大氣化學第一章ppt課件

1、： 實驗室模擬外場探測數(shù)學模擬與方式計算情景分析Global Change: Ozone Depletion全球變化：臭氧衰減 The Nobel Prize in Chemistry 2019: “for their work in atmospheric chemistry, particularly concerning the formation and decomposition of ozone2019年化學諾貝爾獎：年化學諾貝爾獎：“對他們在大氣化學的任對他們在大氣化學的任務，特別是臭氧的構成和衰減。

2、務，特別是臭氧的構成和衰減。Paul J CruzenMario J MolinaF. Sherwood RowlandThe 2019 Nobel Prize in Chemistry 2019年化學諾貝爾獎年化學諾貝爾獎“Have all made pioneering contributions to explaining how ozone is formed and decomposes through chemical processes in the atmosphere. Most importantly, they have shown how sensitive the o

3、zone layer is to the influence of anthropogenic emissions of certain compounds. The thin ozone layer has proved to be an Achilles heel that may be seriously injured by apparently moderate changes in the composition of the atmosphere. By explaining the chemical mechanisms that affect the thickness of

4、 the ozone layer, the three researchers have contributed to our salvation from a global environmental problem that could have catastrophic consequences.全部做了先驅奉獻，解釋了大氣臭氧是怎樣經(jīng)過化學過程而構成和分解的。全部做了先驅奉獻，解釋了大氣臭氧是怎樣經(jīng)過化學過程而構成和分解的。最重要的是，他們證明了臭氧層是如何地敏感以致影響某些化合物的以為排放。最重要的是，他們證明了臭氧層是如何地敏感以致影響某些化合物的以為排放。薄臭氧層已被證明是一個經(jīng)

5、過大氣明顯中等變化，會被嚴重損傷的關鍵。薄臭氧層已被證明是一個經(jīng)過大氣明顯中等變化，會被嚴重損傷的關鍵。經(jīng)過解釋影響臭氧層厚度的化學構成物，這三個研討人員對這個能夠會帶來災難性后果的全球環(huán)境問題經(jīng)過解釋影響臭氧層厚度的化學構成物，這三個研討人員對這個能夠會帶來災難性后果的全球環(huán)境問題的挽救做出了奉獻。的挽救做出了奉獻。熱分層熱分層對流層對流層平流層平流層中層中層熱層熱層外層散逸層外層散逸層1 1、大氣的分層構造、大氣的分層構造臭氧 吸收300平流層頂（+ ）（- ）平流層對流層對流層頂散逸層（+ ）（- ）（+ ）熱成層電離層中間層中間層頂200250絕對溫度（K ）5003000708050

6、6020409030040020010001030高 度 （ km ）高度（k m ）高度(km)每升高每升高100m，氣溫降低氣溫降低0.65 N2O2O2+NO+NeHeKrH2XeO3O3越往上氧、氦等氣體的原子態(tài)越多越往上氧、氦等氣體的原子態(tài)越多紫外線的劇烈照紫外線的劇烈照射，射，N2和和O2產(chǎn)產(chǎn)生不同程度的離生不同程度的離解解均勻層90km以下，主要層分的組成比利是不變的非均勻層N2、O2大量解離，相對分子量隨高度的添加而降低臭氧 吸收300平流層頂（+ ）（- ）平流層對流層對流層頂散逸層（+ ）（- ）（+ ）熱成層電離層中間層中間層頂200250絕對溫度（K ）50030007

7、080506020409030040020010001030高 度 （ km ）高度（k m ）非均勻層均勻層 大氣化學的研討范圍：對流層大氣化學的研討范圍：對流層+ +平流層平流層 大氣總質量：大氣總質量：5.135.131018kg1018kg，對流層占，對流層占82%82%。 主要成分為氮、氧、氬，三者之和為主要成分為氮、氧、氬，三者之和為99.96%99.96%，加上二氧，加上二氧化碳總量為化碳總量為99.995%99.995%。次要成分：惰性氣體，微量有毒氣體次要成分：惰性氣體，微量有毒氣體NONO、NO2NO2、SO2SO2、H2SH2S、COCO、O3O3，其環(huán)境背景值非常小普通

8、小于，其環(huán)境背景值非常小普通小于ppmppm級。級。2.形狀方程和組分濃度普通情況下，空氣看成是理想氣體： 單位體積空氣的摩爾濃度：*/aaPR T VR T M/aaaMa2.形狀方程和組分濃度n平均摩爾質量 Ma 與單一氣體的分子量Mi及摩爾數(shù) 的關系：/aiiiiiiiiMMm MPmVPm：氣體的混合比i當單個氣體與空氣有同樣的壓強，單一氣體組分占整個空氣體積的分數(shù)就被稱作氣體的混合比。2.形狀方程和組分濃度n混合比n質量濃度n摩爾濃度n數(shù)濃度例1.在常溫下T298K，p1013.25hPa)，空氣中NO2氣體的混合比為1ppbv，求其質量濃度。例2.求常溫下0.1ppt的OH自在基的

9、數(shù)濃度是多少？3.質量守恒、準穩(wěn)態(tài)分布和物種的生命時間n“盒子方式n定量關系：n源：化學反響生成的源和邊境輸入；n匯：干、濕去除，化學反響消逝的會和邊境上的輸入。 :d CSRdtSR總的源強總的清除速率。停留時間： =0=/d CSRdtS RCSCR準平衡假設定義一個重要的量，物種 C 的停留時間，也稱滯留時間或生命時間 。n準平衡假設不是沒有源的發(fā)射和去除，只是兩者的抵消；n停留時間：表征物種自源發(fā)射出來后，知道被去除掉，平均能在大氣中的停留時間。某種組分在大氣儲庫中存在的平均時間稱平均停留時間大氣組分停留時間壽命：某種大氣組分在大氣中的平均存留時間，稱為。計算為：=大氣中某組分的總質量

10、/(輸入速率或輸出速率)=Mi/(Fi或Ri)F=天然源+人為源R=干沉降速率+濕沉降速率+化學反響去除速率+向平流層保送速率計算出的平均存留時間越短，闡明該組分在大氣中的更新速度越快，這闡明該組分在大氣中越不穩(wěn)定，對外界變化的敏感性強。 大氣 地殼 海洋1.751015mol/a0.421015mol/a3.51015mol/a0.91015mol/a 191015mol/a21.61015mol/a0.721015mol1.71015mol 950001015mol解：F=(21.6+0.9) 1015mol/a=22.51015mol/a R=(19+3.5) 1015mol/a=22.

11、51015mol/a闡明，長期平衡情況下，大氣中水分的輸入和輸出相平衡。=M/F=0.721015mol/22.51015mol/a=0.032a=12d(12天大氣中的水分要進展一次更新)大氣的次要組分或微量濃度l大氣污染物大氣污染物222O21HhvOH大氣的主要成分：次要成分：元素的分異過程和分殼過程O2+hvO+O (波 長 243 nm)O+O2+MO3+M3O2+hv2O3O3+hvO2+O (210-290 nm)O3+O2O2臭氧層的構成，從而濾掉太陽輻射的紫外部分，植物移向水面，最后，出現(xiàn)于陸地，氧氣開場增多。大氣圈主要成分次要成分 CH4H2H2ON2H2SNH3ArN2N2O2H2OCO2O2H2O大氣圈主要成分次要成分 CH4H2H2ON2H2SNH3