教學(xué)第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件

第二章大氣環(huán)境化學(xué)(Atmosphere

EnvironmentalChemistry)第二章大氣環(huán)境化學(xué)(AtmosphereEnviron1本章重點(diǎn)（1）污染物在大氣中遷移過程；（2）光化學(xué)煙霧和硫酸型煙霧的形成過程和機(jī)理。本章重點(diǎn)（1）污染物在大氣中遷移過程；（2）光化學(xué)煙霧和硫酸2大氣環(huán)境化學(xué)1.研究對(duì)象：天然和人為活動(dòng)產(chǎn)生的大氣中重要的活性物質(zhì)，包括大氣、降水中的?；钚允侵福孩儆蟹磻?yīng)性；②無反應(yīng)性，但對(duì)生物有害，如SOx、NOx、O3、PAN等。2.研究范圍：對(duì)流層和平流層，<50~55km；上層大氣稀薄，影響小，劃歸高空大氣物理。3.研究空間尺度：大、中、小尺度，化學(xué)反應(yīng)與輸送過程相聯(lián)系，全球、區(qū)域、局部。4.主要特點(diǎn)：與光化學(xué)密切相關(guān)，光輻射異相反應(yīng)，氣體≒粒子化學(xué)過程主要是動(dòng)力學(xué)問題，非熱力學(xué)平衡問題應(yīng)用微量和痕量分析技術(shù)氣象學(xué)、大氣物理相關(guān)聯(lián)大氣環(huán)境化學(xué)1.研究對(duì)象：天然和人為活動(dòng)產(chǎn)生的大氣中重要的3大氣是指包圍在地球表面并隨著地球旋轉(zhuǎn)的空氣層。大氣也稱為大氣圈或大氣層。大氣是地球上一切生命賴以生存的氣體環(huán)境。大氣層的重要性還在于：（1）它吸收了來自太陽和宇宙空間的大部分高能宇宙射線和紫外輻射，是地球生命的保護(hù)傘；（2）大氣也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。地表大氣平均壓力1個(gè)大氣壓，相當(dāng)于1cm2地表上承受的空氣柱的質(zhì)量為1034g。地球總表面積為5.1108km2。大氣質(zhì)量隨高度的分布極不均勻，主要集中在下部。大氣層沒有明確的邊界，但從北極光的最高發(fā)光點(diǎn)推算，離地面800km的高空還有少量空氣存在。所以，一般稱大氣層的厚度為1000km，但其75%的質(zhì)量只在10km以下的范圍內(nèi)，99%在30km以下，高度100km以上，空氣質(zhì)量?jī)H是整個(gè)大氣圈質(zhì)量的百萬分之一。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，大氣層可以分為若干層次。大氣是指包圍在地球表面并隨著地球旋轉(zhuǎn)的空氣層。大氣也稱為大氣4根據(jù)大氣的溫度層結(jié)、密度層結(jié)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，大氣可分為:（lonosphere）逸散層熱層（thermsphere）中間層（mesosphere)平流層（stratosphere）對(duì)流層(troposphere)根據(jù)大氣的溫度層結(jié)、密度層結(jié)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，大氣可分為:5第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件61962年WHO正式通過下述分層系統(tǒng)，即根據(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、熱成層和逸散層。對(duì)流層（troposphere）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16~18km，在中緯度地區(qū)為10~12km，兩極附近為8~9km。夏季較厚，冬季較薄。對(duì)流層的特點(diǎn)是：（1）氣溫隨高度升高而降低，大約每上升100m，溫度降0.6℃。（2）空氣密度大。對(duì)流層平均厚度為10~12km，僅是大氣層厚度的1%，但是大氣總質(zhì)量的3/4以上和幾乎所有水汽集中在此層。（3）天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。在對(duì)流層中，因受地表的影響不同，又可分為兩層。在1~2km以下，受地表的機(jī)械、熱力作用強(qiáng)烈，通稱摩擦層，或邊界層，也稱為低層大氣，排入大氣的污染物絕大部分活動(dòng)在這一層。在1~2km以上，受地表影響變小，稱為自由大氣層，主要天氣過程如雨、雪、雹的形成均出現(xiàn)在此層。1962年WHO正式通過下述分層系統(tǒng)，即根據(jù)大氣溫度隨高度垂7平流層（stratosphere）從對(duì)流層頂?shù)郊s50km的大氣層為平流層。在平流層下層，即30~35km以下，溫度隨高度降低變化較小，氣溫趨于穩(wěn)定，所以又稱為同溫層。在30~35km以上，溫度隨高度升高而升高。平流層的特點(diǎn)：（1）空氣沒有對(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。（3）在高約15~35km范圍內(nèi)，有厚約20km的一層臭氧層，因?yàn)槌粞蹙哂形仗柖滩ㄗ贤饩€（UV-B、UV-C）的能力，臭氧吸收太陽輻射轉(zhuǎn)化為分子內(nèi)能，故使平流層的溫度隨高度升高，也防止了地球生命遭受高能輻射的傷害。中間層從平流層頂?shù)?0km高度稱為中間層。這一層空氣更為稀薄，無水分，溫度隨高度增加而降低。在中間層頂，氣溫達(dá)到極低值（約-100°C）。在約60km的高空，受到陽光照射的大氣分子開始電離，所以在60~80km之間是均質(zhì)層轉(zhuǎn)向非均質(zhì)層的過渡層。平流層（stratosphere）8熱（成）層從80km到約500km稱為熱層或電離層。這一層溫度隨高度增加而迅速增加。據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)。在300km以上，氣溫達(dá)到1000°C以上。在熱成層大氣分子比中間層更加稀薄，受到宇宙射線和陽光紫外線的作用下，大部分空氣分子都電離成離子和自由電子，所以此層又稱為電離層。由于電離層能夠反射無線電波，人類可以利用它進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線電通訊。內(nèi)層溫度很高，晝夜變化很大。熱層下部有少量的水分存在，因此偶爾會(huì)出現(xiàn)銀白并微帶青色的夜光云。逸散層熱層以上的大氣層稱為逃逸層。這層空氣在太陽紫外線和宇宙射線的作用下，大部分分子發(fā)生電離，使質(zhì)子的含量大大超過中性氫原子的含量。逃逸層空氣極為稀薄，密度幾乎與太空密度相同，故又常稱為外大氣層。由于該層的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。逃逸層是地球大氣的最外層，該層的上界在哪里還沒有統(tǒng)一。實(shí)際上地球大氣與星際空間并沒有截然的界限。逃逸層的溫度隨高度增加而略有增加。

