǎo)致臭氧的積累：也可以導(dǎo)致臭氧的積累： CO + 2O2 CO2 + O3nCO本身也是一種溫室氣體，可以導(dǎo)致溫室效應(yīng)；大氣本身也是一種溫室氣體，可以導(dǎo)致溫室效應(yīng)；大氣中中CO的增加，將導(dǎo)致大氣中的增加，將導(dǎo)致大氣中HO自由基減少，這使得自由基減少，這使得可與可與HO自由基反應(yīng)的物種如甲烷得以積

22、聚。自由基反應(yīng)的物種如甲烷得以積聚。 甲烷是一種溫室氣體，可吸收太陽(yáng)光譜的紅外部分。甲烷是一種溫室氣體，可吸收太陽(yáng)光譜的紅外部分。因此，一氧化碳還可以通過(guò)消耗因此，一氧化碳還可以通過(guò)消耗HO自由基使甲烷積累自由基使甲烷積累而間接的導(dǎo)致溫室效應(yīng)的發(fā)生。而間接的導(dǎo)致溫室效應(yīng)的發(fā)生。nCO2是一種無(wú)毒、無(wú)味的氣體，對(duì)人體沒(méi)有顯著的危害是一種無(wú)毒、無(wú)味的氣體，對(duì)人體沒(méi)有顯著的危害作用；大氣中重要的溫室氣體。作用；大氣中重要的溫室氣體。I.CO2的來(lái)源：大氣中的來(lái)源：大氣中CO2的來(lái)源也包括人為來(lái)源和天然來(lái)的來(lái)源也包括人為來(lái)源和天然來(lái)源兩種。源兩種。nCO2的人為來(lái)源主要是來(lái)自于礦物燃料的燃燒過(guò)程。的人

23、為來(lái)源主要是來(lái)自于礦物燃料的燃燒過(guò)程。nCO2的天然來(lái)源主要包括：海洋脫氣、甲烷轉(zhuǎn)化、動(dòng)植的天然來(lái)源主要包括：海洋脫氣、甲烷轉(zhuǎn)化、動(dòng)植物呼吸和腐敗作用以及燃燒作用。物呼吸和腐敗作用以及燃燒作用。（2）二氧化碳（自學(xué)）二氧化碳（自學(xué)）n 人類(lèi)的許多活動(dòng)都直接將大量的人類(lèi)的許多活動(dòng)都直接將大量的CO2排放到大氣中；排放到大氣中；同時(shí)，由于人類(lèi)大量砍伐森林、毀滅草原，使地球表面同時(shí)，由于人類(lèi)大量砍伐森林、毀滅草原，使地球表面的植被日趨減少，以致減少了整個(gè)植物界從大氣中吸收的植被日趨減少，以致減少了整個(gè)植物界從大氣中吸收CO2的數(shù)量。的數(shù)量。II. CO2的環(huán)境濃度的環(huán)境濃度過(guò)去過(guò)去250年大氣年大氣

24、CO2體積分?jǐn)?shù)的變化體積分?jǐn)?shù)的變化n陸地植被具有吸收和釋放陸地植被具有吸收和釋放CO2的雙重作用，一方面表現(xiàn)的雙重作用，一方面表現(xiàn)為通過(guò)熱帶雨林地區(qū)土地利用方式的改變向大氣釋放為通過(guò)熱帶雨林地區(qū)土地利用方式的改變向大氣釋放CO2，加速全球溫暖化的進(jìn)程；另一方面，北半球的植，加速全球溫暖化的進(jìn)程；另一方面，北半球的植被，尤其是溫帶林和北方森林通過(guò)被，尤其是溫帶林和北方森林通過(guò)CO2施肥效應(yīng)吸收大施肥效應(yīng)吸收大氣中的氣中的CO2，從而減緩全球溫暖化的進(jìn)程，這兩方面的，從而減緩全球溫暖化的進(jìn)程，這兩方面的平衡決定著全球植被，尤其是森林對(duì)大氣平衡決定著全球植被，尤其是森林對(duì)大氣CO2濃度變化濃度變化的

25、貢獻(xiàn)。的貢獻(xiàn)。n除了植被的作用外，大氣除了植被的作用外，大氣海洋之間的海洋之間的CO2交換量的交換量的變化也能對(duì)大氣變化也能對(duì)大氣CO2濃度的季節(jié)變化產(chǎn)生一定的影響。濃度的季節(jié)變化產(chǎn)生一定的影響。n溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)：CO2分子對(duì)分子對(duì)可見(jiàn)光幾乎完全透過(guò)，可見(jiàn)光幾乎完全透過(guò)，對(duì)紅外熱輻射，特別是對(duì)紅外熱輻射，特別是波長(zhǎng)在波長(zhǎng)在1218m范圍范圍內(nèi)的紅外熱輻射，則是內(nèi)的紅外熱輻射，則是很強(qiáng)的吸收體，因此低很強(qiáng)的吸收體，因此低層大氣中的層大氣中的CO2能夠有能夠有效地吸收地面發(fā)射的長(zhǎng)效地吸收地面發(fā)射的長(zhǎng)波輻射，造成溫室效應(yīng)，波輻射，造成溫室效應(yīng)，使近地面大氣變曖。使近地面大氣變曖。III.CO2的

