環(huán)境化學(xué)全部課件(2011.9.27)

環(huán)境化學(xué)

主講：張慶樂〔〕

定位:它是一門重要的專業(yè)根底課，屬于環(huán)境科學(xué)與化學(xué)學(xué)科之間的交叉學(xué)科。研究內(nèi)容：化學(xué)物質(zhì)環(huán)境〔環(huán)境問題〕

生物毒性環(huán)境化學(xué)的學(xué)習(xí)意義據(jù)統(tǒng)計。目前登記在冊的化學(xué)物質(zhì)大約有700萬種，其中常用的化學(xué)物質(zhì)有7萬種，并且每年有1000多種新的化學(xué)物質(zhì)問世。化學(xué)——人類進(jìn)步的關(guān)鍵舉例：“日本福島核電站爆炸〞；“臺灣塑化劑事件〞目標(biāo)：探索環(huán)境問題形成機(jī)制，提出治理和預(yù)防污染措施，從而保護(hù)環(huán)境和人類健康。主要內(nèi)容第一章緒論第二章大氣環(huán)境化學(xué)第三章水環(huán)境化學(xué)第四章土壤環(huán)境化學(xué)第五章生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運動過程及毒性第六章典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)第七章受污染環(huán)境的修復(fù)第八章綠色化學(xué)的根本原理與應(yīng)用教材及參考資料相關(guān)期刊環(huán)境科學(xué)環(huán)境科學(xué)學(xué)報環(huán)境化學(xué)環(huán)境污染與防治化工環(huán)保農(nóng)村生態(tài)環(huán)境環(huán)境保護(hù)中國環(huán)境科學(xué)環(huán)境工程環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備參考精品課程

——浙江大學(xué)參考精品課程

——上海交通大學(xué)參考精品課程

——同濟(jì)大學(xué)泰山醫(yī)學(xué)院——教學(xué)平臺

環(huán)境污染物2環(huán)境化學(xué)1第一章緒論第一節(jié)環(huán)境化學(xué)本節(jié)結(jié)構(gòu)：1.環(huán)境問題：定義表現(xiàn)形式形成因素人類對于現(xiàn)代環(huán)境問題的認(rèn)識；2.環(huán)境化學(xué)：定義研究內(nèi)容特點開展動向。1.1環(huán)境污染〔Environmentalpollution)環(huán)境污染:由于人為因素使環(huán)境的構(gòu)成或狀態(tài)發(fā)生變化，環(huán)境素質(zhì)下降，從而擾亂了生態(tài)系統(tǒng)和人們的正常生活條件和生產(chǎn)條件，就叫做環(huán)境污染。環(huán)境問題：既可由自然因素引起，也可由人為因素引起。1.環(huán)境問題(EnvironmentalProblems)地表生態(tài)系統(tǒng)圖例1.2環(huán)境污染的表現(xiàn)形式：

一、全球變暖二、臭氧層破壞三、酸雨四、生物多樣性減少五、森林消失六、土地荒漠化七、大氣污染八、水污染十大環(huán)境問題九、海洋污染十、危險性廢物越境轉(zhuǎn)移

十大環(huán)境問題1.3造成環(huán)境污染的因素：有物理的、化學(xué)的和生物的三方面，其中由化學(xué)物質(zhì)引起的約占80%-90%。物理性：熱污染、噪聲污染、放射性化學(xué)性：重金屬、有機(jī)化合物、含氮化合物生物性：病菌〔非典型肺炎、甲型流感〕當(dāng)前的環(huán)境污染是如何產(chǎn)生的?環(huán)境污染會產(chǎn)生哪些危害?如何預(yù)防和控制環(huán)境污染?

1.4人類對現(xiàn)代環(huán)境問題的認(rèn)識過程第一階段：20世紀(jì)60-70年代

美國洛杉磯光化學(xué)煙霧美國多諾拉煙霧事件英國倫敦?zé)熿F事件比利時馬斯河谷事件日本水俁病事件日本骨痛病事件日本米糠油事件日本四日市哮喘事件八大公害事件

環(huán)境問題只是一個污染問題，沒有與生態(tài)自然與社會因素聯(lián)系起來。環(huán)保節(jié)日：世界地球日：4月22日世界環(huán)境日：6月5日世界地球日的由來１９６９年，美國民主黨參議員蓋洛德。尼爾森提議，在全國各大學(xué)校園內(nèi)舉辦環(huán)保問題講演會，并將次年的４月２２日作為“地球日〞。1970年4月22日，由美國哈佛大學(xué)學(xué)生丹尼斯·海斯發(fā)起并組織的環(huán)境保護(hù)活動，猶如星火燎原。全美國共有2000多萬人參加，約1萬所中小學(xué)，2000所高等院校和全國的各大團(tuán)體參加了這次活動，這一天就成了第一個地球日。丹尼斯·海斯世界環(huán)境日