熱（成）層9總量：5.14×1018kg，主要成分氮、氧、氬三者之和為99.96%，加上二氧化碳為99.995%。次要成分主要是惰性氣體，還有微量的有毒氣體（NO、NO2、CO、O3、SO2、H2S）。這些有毒氣體的天然本底值一般小于ppm數(shù)量級(jí)，一旦遭到人為活動(dòng)破壞，將對(duì)人類和生物圈造成災(zāi)難性的生態(tài)后果。海平面干潔空氣組成 在90km以下的大氣層中，空氣密度隨高度的增加而減小，但是大氣中主要成分的組成比例幾乎是不變的，因此這層大氣稱為均勻?qū)印８蓾嵈髿庵浮案稍餄崈舻目諝狻?，可用近海平面潔凈的大氣組分的含量來表示，也可稱為大氣組成的“本底值”，干潔大氣的平均分子量接近一常數(shù)。除去水蒸氣和雜質(zhì)外，這層“干潔大氣”的組成如下表：總量：5.14×1018kg，主要成分氮、氧、氬三者之和為910第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件11盒子模式：視大氣圈為盒子，是各種大氣組分的儲(chǔ)庫，F(xiàn)i=Ri，Mi恒定。例：大氣中MH2O=7.2×1014mol FH2O=(2.16×1016+0.9×1015)=2.25×1016mol/y RH2O=(1.9×1016+3.5×1015)=2.25×1016mol/y大氣盒子模式環(huán)境水的盒子模式盒子模式：視大氣圈為盒子，是各種大氣組分的儲(chǔ)庫，F(xiàn)i=Ri，12氣體循環(huán)：大氣組分通過大氣圈與其它圈層發(fā)生的物理、化學(xué)、生物過程進(jìn)行物質(zhì)交換、轉(zhuǎn)換。源（source）大氣組分產(chǎn)生的途徑和過程。天然源（naturalsource）

由自然界發(fā)生的物理、化學(xué)、生物過程向大氣輸送物質(zhì)，包括：揚(yáng)塵（地面土石風(fēng)化，大氣顆粒物來源）火山（H2S、SO2、COS、HCl、HF、顆粒物SPM，可傳送到平流層）森林草原火災(zāi)（CO、CO2、SOx、NOx、VOC、SPM）海水濺沫（海洋SPM）、植物排放（萜烯→O3）人為源（anthropogenicsource）

人類生活、生產(chǎn)活動(dòng)向大氣輸送污染物，包括：工業(yè)排放源（煙、塵、SOx、NOx、CO、CO2、鹵化物、VOC、以燃料燃燒為重）交通運(yùn)輸排放源生活排放源（取暖、爐灶、影響不低于甚至超過工業(yè)大鍋爐）農(nóng)業(yè)排放源氣體循環(huán)：大氣組分通過大氣圈與其它圈層發(fā)生的物理、化學(xué)、生物13匯（sink）

大氣組分從大氣中去除的途徑和過程，包括：（a）降水濕去除（b）大氣中化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為其它氣體或微粒（c）地表物質(zhì)吸收或反應(yīng)去除（d）向平流層輸送顆粒物的匯包括（a）降水濕沉降（wetdepoosition）雨除（rainout，發(fā)生在云層當(dāng)中，被去除物參與成云）、沖刷（washout，發(fā)生在云層下，被去除物被雨水帶下）（b）干沉降（drydeposition）（c）與地表物質(zhì)碰撞干去除

儲(chǔ)庫（reservoir）：氣體和微粒在大氣中的留存（形式）。停留時(shí)間（t）：某種組分在大氣儲(chǔ)庫中存在的平均時(shí)間稱為平均停留時(shí)間或停留時(shí)間。匯（sink）大氣組分從大氣中去除的途徑和過程，包括：14源強(qiáng)Fi=天然源排放速率+人為源排放速率=源速率匯強(qiáng)Ri=干沉降速率+濕沉降速率+化學(xué)反應(yīng)去除速率+向平流層輸入速率=匯速率源強(qiáng)Fi=天然源排放速率+人為源排放速率=源速率15例1CH4在對(duì)流層平均濃度c=1.55ppm，不隨時(shí)間變化，則FCH4=RCH4=1.5×1014mol/y，求得停留時(shí)間為（3/4指對(duì)流層占總大氣圈質(zhì)量的比例，16為分子量）例1CH4在對(duì)流層平均濃度c=1.55ppm，不隨時(shí)間變化16例2全球?qū)α鲗忧鍧嵈髿庵锌偭虻钠骄鶟舛萩=1ppb，F(xiàn)s=Rs=200Tg/y（1Tg=1012g），求得結(jié)論：大氣中S更替時(shí)間短，對(duì)Fi和Ri變化敏感。例2全球?qū)α鲗忧鍧嵈髿庵锌偭虻钠骄鶟舛萩=1ppb，F(xiàn)s=17準(zhǔn)永久性氣體（非循環(huán)性氣體）可變化組分強(qiáng)可變組分（SPM包括海鹽、土壤、有機(jī)來源）半球混勻1~2month，全球混勻1~2y；因此ti超過2年的，由于大氣運(yùn)動(dòng)而混勻。 準(zhǔn)永久性氣體（非循環(huán)性氣體）可變化組分強(qiáng)可變組分（SPM包括18二、基本氣象要素

氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)、云量1、氣溫一般氣象中采用的氣溫是指離地面1.5m高度處百葉箱中觀測(cè)到的空氣溫度。大氣預(yù)測(cè)模型中使用的氣溫一般也是指該溫度。氣溫在水平方向的差異導(dǎo)致氣流水平方向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，形成風(fēng)，能夠稀釋和遷移污染物氣溫在垂直方向的差異導(dǎo)致氣流的上下強(qiáng)烈對(duì)流，有利于形成降水，能夠沖刷污染物。二、基本氣象要素氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)、云量1、氣溫192、氣壓:初始狀態(tài)：地面處高度0：壓強(qiáng)p1=ρgz高度增加△z,則高度△z處：壓強(qiáng)p2=ρg(z-△z)所以，得到：P2-P1=△p=-ρg△z轉(zhuǎn)化為微分形式則：(1)（ρ密度g/m3，空氣=1.29g/L，g重力加速度9.8m/s2）。另外，氣象學(xué)上用比氣體常數(shù)來表示狀態(tài)方程，其推導(dǎo)過程為：pv=nRT=>(令)=>(2)2、氣壓:轉(zhuǎn)化為微分形式則：20其中R=8.314J．mol-1．K-1,M氣體摩爾質(zhì)量（空氣的摩爾體積為22.4l．mol-1，空氣密度=1.29g．l-1,所以M=22.4*1.29=28.869gmol-1）,所以R’=R/M=287J．kg-1．K-1。由（1）和（2）得到：==>=>=>=>（3）

可見只要知道溫度隨高度的分布函數(shù)形式，就可以推得氣壓隨高度的變化函數(shù)形式。其中R=8.314J．mol-1．K-1,M氣體摩爾質(zhì)量（空21

風(fēng)玫瑰圖（m/s）3、風(fēng)

水平方向的空氣運(yùn)動(dòng)，垂直方向則稱為對(duì)流或升降氣流。一般用風(fēng)向、風(fēng)速來表示風(fēng)的特征

風(fēng)向一般用16個(gè)方位表示，(ESWN)風(fēng)速是單位時(shí)間內(nèi)空氣在水平方向移動(dòng)的距離（m/s）一般風(fēng)速是地面以上10m處風(fēng)速儀觀測(cè)得到的平均值風(fēng)玫瑰圖（m/s）3、風(fēng)22第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件23第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件24第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件254、云大氣中水汽凝結(jié)的產(chǎn)物

一般用云量、云高來確定大氣穩(wěn)定度云高：云層底部距離地面的高度，高云（>5000m）中云（2500-5000m）低云（<2500m）云量：云遮蔽天空的成數(shù)。將可見天空分為10份，被云遮擋了幾份，云量就是幾。晴空無云，云量為0，烏云遮天，云量為10.4、云26三、氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率

1、氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)的絕熱過程?

空氣移動(dòng),高壓區(qū)→低壓，膨脹降溫，壓縮升溫。?

當(dāng)氣團(tuán)在水平方向運(yùn)動(dòng),非絕熱過程。?

當(dāng)氣團(tuán)作垂直升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，近似為絕熱過程。三、氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率1、氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)的絕熱過程27?

高溫暖氣團(tuán)傾向于從地表移動(dòng)到低壓的高處，氣團(tuán)絕熱膨脹并降溫。若沒有水汽凝結(jié)，冷卻速率為0.98℃/100m，稱為溫度的干絕熱遞減率（rd）。?

然而，一般氣團(tuán)中都含有水蒸氣，冷凝放潛熱，得到溫度的垂直遞減率（r）,冷卻速率為0.65℃/100m。?

當(dāng)污染源排放的污染剛進(jìn)入大氣環(huán)境的時(shí)候，可視為一個(gè)絕熱過程。膨脹降溫20℃壓縮升溫21℃溫度垂直遞減率，干絕熱遞減率?

高溫暖氣團(tuán)傾向于從地表移動(dòng)到低壓的高處，氣團(tuán)282、氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)的絕熱方程根據(jù)熱力學(xué)第一定律：dq=du+dw(q—外界加于體系的熱量，u—體系內(nèi)能變化，w—體系對(duì)外做功)絕熱過程中：外界加于體系的熱量dq=0體系對(duì)外做功dw=pdv(體系膨脹或壓縮)體系內(nèi)能變化du=nCvdT(體積不變情況下，內(nèi)能變化，定容比熱Cv)2、氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)的絕熱方程29所以：pdv=-nCvdT（4）又由于pv=nRT,取全微分得到：pdv+vdp=nRdT（5）由（4）和（5）可得：nRdT—vdp=pdv=-nCvdT即：=>=>=>根據(jù)邁耶定律：R+Cv=Cp(定壓比熱，壓力不變情況下，體系內(nèi)能變化，Jmol-1K-1)所以：所以：pdv=-nCvdT30=>=>=>對(duì)于空氣R=287Jmol-1K-1Cp=996.5Jmol-1K-1所以：3、干絕熱遞減率氣團(tuán)干絕熱升高或降低單位距離時(shí)，溫度降低或升高的數(shù)值，稱為干絕熱遞減率:推導(dǎo)過程：rd=-因?yàn)椋海ǜ山^熱方程）

31所以rd=-=又因?yàn)樗裕簉d==又由于p=ρRT故rd===0.98K/100m（1N=1kgms-2,1J=1Nm）干絕熱遞減率常數(shù)的推導(dǎo)所以rd=-=干絕熱遞減率常數(shù)的推導(dǎo)32四、大氣穩(wěn)定度

大氣穩(wěn)定度：是指大氣中某一高度上的氣塊在垂直方向上相對(duì)穩(wěn)定的程度。根據(jù)大氣垂直遞減率（r）和干絕熱遞減率（rd）的對(duì)比關(guān)系，可以確定大氣穩(wěn)定度。穩(wěn)定：氣團(tuán)離開原來位置后有回歸的趨勢(shì)（r<rd）不穩(wěn)定：氣團(tuán)離開原來位置后有繼續(xù)離開的趨勢(shì)（r>rd）中性：介于上述兩種情況之間（r=rd）注意其中rd基本為不變常數(shù)0.98k/100m，r則可能變化很大。四、大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度：是指大氣中某一高度上的氣塊在垂直33解釋：當(dāng)r<rd時(shí)，氣團(tuán)離開原來位置上升到某一高度時(shí)，由于r<rd，所以氣團(tuán)內(nèi)降溫（速率為rd）要比氣團(tuán)外降溫（速率為r）幅度大，相同起始溫度情況下，氣團(tuán)內(nèi)溫度會(huì)比氣團(tuán)外溫度低，所以氣團(tuán)有回歸趨勢(shì)。當(dāng)r〉rd時(shí)，氣團(tuán)離開原來位置上升到某一高度時(shí)，由于r〉rd，所以氣團(tuán)內(nèi)降溫（速率為rd）要比氣團(tuán)外降溫（速率為r）幅度小，相同起始溫度情況下，氣團(tuán)內(nèi)溫度會(huì)比氣團(tuán)外溫度高，所以氣團(tuán)有繼續(xù)移動(dòng)離開趨勢(shì)。r<rd穩(wěn)定r>rd不穩(wěn)定解釋：r<rd穩(wěn)定r>rd不穩(wěn)定34五、逆溫