26、危害的危害n碳?xì)浠锸谴髿庵械闹匾廴疚?。碳?xì)浠锸谴髿庵械闹匾廴疚?。n大氣中以氣態(tài)存在的碳?xì)浠锏奶荚訑?shù)主要在大氣中以氣態(tài)存在的碳?xì)浠锏奶荚訑?shù)主要在1至至10之間，包括可揮發(fā)性的所有烴類(lèi)。它們是形成光化之間，包括可揮發(fā)性的所有烴類(lèi)。它們是形成光化學(xué)煙霧的主要參與者。其他碳?xì)浠锎蟛糠忠詺馊軐W(xué)煙霧的主要參與者。其他碳?xì)浠锎蟛糠忠詺馊苣z形式存在于大氣中。膠形式存在于大氣中。n烷烴；烯烴；芳香烴烷烴；烯烴；芳香烴n人們常常根據(jù)烴類(lèi)化化物在光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中活性的人們常常根據(jù)烴類(lèi)化化物在光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中活性的大小，把烴類(lèi)化化物區(qū)分為甲烷（大小，把烴類(lèi)化化物區(qū)分為甲烷（CH4）和非

27、甲烷烴）和非甲烷烴（NMHC）兩類(lèi)。）兩類(lèi)。（3）碳?xì)浠铮ǎ┨細(xì)浠铮℉C ）I.甲烷甲烷n甲烷是無(wú)色氣體、性質(zhì)穩(wěn)定。它在大氣中的濃度僅次于甲烷是無(wú)色氣體、性質(zhì)穩(wěn)定。它在大氣中的濃度僅次于二氧化碳，大氣中的碳?xì)浠镉卸趸?，大氣中的碳?xì)浠镉?085%是甲烷。是甲烷。n甲烷是一種重要的溫室氣體，可以吸收波長(zhǎng)為甲烷是一種重要的溫室氣體，可以吸收波長(zhǎng)為7.7m的的紅外輻射，將輻射轉(zhuǎn)化為熱量，影響地表溫度。每個(gè)紅外輻射，將輻射轉(zhuǎn)化為熱量，影響地表溫度。每個(gè)CH4分子導(dǎo)致溫室效應(yīng)的能力比分子導(dǎo)致溫室效應(yīng)的能力比CO2分子大分子大20倍；而且，倍；而且，目前甲烷以每年目前甲烷以每年1%的速率

28、增加，增加速度之快在其他的速率增加，增加速度之快在其他溫室氣體中是少見(jiàn)的。溫室氣體中是少見(jiàn)的。（a）大氣中）大氣中CH4的來(lái)源的來(lái)源甲烷的主要排放源（甲烷的主要排放源（IPCC，1995）既可以由天既可以由天然來(lái)源產(chǎn)生，然來(lái)源產(chǎn)生，也可以由人也可以由人為來(lái)源產(chǎn)生為來(lái)源產(chǎn)生n產(chǎn)生甲烷的機(jī)制都是厭氧細(xì)菌的發(fā)酵過(guò)程，這時(shí)，有機(jī)產(chǎn)生甲烷的機(jī)制都是厭氧細(xì)菌的發(fā)酵過(guò)程，這時(shí)，有機(jī)物發(fā)生了厭氧分解：該過(guò)程可發(fā)生在沼澤、泥塘、濕凍物發(fā)生了厭氧分解：該過(guò)程可發(fā)生在沼澤、泥塘、濕凍土帶和水稻田底部等環(huán)境；土帶和水稻田底部等環(huán)境；n反芻動(dòng)物以及螞蟻等的呼吸過(guò)程也可產(chǎn)生甲烷；反芻動(dòng)物以及螞蟻等的呼吸過(guò)程也可產(chǎn)生甲烷；

29、n我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，稻田面積約占全球稻田面積的我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，稻田面積約占全球稻田面積的1/3。因而稻田為我國(guó)大氣中甲烷的最大的排放源。因而稻田為我國(guó)大氣中甲烷的最大的排放源。稻田排放甲烷受氣溫、土稻田排放甲烷受氣溫、土壤性質(zhì)、組成、耕作方式壤性質(zhì)、組成、耕作方式多種因素影響等；水稻不多種因素影響等；水稻不同的生長(zhǎng)期，甲烷排放能同的生長(zhǎng)期，甲烷排放能力也不同。力也不同。中國(guó)主要的甲烷排放源（中國(guó)主要的甲烷排放源（1988）n 甲烷在大氣中主要是通過(guò)與甲烷在大氣中主要是通過(guò)與HO自由基反應(yīng)被消除：自由基反應(yīng)被消除：n使得使得CH4在大氣中的壽命約為在大氣中的壽命約為11年。年。n近近200

