大氣環(huán)境化學(xué)-

大氣環(huán)境化學(xué)-第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日一、大氣溫度層結(jié)1、定義：由于地球旋轉(zhuǎn)作用以及距地面不同高度的各層次大氣對太陽輻射吸收程度上的差異，使得溫度、密度等氣象要素在垂直方向上呈不均勻的分布。常見的方法根據(jù)溫度隨海拔高度的變化情況將大氣分為四層。第一節(jié)大氣的組成及其主要污染物第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日A、對流層troposphereB、平流層stratosphereC、中間層mesosphereD、熱層（電離層）thermosphereE、逸散層exosphere100806040200熱層中間層頂中間層平流層頂平流層對流層頂對流層

2、大氣分層與各層的特性160200240280T(K)X(km)圖大氣溫度的垂直分布第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日A對流層對流層是大氣圈中最接近地面的一層。對流層厚度隨緯度和季節(jié)而變化，平均厚為12km。對流層最顯著的特點就是氣溫隨海拔高度的增加而降低，大約每上升100m，溫度降低0.6℃。另一個特點是密度大，大氣總質(zhì)量的3/4都集中在對流層。自然界主要的天氣過程如雨、雪、雹等的形成都發(fā)生在這一層,人類活動排放的污染物絕大部分停留在這一層。對流層是大氣中最活躍，與人類關(guān)系最密切的一層。第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日100806040200熱層中間層頂中間層平流層頂平流層對流層頂對流層

160200240280T(K)X(km)圖大氣溫度的垂直分布平流層是指對流層頂?shù)礁叨燃s50km的大氣層，氣體狀態(tài)穩(wěn)定。在25km以下溫度隨高度基本不變，在25km以上到平流層頂，氣溫隨高度增加而升高。有大約20km厚的一層臭氧層吸收紫外線；沒有對流運動；空氣比對流層稀薄得多，很少出現(xiàn)天氣現(xiàn)象。平流層中大氣透明度好，氣流穩(wěn)定，超高速飛機多在底部飛行。B平流層第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日100806040200熱層中間層頂中間層平流層頂平流層對流層頂對流層

160200240280T(K)X(km)圖大氣溫度的垂直分布C中間層中間層是平流層頂80km高度的大氣層。顯著特點是氣溫隨高度的增加而降低，這種下高上低的特點使中間層對流運動非常激烈。第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日100806040200熱層中間層頂中間層平流層頂平流層對流層頂對流層

160200240280T(K)X(km)圖大氣溫度的垂直分布D熱層熱層溫度隨高度增加而急劇上升，存在大量的離子和電子，也稱電離層。電離層能將地面發(fā)射的無線電波返回地面，對全球的無線電通信具有重要意義。熱層以上是逃逸層，是大氣層逐步過渡到星際空間的一層。第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日大氣的升溫過程大氣上界地面地面增溫地面輻射射向宇宙空間大氣吸收“太陽暖大地”“大地暖大氣”大氣輻射射向地面太陽輻射大氣吸收地面吸收第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日1、對流層大氣的重要熱源是來自地面的長波輻射,故離地面越近氣溫越高；離地面越遠氣溫越低。隨高度升高氣溫的降低率稱為大氣垂直遞減率：Γ=-dT/dzT——絕對溫度K,z——高在對流層中，Γ>0，Γ=0.6K/100m即每升高100m氣溫降低0.6℃。當(dāng)Γ<0時稱逆溫大氣二、輻射逆溫層第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

氣溫垂直遞減率Γ對大氣污染的影響

氣溫垂直遞減率的大小直接影響大氣的穩(wěn)定性，并進而影響到污染物的擴散：當(dāng)Г>0時，大氣不穩(wěn)定，有利于污染物的擴散，減輕大氣污染對地面層的影響；當(dāng)Г=0時，大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)，不利于污染物的擴散，污染物在煙囪高度附近累積;當(dāng)Г<0時，大氣處于逆溫狀態(tài)，煙囪高度至近地面層大氣污染嚴(yán)重。第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日2、輻射逆溫是地面因強烈輻射而冷卻降溫所形成的。這種逆溫層多發(fā)生在距地面100-150m高度內(nèi)。最有利于輻射逆溫發(fā)展的條件是平靜而晴朗的夜晚。有云和有風(fēng)都能減弱逆溫。風(fēng)速超過2-3m/s，逆溫就不易性形成。當(dāng)Γ<0時，稱為逆溫氣層。第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日1、風(fēng)和大氣湍流的影響