由于上述，可見大氣的垂直溫度遞減率越大，則大氣就越不穩(wěn)定，r與rd的關(guān)系可表示為：rd=0.980.00不穩(wěn)定穩(wěn)定中性超穩(wěn)定（逆溫）一般大氣層越穩(wěn)定，則越不利于污染物的擴(kuò)散而逆溫則使大氣的溫度變化逆轉(zhuǎn)，隨著高度升高，溫度也升高（r<0），這將會(huì)使大氣的狀態(tài)更為穩(wěn)定，更加明顯地不利于污染物的擴(kuò)散，所以逆溫成為大氣污染氣象學(xué)中的重要研究?jī)?nèi)容。r五、逆溫由于上述，可見大氣的垂直溫度遞減率越大，則大氣就越35幾種常見典型逆溫的形成1、輻射逆溫（最常見地面逆溫）地面輻射出大量的熱量后，溫度過度降低。晴朗無云，無風(fēng)夜晚，沒有云層阻擋，地面輻射喪失大量能量，溫度降低過多，易于形成輻射逆溫（地面冷）；若風(fēng)速在2-3m/s，輻射逆溫不易形成，若風(fēng)速大于6m/s，則可完全阻止輻射逆溫的形成，這是由于風(fēng)帶來氣流運(yùn)動(dòng)，使外界較暖氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)過來后補(bǔ)充了當(dāng)?shù)氐孛孑椛涞臒崃繐p失。2、下沉逆溫（地面逆溫）下沉壓縮增溫效應(yīng)引起，一般上升降溫，下沉增溫；

第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件36hh’HH’氣團(tuán)下沉過程中，由于受到壓縮，頂部下降距離大，增溫多，底部下降距離相對(duì)小，增溫少，因此形成頂部溫度高，底部溫度低的氣團(tuán)。因?yàn)閔>h’,所以H>H’3、湍流逆溫（高空逆溫）低層空氣湍流混合而上層空氣未混合情況下發(fā)生的高空逆溫。在下部湍流層，氣團(tuán)上升過程中，溫度按干絕熱遞減率（rd）變化，上升到一定高度后，其溫度低于周圍環(huán)境溫度（這樣它才不繼續(xù)上升，而有返回趨勢(shì)，形成湍流），這樣下部湍流層的溫度會(huì)低于上部未湍流層低部的溫度，從而形成高空湍流逆溫。hh’HH’氣團(tuán)下沉過程中，由于受到壓縮，頂部下降距37六、局地環(huán)流對(duì)污染物擴(kuò)散的影響

海洋和大陸在白天和夜間的熱力差異，導(dǎo)致的白天和夜間海洋和陸地之間的風(fēng)向轉(zhuǎn)換。白天：海風(fēng)，夜晚：陸風(fēng)對(duì)污染擴(kuò)散的影響：白天海風(fēng)吹向陸地，海風(fēng)處于下層，溫度較低，易于形成逆溫。夜間陸風(fēng)吹向海洋，陸風(fēng)處于下層，溫度和海洋差別不大，不易形成逆溫易造成污染物往返，海陸風(fēng)轉(zhuǎn)換期間，原隨陸風(fēng)吹向海洋的污染物又會(huì)被吹會(huì)陸地。循環(huán)作用，如果污染源處于海路風(fēng)交界處，并處于局地環(huán)流，則污染物很難擴(kuò)散出去，并不斷累積達(dá)到很高的濃度。1、海陸風(fēng)