30、年來(lái)大氣中甲烷濃度的增加，年來(lái)大氣中甲烷濃度的增加，70是由于直接排是由于直接排放的結(jié)果，放的結(jié)果，30則是由于大氣中則是由于大氣中HO自由基濃度的下降自由基濃度的下降所造成的。所造成的。（b）大氣中）大氣中CH4的消除的消除（c）大氣中）大氣中CH4的濃度分布特征的濃度分布特征II.非甲烷烴非甲烷烴（NMHC）n全球大氣中非甲烷烴的來(lái)源包括煤、石油和植物等。非甲全球大氣中非甲烷烴的來(lái)源包括煤、石油和植物等。非甲烷烴的種類(lèi)很多，因來(lái)源而異。烷烴的種類(lèi)很多，因來(lái)源而異。n（a）天然來(lái)源產(chǎn)生的非甲烷烴）天然來(lái)源產(chǎn)生的非甲烷烴植被最重要，其他天然來(lái)源則包括微生物、森林火災(zāi)、動(dòng)植被最重要，其他天然來(lái)源

31、則包括微生物、森林火災(zāi)、動(dòng)物排泄物及火山噴發(fā)。物排泄物及火山噴發(fā)。乙烯、萜烯類(lèi)化化物約占非甲烷烴總量的乙烯、萜烯類(lèi)化化物約占非甲烷烴總量的65（b）非甲烷烴的人為來(lái)源）非甲烷烴的人為來(lái)源 汽油燃燒汽油燃燒 焚燒焚燒 溶劑蒸發(fā)溶劑蒸發(fā) 石油蒸發(fā)和運(yùn)輸損耗石油蒸發(fā)和運(yùn)輸損耗 廢物提煉廢物提煉 n 以上五種來(lái)源產(chǎn)生的非甲烷烴的數(shù)量約占碳?xì)浠陨衔宸N來(lái)源產(chǎn)生的非甲烷烴的數(shù)量約占碳?xì)浠?化物人化物人為來(lái)源的為來(lái)源的95.8。（c）非甲烷烴的去除途徑）非甲烷烴的去除途徑 n大氣中的非甲烷烴可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或轉(zhuǎn)化生成大氣中的非甲烷烴可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或轉(zhuǎn)化生成 有機(jī)氣溶有機(jī)氣溶膠而去除；主要的大氣化學(xué)反應(yīng)是與膠而

32、去除；主要的大氣化學(xué)反應(yīng)是與 HO自由基的反應(yīng)。自由基的反應(yīng)。4. 含鹵素化化物含鹵素化化物（1）簡(jiǎn)單的鹵代烴）簡(jiǎn)單的鹵代烴n如甲基氯如甲基氯(CH3Cl)、甲基溴、甲基溴(CH3Br和甲基碘和甲基碘(CH3I)，它，它們主要由天然過(guò)程產(chǎn)生，主要來(lái)自于海洋。們主要由天然過(guò)程產(chǎn)生，主要來(lái)自于海洋。nCH3Cl和和CH3Br壽命較長(zhǎng)，可以擴(kuò)散進(jìn)入平流層；而壽命較長(zhǎng)，可以擴(kuò)散進(jìn)入平流層；而CH3I在對(duì)流層大氣中，主要是在太陽(yáng)光作用下發(fā)生發(fā)生在對(duì)流層大氣中，主要是在太陽(yáng)光作用下發(fā)生發(fā)生光解，產(chǎn)生原子碘：光解，產(chǎn)生原子碘：該反應(yīng)使得該反應(yīng)使得CH3I在大氣中的壽命僅約在大氣中的壽命僅約8 天。天。n許多鹵代烴是重要的化學(xué)溶劑，也是有機(jī)化成工業(yè)的重許多鹵代烴是重要的化學(xué)溶劑，也是有機(jī)化成工業(yè)的重要的原料和中間體。三氯甲烷要的原料和中間體。三氯甲烷(CHCl3)、三氯乙烷、三氯乙烷(CH3CCl3)、四氯化碳、四氯化碳(CCl4)和氯乙烯和氯乙烯(C2H3Cl)等在生產(chǎn)等在生產(chǎn)和使用過(guò)程會(huì)揮發(fā)進(jìn)入大氣。是大氣的主要污染來(lái)源。和