A、影響污染物在大氣中擴散的因素：風(fēng)和湍流對污染物在大氣中的擴散和稀釋起著決定作用。風(fēng)：風(fēng)對大氣污染物的影響包括風(fēng)向和風(fēng)速，風(fēng)向影響污染物的擴散方向，風(fēng)速的大小決定污染物的擴散和稀釋狀況。若風(fēng)速增加一倍，則下風(fēng)向污染物濃度減小一半。三、影響大氣污染物遷移的因素

第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日湍流：是大氣以不同尺度做無規(guī)則運動的流體。污染物進入大氣，隨風(fēng)做整體漂移，湍流的混合作用不斷將新鮮空氣卷入污染煙氣中，或?qū)煔饩砣胄迈r空氣中，使污染物分散稀釋大氣污染物的擴散主要是靠大氣湍流作用。風(fēng)速越大，湍流越強，污染物的擴散速度就越快，污染物的濃度就越低。第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日B、摩擦層：可將對流層分為兩層，摩擦層和自由大氣層。海拔高度低于1-2km的叫摩擦層，污染物主要在摩擦層擴散。摩擦層以上的氣層為自由大氣層，天氣現(xiàn)象出現(xiàn)在此層。第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日摩擦層里存在兩種亂流：動力亂流：也稱為湍流，起因于有規(guī)律水平運動的氣流遇到起伏不平的地形擾動所產(chǎn)生的；熱力亂流：又稱對流，起因于地表面溫度與地表面附近溫度不均一，近地面空氣受熱膨脹而上升，隨之上面的冷空氣下降，從而形成對流。兩種形式的亂流常并存。第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

dv/dt=(T'-T)g/Tdv/dt——氣塊加速度T'——受熱氣塊溫度T——大氣溫度g——重力加速度

C、氣體污染物的擴散很大程度取決于對流與湍流混合的程度，垂直運動程度越大，用于稀釋污染物的大氣容積量也就越大。第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日由于受熱氣塊溫度較高，密度較小，從而促使氣塊上升。上升過程中氣體溫度下降并最終達到與外界氣體溫度一致，當(dāng)受熱氣塊上升至T′=T時。氣塊與周圍大氣達到中性平衡，氣塊停止上升，這個高度定義為對流混合層上限，或稱最大混合層高度。第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日2、天氣形勢和地理形勢的影響A、天氣形勢：不利的天氣形勢和地形特征結(jié)合在一起常使大氣污染程度加重。如由于大氣壓分布不均勻，在高壓區(qū)里存在下沉氣流，于是形成上熱下冷的逆溫現(xiàn)象，稱下沉逆溫，具有持續(xù)時間長，分布廣的特點，使污染物長時間的積累在逆溫層而不能擴散。世界上一些較大的大氣污染事件大多是在這種天氣形勢下形成的。

第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日B、地理形勢：不同地形地面之間的物理性質(zhì)差異引起熱狀況在水平方向上分布不均勻。這種熱力差異在弱的天氣系統(tǒng)條件下就有可能產(chǎn)生局地環(huán)流：海陸風(fēng)、城郊風(fēng)（城市熱島效應(yīng)）和山谷風(fēng)

第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日熱氣流上升冷氣流下降陸地海洋海風(fēng)陸風(fēng)白天夜晚表面溫度高表面溫度低表面溫度高表面溫度低海陸風(fēng)第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日熱氣流上升冷氣流下降陸地海洋海風(fēng)白天表面溫度高表面溫度低陸風(fēng)海陸風(fēng)海風(fēng)第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日熱氣流上升冷氣流下降陸地海洋陸風(fēng)夜晚表面溫度高表面溫度低海風(fēng)海陸風(fēng)陸風(fēng)第二十二頁，共二十六頁，編輯