六、局地環(huán)流對(duì)污染物擴(kuò)散的影響海洋和大陸在白天和夜間的熱力382、城郊風(fēng)主要?jiǎng)恿κ浅鞘袩釐u效應(yīng)造成的城市空氣從上層流向郊區(qū)，郊區(qū)溫度較低的空氣從下部流向城市，形成城市和郊區(qū)間的大氣局地環(huán)流。使得污染物在城區(qū)很難擴(kuò)散出去，形成城市煙幕，導(dǎo)致市區(qū)大氣污染加劇。郊區(qū)城市郊區(qū)3、山谷風(fēng)白天：山坡升溫快，山坡氣流快速上升，空氣由谷底補(bǔ)充山坡——谷風(fēng)夜間：山坡降溫快，山坡冷空氣流向谷底——山風(fēng)處于山谷地區(qū)的污染源很難擴(kuò)散，早期一些大氣污染事件都發(fā)生在山區(qū)，馬斯河谷煙霧事件。如今人們認(rèn)識(shí)到這一常識(shí)，山區(qū)成為旅游勝地，而不再是建造工業(yè)企業(yè)的勝地。2、城郊風(fēng)郊區(qū)城市郊區(qū)3、山谷風(fēng)39第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件40大氣的平均溫度或稱為地表的平均溫度，就是地面氣溫，是指1.25~2m之間的氣溫。地球大氣系統(tǒng)的能量來源主要是太陽輻射。目前大氣和地球的平均溫度維持不變約15°C（12~27°C范圍），表明地球與大氣作為整體從太陽吸收的能量與反輻射回空間的能量是相等的。太陽輻射能的輸入和輸出就構(gòu)成了大氣的能量平衡。太陽光通量（solarflux），指地球外層空間（約1000km高空）每單位面積上（與太陽光垂直）、單位時(shí)間內(nèi)所獲得的太陽能，其數(shù)值約2cal/cm2min。由于陽光與地球大氣層的相互作用，到達(dá)地表的太陽能僅為50%，約30%的能量反射回宇宙空間，另外20%的能量被大氣層吸收。地球大氣層外界的陽光強(qiáng)度是以太陽常數(shù)（SolarConstant）來表示的，定義為與光傳播方向垂直的平面上，每單位面積接受到的光的總量。世界氣象組織（WMO）1981年公布的數(shù)字是1368W/m2。輻射或光子是指具有能量的稱為光量子的物質(zhì)在空間傳播的一種形態(tài)，傳播時(shí)釋放出的能量稱為輻射能。大氣的平均溫度或稱為地表的平均溫度，就是地面氣溫，是指1.241太陽輻射光譜是指在太陽輻射中的輻射按照波長(zhǎng)的分布規(guī)律。太陽表面的溫度約為6000K，到達(dá)地球大氣層外界的太陽輻射光譜幾乎包括了整個(gè)電磁波譜，可稱為是連續(xù)光譜。紅外光部分（0.8~30m）占50%，可見光部分（0.4~0.8m）占40%，紫外光部分（0.2~0.4m）占10%，其余部分（高能輻射X、Y和宇宙射線）占1%。太陽輻射光譜是指在太陽輻射中的輻射按照波長(zhǎng)的分布規(guī)律。太陽表42太陽輻射通過大氣層到達(dá)地面時(shí)，大氣中的各種組分主要是N2、O2、O3、CO2、H2O和塵埃，能夠吸收一定波長(zhǎng)的太陽輻射，或反射、散射一定波長(zhǎng)的輻射。高能量的太陽光量子還可引起分子解離。由于電離層中N2、O2和平流層中O3的吸收，波長(zhǎng)小于290nm的太陽輻射達(dá)不到地球表面，而波長(zhǎng)為300~800nm的可見光波基本不被大氣分子吸收，它們能夠透過大氣到達(dá)地面，即構(gòu)成一個(gè)所謂光譜上的“窗口”，這部分能量約占太陽光總能量的40%左右。波長(zhǎng)為800~2000nm的長(zhǎng)波輻射，則幾乎都被水分子和二氧化碳分子吸收掉。顆粒物（塵埃和云）能反射或散射太陽輻射，減少到達(dá)地面的輻射量，是致冷因素。H2O0.23~2.85μm，吸收帶在紅外區(qū)CO20.5μm和0.3μmO3220~320nm，并解離為O2+O太陽輻射通過大氣層到達(dá)地面時(shí)，大氣中的各種組分主要是N2、O43第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件44大氣吸收=17+2=19返回空間=25+7+2=34地面吸收=23+19+5=47大氣吸收：晴空時(shí)小顆粒散射，主要是N2、O2吸收，天呈藍(lán)色大氣散射：陰天時(shí)顆粒物散射光雜亂，天呈灰白大氣反射：云層反射，天呈黑暗色 大氣吸收=17+2=1945地面輻射：在4~120μm，λmax=10μm，是長(zhǎng)波輻射；75~95%被大氣吸收，近地面40~50m；H2O吸收7~8.5μm和>16μm；CO2吸收12~16.3μm；大氣窗穿過8~12μm；大氣逆輻射：大氣將地面的長(zhǎng)波輻射再返回地面，起到保溫作用，即溫室效應(yīng)。產(chǎn)生這種作用的氣體稱為溫室氣體。大氣能量平衡是不穩(wěn)定平衡，因?yàn)楫a(chǎn)生平衡的氣體、云層、地形等是變化的，受到人類行為的影響。地面輻射：在4~120μm，λmax=10μm，是長(zhǎng)波輻射；46第二章大氣環(huán)境化學(xué)(Atmosphere

EnvironmentalChemistry)第二章大氣環(huán)境化學(xué)(AtmosphereEnviron47本章重點(diǎn)（1）污染物在大氣中遷移過程；（2）光化學(xué)煙霧和硫酸型煙霧的形成過程和機(jī)理。本章重點(diǎn)（1）污染物在大氣中遷移過程；（2）光化學(xué)煙霧和硫酸48大氣環(huán)境化學(xué)1.研究對(duì)象：天然和人為活動(dòng)產(chǎn)生的大氣中重要的活性物質(zhì)，包括大氣、降水中的?；钚允侵福孩儆蟹磻?yīng)性；②無反應(yīng)性，但對(duì)生物有害，如SOx、NOx、O3、PAN等。2.研究范圍：對(duì)流層和平流層，<50~55km；上層大氣稀薄，影響小，劃歸高空大氣物理。3.研究空間尺度：大、中、小尺度，化學(xué)反應(yīng)與輸送過程相聯(lián)系，全球、區(qū)域、局部。4.主要特點(diǎn)：與光化學(xué)密切相關(guān)，光輻射異相反應(yīng)，氣體≒粒子化學(xué)過程主要是動(dòng)力學(xué)問題，非熱力學(xué)平衡問題應(yīng)用微量和痕量分析技術(shù)氣象學(xué)、大氣物理相關(guān)聯(lián)大氣環(huán)境化學(xué)1.研究對(duì)象：天然和人為活動(dòng)產(chǎn)生的大氣中重要的49大氣是指包圍在地球表面并隨著地球旋轉(zhuǎn)的空氣層。大氣也稱為大氣圈或大氣層。大氣是地球上一切生命賴以生存的氣體環(huán)境。大氣層的重要性還在于：（1）它吸收了來自太陽和宇宙空間的大部分高能宇宙射線和紫外輻射，是地球生命的保護(hù)傘；（2）大氣也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。地表大氣平均壓力1個(gè)大氣壓，相當(dāng)于1cm2地表上承受的空氣柱的質(zhì)量為1034g。地球總表面積為5.1108km2。大氣質(zhì)量隨高度的分布極不均勻，主要集中在下部。大氣層沒有明確的邊界，但從北極光的最高發(fā)光點(diǎn)推算，離地面800km的高空還有少量空氣存在。所以，一般稱大氣層的厚度為1000km，但其75%的質(zhì)量只在10km以下的范圍內(nèi)，99%在30km以下，高度100km以上，空氣質(zhì)量?jī)H是整個(gè)大氣圈質(zhì)量的百萬分之一。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，大氣層可以分為若干層次。大氣是指包圍在地球表面并隨著地球旋轉(zhuǎn)的空氣層。大氣也稱為大氣50根據(jù)大氣的溫度層結(jié)、密度層結(jié)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，大氣可分為:（lonosphere）逸散層熱層（thermsphere）中間層（mesosphere)平流層（stratosphere）對(duì)流層(troposphere)根據(jù)大氣的溫度層結(jié)、密度層結(jié)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，大氣可分為:51第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件521962年WHO正式通過下述分層系統(tǒng)，即根據(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、熱成層和逸散層。對(duì)流層（troposphere）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16~18km，在中緯度地區(qū)為10~12km，兩極附近為8~9km。夏季較厚，冬季較薄。對(duì)流層的特點(diǎn)是：（1）氣溫隨高度升高而降低，大約每上升100m，溫度降0.6℃。（2）空氣密度大。對(duì)流層平均厚度為10~12km，僅是大氣層厚度的1%，但是大氣總質(zhì)量的3/4以上和幾乎所有水汽集中在此層。（3）天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。在對(duì)流層中，因受地表的影響不同，又可分為兩層。在1~2km以下，受地表的機(jī)械、熱力作用強(qiáng)烈，通稱摩擦層，或邊界層，也稱為低層大氣，排入大氣的污染物絕大部分活動(dòng)在這一層。在1~2km以上，受地表影響變小，稱為自由大氣層，主要天氣過程如雨、雪、雹的形成均出現(xiàn)在此層。1962年WHO正式通過下述分層系統(tǒng)，即根據(jù)大氣溫度隨高度垂53平流層（stratosphere）從對(duì)流層頂?shù)郊s50km的大氣層為平流層。在平流層下層，即30~35km以下，溫度隨高度降低變化較小，氣溫趨于穩(wěn)定，所以又稱為同溫層。在30~35km以上，溫度隨高度升高而升高。平流層的特點(diǎn)：（1）空氣沒有對(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。（3）在高約15~35km范圍內(nèi)，有厚約20km的一層臭氧層，因?yàn)槌粞蹙哂形仗柖滩ㄗ贤饩€（UV-B、UV-C）的能力，臭氧吸收太陽輻射轉(zhuǎn)化為分子內(nèi)能，故使平流層的溫度隨高度升高，也防止了地球生命遭受高能輻射的傷害。中間層從平流層頂?shù)?0km高度稱為中間層。這一層空氣更為稀薄，無水分，溫度隨高度增加而降低。在中間層頂，氣溫達(dá)到極低值（約-100°C）。在約60km的高空，受到陽光照射的大氣分子開始電離，所以在60~80km之間是均質(zhì)層轉(zhuǎn)向非均質(zhì)層的過渡層。平流層（stratosphere）54熱（成）層從80km到約500km稱為熱層或電離層。這一層溫度隨高度增加而迅速增加。據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)。在300km以上，氣溫達(dá)到1000°C以上。在熱成層大氣分子比中間層更加稀薄，受到宇宙射線和陽光紫外線的作用下，大部分空氣分子都電離成離子和自由電子，所以此層又稱為電離層。由于電離層能夠反射無線電波，人類可以利用它進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線電通訊。內(nèi)層溫度很高，晝夜變化很大。熱層下部有少量的水分存在，因此偶爾會(huì)出現(xiàn)銀白并微帶青色的夜光云。逸散層熱層以上的大氣層稱為逃逸層。這層空氣在太陽紫外線和宇宙射線的作用下，大部分分子發(fā)生電離，使質(zhì)子的含量大大超過中性氫原子的含量。逃逸層空氣極為稀薄，密度幾乎與太空密度相同，故又常稱為外大氣層。由于該層的空氣受地心引力極小，氣體及微粒可從這層飛出地球重力場(chǎng)進(jìn)入太空。逃逸層是地球大氣的最外層，該層的上界在哪里還沒有統(tǒng)一。實(shí)際上地球大氣與星際空間并沒有截然的界限。逃逸層的溫度隨高度增加而略有增加。

熱（成）層55總量：5.14×1018kg，主要成分氮、氧、氬三者之和為99.96%，加上二氧化碳為99.995%。次要成分主要是惰性氣體，還有微量的有毒氣體（NO、NO2、CO、O3、SO2、H2S）。這些有毒氣體的天然本底值一般小于ppm數(shù)量級(jí)，一旦遭到人為活動(dòng)破壞，將對(duì)人類和生物圈造成災(zāi)難性的生態(tài)后果。海平面干潔空氣組成 在90km以下的大氣層中，空氣密度隨高度的增加而減小，但是大氣中主要成分的組成比例幾乎是不變的，因此這層大氣稱為均勻?qū)?。干潔大氣指“干燥潔凈的空氣”，可用近海平面潔凈的大氣組分的含量來表示，也可稱為大氣組成的“本底值”，干潔大氣的平均分子量接近一常數(shù)。除去水蒸氣和雜質(zhì)外，這層“干潔大氣”的組成如下表：總量：5.14×1018kg，主要成分氮、氧、氬三者之和為956第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件57盒子模式：視大氣圈為盒子，是各種大氣組分的儲(chǔ)庫，F(xiàn)i=Ri，Mi恒定。例：大氣中MH2O=7.2×1014mol FH2O=(2.16×1016+0.9×1015)=2.25×1016mol/y RH2O=(1.9×1016+3.5×1015)=2.25×1016mol/y大氣盒子模式環(huán)境水的盒子模式盒子模式：視大氣圈為盒子，是各種大氣組分的儲(chǔ)庫，F(xiàn)i=Ri，58氣體循環(huán)：大氣組分通過大氣圈與其它圈層發(fā)生的物理、化學(xué)、生物過程進(jìn)行物質(zhì)交換、轉(zhuǎn)換。源（source）大氣組分產(chǎn)生的途徑和過程。天然源（naturalsource）

由自然界發(fā)生的物理、化學(xué)、生物過程向大氣輸送物質(zhì)，包括：揚(yáng)塵（地面土石風(fēng)化，大氣顆粒物來源）火山（H2S、SO2、COS、HCl、HF、顆粒物SPM，可傳送到平流層）森林草原火災(zāi)（CO、CO2、SOx、NOx、VOC、SPM）海水濺沫（海洋SPM）、植物排放（萜烯→O3）人為源（anthropogenicsource）

人類生活、生產(chǎn)活動(dòng)向大氣輸送污染物，包括：工業(yè)排放源（煙、塵、SOx、NOx、CO、CO2、鹵化物、VOC、以燃料燃燒為重）交通運(yùn)輸排放源生活排放源（取暖、爐灶、影響不低于甚至超過工業(yè)大鍋爐）農(nóng)業(yè)排放源氣體循環(huán)：大氣組分通過大氣圈與其它圈層發(fā)生的物理、化學(xué)、生物59匯（sink）

大氣組分從大氣中去除的途徑和過程，包括：（a）降水濕去除（b）大氣中化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為其它氣體或微粒（c）地表物質(zhì)吸收或反應(yīng)去除（d）向平流層輸送顆粒物的匯包括（a）降水濕沉降（wetdepoosition）雨除（rainout，發(fā)生在云層當(dāng)中，被去除物參與成云）、沖刷（washout，發(fā)生在云層下，被去除物被雨水帶下）（b）干沉降（drydeposition）（c）與地表物質(zhì)碰撞干去除

儲(chǔ)庫（reservoir）：氣體和微粒在大氣中的留存（形式）。停留時(shí)間（t）：某種組分在大氣儲(chǔ)庫中存在的平均時(shí)間稱為平均停留時(shí)間或停留時(shí)間。匯（sink）大氣組分從大氣中去除的途徑和過程，包括：60源強(qiáng)Fi=天然源排放速率+人為源排放速率=源速率匯強(qiáng)Ri=干沉降速率+濕沉降速率+化學(xué)反應(yīng)去除速率+向平流層輸入速率=匯速率源強(qiáng)Fi=天然源排放速率+人為源排放速率=源速率61例1CH4在對(duì)流層平均濃度c=1.55ppm，不隨時(shí)間變化，則FCH4=RCH4=1.5×1014mol/y，求得停留時(shí)間為（3/4指對(duì)流層占總大氣圈質(zhì)量的比例，16為分子量）例1CH4在對(duì)流層平均濃度c=1.55ppm，不隨時(shí)間變化62例2全球?qū)α鲗忧鍧嵈髿庵锌偭虻钠骄鶟舛萩=1ppb，F(xiàn)s=Rs=200Tg/y（1Tg=1012g），求得結(jié)論：大氣中S更替時(shí)間短，對(duì)Fi和Ri變化敏感。例2全球?qū)α鲗忧鍧嵈髿庵锌偭虻钠骄鶟舛萩=1ppb，F(xiàn)s=63準(zhǔn)永久性氣體（非循環(huán)性氣體）可變化組分強(qiáng)可變組分（SPM包括海鹽、土壤、有機(jī)來源）半球混勻1~2month，全球混勻1~2y；因此ti超過2年的，由于大氣運(yùn)動(dòng)而混勻。 準(zhǔn)永久性氣體（非循環(huán)性氣體）可變化組分強(qiáng)可變組分（SPM包括64二、基本氣象要素

氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)、云量1、氣溫一般氣象中采用的氣溫是指離地面1.5m高度處百葉箱中觀測(cè)到的空氣溫度。大氣預(yù)測(cè)模型中使用的氣溫一般也是指該溫度。氣溫在水平方向的差異導(dǎo)致氣流水平方向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，形成風(fēng)，能夠稀釋和遷移污染物氣溫在垂直方向的差異導(dǎo)致氣流的上下強(qiáng)烈對(duì)流，有利于形成降水，能夠沖刷污染物。二、基本氣象要素氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)、云量1、氣溫652、氣壓:初始狀態(tài)：地面處高度0：壓強(qiáng)p1=ρgz高度增加△z,則高度△z處：壓強(qiáng)p2=ρg(z-△z)所以，得到：P2-P1=△p=-ρg△z轉(zhuǎn)化為微分形式則：(1)（ρ密度g/m3，空氣=1.29g/L，g重力加速度9.8m/s2）。另外，氣象學(xué)上用比氣體常數(shù)來表示狀態(tài)方程，其推導(dǎo)過程為：pv=nRT=>(令)=>(2)2、氣壓:轉(zhuǎn)化為微分形式則：66其中R=8.314J．mol-1．K-1,M氣體摩爾質(zhì)量（空氣的摩爾體積為22.4l．mol-1，空氣密度=1.29g．l-1,所以M=22.4*1.29=28.869gmol-1）,所以R’=R/M=287J．kg-1．K-1。由（1）和（2）得到：==>=>=>=>（3）

可見只要知道溫度隨高度的分布函數(shù)形式，就可以推得氣壓隨高度的變化函數(shù)形式。其中R=8.314J．mol-1．K-1,M氣體摩爾質(zhì)量（空67

風(fēng)玫瑰圖（m/s）3、風(fēng)

水平方向的空氣運(yùn)動(dòng)，垂直方向則稱為對(duì)流或升降氣流。一般用風(fēng)向、風(fēng)速來表示風(fēng)的特征

風(fēng)向一般用16個(gè)方位表示，(ESWN)風(fēng)速是單位時(shí)間內(nèi)空氣在水平方向移動(dòng)的距離（m/s）一般風(fēng)速是地面以上10m處風(fēng)速儀觀測(cè)得到的平均值風(fēng)玫瑰圖（m/s）3、風(fēng)68第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件69第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件70第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件714、云大氣中水汽凝結(jié)的產(chǎn)物

一般用云量、云高來確定大氣穩(wěn)定度云高：云層底部距離地面的高度，高云（>5000m）中云（2500-5000m）低云（<2500m）云量：云遮蔽天空的成數(shù)。將可見天空分為10份，被云遮擋了幾份，云量就是幾。晴空無云，云量為0，烏云遮天，云量為10.4、云72三、氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率

1、氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)的絕熱過程?

空氣移動(dòng),高壓區(qū)→低壓，膨脹降溫，壓縮升溫。?

當(dāng)氣團(tuán)在水平方向運(yùn)動(dòng),非絕熱過程。?

當(dāng)氣團(tuán)作垂直升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，近似為絕熱過程。三、氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率1、氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)的絕熱過程73?

高溫暖氣團(tuán)傾向于從地表移動(dòng)到低壓的高處，氣團(tuán)絕熱膨脹并降溫。若沒有水汽凝結(jié)，冷卻速率為0.98℃/100m，稱為溫度的干絕熱遞減率（rd）。?

然而，一般氣團(tuán)中都含有水蒸氣，冷凝放潛熱，得到溫度的垂直遞減率（r）,冷卻速率為0.65℃/100m。?

當(dāng)污染源排放的污染剛進(jìn)入大氣環(huán)境的時(shí)候，可視為一個(gè)絕熱過程。膨脹降溫20℃壓縮升溫21℃溫度垂直遞減率，干絕熱遞減率?

高溫暖氣團(tuán)傾向于從地表移動(dòng)到低壓的高處，氣團(tuán)742、氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)的絕熱方程根據(jù)熱力學(xué)第一定律：dq=du+dw(q—外界加于體系的熱量，u—體系內(nèi)能變化，w—體系對(duì)外做功)絕熱過程中：外界加于體系的熱量dq=0體系對(duì)外做功dw=pdv(體系膨脹或壓縮)體系內(nèi)能變化du=nCvdT(體積不變情況下，內(nèi)能變化，定容比熱Cv)2、氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)的絕熱方程75所以：pdv=-nCvdT（4）又由于pv=nRT,取全微分得到：pdv+vdp=nRdT（5）由（4）和（5）可得：nRdT—vdp=pdv=-nCvdT即：=>=>=>根據(jù)邁耶定律：R+Cv=Cp(定壓比熱，壓力不變情況下，體系內(nèi)能變化，Jmol-1K-1)所以：所以：pdv=-nCvdT76=>=>=>對(duì)于空氣R=287Jmol-1K-1Cp=996.5Jmol-1K-1所以：3、干絕熱遞減率氣團(tuán)干絕熱升高或降低單位距離時(shí)，溫度降低或升高的數(shù)值，稱為干絕熱遞減率:推導(dǎo)過程：rd=-因?yàn)椋海ǜ山^熱方程）

77所以rd=-=又因?yàn)樗裕簉d==又由于p=ρRT故rd===0.98K/100m（1N=1kgms-2,1J=1Nm）干絕熱遞減率常數(shù)的推導(dǎo)所以rd=-=干絕熱遞減率常數(shù)的推導(dǎo)78四、大氣穩(wěn)定度

大氣穩(wěn)定度：是指大氣中某一高度上的氣塊在垂直方向上相對(duì)穩(wěn)定的程度。根據(jù)大氣垂直遞減率（r）和干絕熱遞減率（rd）的對(duì)比關(guān)系，可以確定大氣穩(wěn)定度。穩(wěn)定：氣團(tuán)離開原來位置后有回歸的趨勢(shì)（r<rd）不穩(wěn)定：氣團(tuán)離開原來位置后有繼續(xù)離開的趨勢(shì)（r>rd）中性：介于上述兩種情況之間（r=rd）注意其中rd基本為不變常數(shù)0.98k/100m，r則可能變化很大。四、大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度：是指大氣中某一高度上的氣塊在垂直79解釋：當(dāng)r<rd時(shí)，氣團(tuán)離開原來位置上升到某一高度時(shí)，由于r<rd，所以氣團(tuán)內(nèi)降溫（速率為rd）要比氣團(tuán)外降溫（速率為r）幅度大，相同起始溫度情況下，氣團(tuán)內(nèi)溫度會(huì)比氣團(tuán)外溫度低，所以氣團(tuán)有回歸趨勢(shì)。當(dāng)r〉rd時(shí)，氣團(tuán)離開原來位置上升到某一高度時(shí)，由于r〉rd，所以氣團(tuán)內(nèi)降溫（速率為rd）要比氣團(tuán)外降溫（速率為r）幅度小，相同起始溫度情況下，氣團(tuán)內(nèi)溫度會(huì)比氣團(tuán)外溫度高，所以氣團(tuán)有繼續(xù)移動(dòng)離開趨勢(shì)。r<rd穩(wěn)定r>rd不穩(wěn)定解釋：r<rd穩(wěn)定r>rd不穩(wěn)定80五、逆溫

由于上述，可見大氣的垂直溫度遞減率越大，則大氣就越不穩(wěn)定，r與rd的關(guān)系可表示為：rd=0.980.00不穩(wěn)定穩(wěn)定中性超穩(wěn)定（逆溫）一般大氣層越穩(wěn)定，則越不利于污染物的擴(kuò)散而逆溫則使大氣的溫度變化逆轉(zhuǎn)，隨著高度升高，溫度也升高（r<0），這將會(huì)使大氣的狀態(tài)更為穩(wěn)定，更加明顯地不利于污染物的擴(kuò)散，所以逆溫成為大氣污染氣象學(xué)中的重要研究?jī)?nèi)容。r五、逆溫由于上述，可見大氣的垂直溫度遞減率越大，則大氣就越81幾種常見典型逆溫的形成1、輻射逆溫（最常見地面逆溫）地面輻射出大量的熱量后，溫度過度降低。晴朗無云，無風(fēng)夜晚，沒有云層阻擋，地面輻射喪失大量能量，溫度降低過多，易于形成輻射逆溫（地面冷）；若風(fēng)速在2-3m/s，輻射逆溫不易形成，若風(fēng)速大于6m/s，則可完全阻止輻射逆溫的形成，這是由于風(fēng)帶來氣流運(yùn)動(dòng)，使外界較暖氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)過來后補(bǔ)充了當(dāng)?shù)氐孛孑椛涞臒崃繐p失。2、下沉逆溫（地面逆溫）下沉壓縮增溫效應(yīng)引起，一般上升降溫，下沉增溫；

第二章-大氣環(huán)境化學(xué)課件82hh’HH’氣團(tuán)下沉過程中，由于受到壓縮，頂部下降距離大，增溫多，底部下降距離相對(duì)小，增溫少，因此形成頂部溫度高，底部溫度低的氣團(tuán)。因?yàn)閔>h’,所以H>H’3、湍流逆溫（高空逆溫）低層空氣湍流混合而上層空氣未混合情況下發(fā)生的高空逆溫。在下部湍流層，氣團(tuán)上升過程中，溫度按干絕熱遞減率（rd）變化，上升到一定高度后，其溫度低于周圍環(huán)境溫度（這樣它才不繼續(xù)上升，而有返回趨勢(shì)，形成湍流），這樣下部湍流層的溫度會(huì)低于上部未湍流層低部的溫度，從而形成高空湍流逆溫。hh’HH’氣團(tuán)下沉過程中，由于受到壓縮，頂部下降距83六、局地環(huán)流對(duì)污染物擴(kuò)散的影響

海洋和大陸在白天和夜間的熱力差異，導(dǎo)致的白天和夜間海洋和