1972年6月5日在瑞典首都斯德哥爾摩召開《聯(lián)合國人類環(huán)境會議》，會議通過了《人類環(huán)境宣言》，并提出將每年的6月5日定為“世界環(huán)境日“。同年10月，第27屆聯(lián)合國大會通過決議接受了該建議。20世紀(jì)70年代以來的公害事件第二階段：20世紀(jì)80-90年代提出了“持續(xù)開展〞的戰(zhàn)略——把經(jīng)濟(jì)開展和環(huán)境保護(hù)相結(jié)合。第三階段：90年代以來

穩(wěn)固和開展“持續(xù)開展〞的戰(zhàn)略思想?！循h(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)、社會協(xié)調(diào)開展。二、環(huán)境化學(xué)1.環(huán)境化學(xué)的開展環(huán)境化學(xué)的開展：孕育階段：二次大戰(zhàn)-1970年；形成階段：70-80年代；開展階段：80年代。

二次大戰(zhàn)-20世紀(jì)60年代：研究環(huán)境中農(nóng)藥〔有機(jī)氯〕殘留行為?！都澎o的春天》-卡遜20世紀(jì)70年代：出版一系列專著，建立一系列研究方案?！对鲩L的極限》

20世紀(jì)80年代：生命元素的生物地球化學(xué)循環(huán)、化學(xué)品平安評價、全球變化及全球性環(huán)境問題研究。2.環(huán)境化學(xué)的定義

環(huán)境化學(xué)：環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。3.環(huán)境化學(xué)的研究內(nèi)容有害物質(zhì)在環(huán)境中存在的濃度水平和形態(tài)；潛在有害物質(zhì)的來源，它們在個別環(huán)境介質(zhì)中和不同介質(zhì)間的環(huán)境化學(xué)行為；有害物質(zhì)對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生效應(yīng)的機(jī)制和風(fēng)險性；有害物質(zhì)已造成影響的緩解和消除以及防止產(chǎn)生危害的方法和途徑。舉例分析：如對于酸雨，環(huán)境化學(xué)研究哪些內(nèi)容？1.SO2在各圈層中的濃度和形態(tài)呈怎樣分布？2.是否還有其他物質(zhì)能夠引起酸雨，其遷移轉(zhuǎn)化行為是怎樣的？3.SO2及潛在有害物質(zhì)在環(huán)境中經(jīng)過遷移轉(zhuǎn)化將會產(chǎn)生哪些危害，其危害機(jī)制如何？4.如何預(yù)防酸雨的產(chǎn)生或減緩酸雨產(chǎn)生的危害？

4.環(huán)境化學(xué)的研究特點●從微觀的原子、分子水平上，研究宏觀的環(huán)境現(xiàn)象與變化的化學(xué)機(jī)制及其防治途徑；●其核心是研究化學(xué)污染物在環(huán)境中的化學(xué)轉(zhuǎn)化和效應(yīng)?！裎廴疚锓N類眾多，形態(tài)多變；濃度低；分布廣泛，組成復(fù)雜，易遷移轉(zhuǎn)化。5.環(huán)境化學(xué)的分支學(xué)科及開展動向環(huán)境化學(xué)環(huán)境分析化學(xué)各圈層的環(huán)境化學(xué)污染生態(tài)化學(xué)環(huán)境理論化學(xué)污染控制化學(xué)●環(huán)境分析化學(xué)內(nèi)容:研究環(huán)境中污染物的種類、成分，以及如何對環(huán)境中化學(xué)污染物進(jìn)行定性分析和定量分析的一個學(xué)科。動向:分析方法標(biāo)準(zhǔn)化、分析技術(shù)自動化、計算機(jī)在分析中的應(yīng)用、多種方法和儀器的聯(lián)合使用以及痕量和超痕量分析等.

各圈層環(huán)境化學(xué)內(nèi)容:研究化學(xué)污染物在大氣、水體和土壤環(huán)境中的形成、遷移、轉(zhuǎn)化和歸趨過程中的化學(xué)行為和生態(tài)效應(yīng)。動向:〔1〕大氣環(huán)境化學(xué):酸雨、溫室效應(yīng)、臭氧層破壞、顆粒物、光化學(xué)煙霧等?！?〕水環(huán)境化學(xué)：重金屬及持久性有毒有機(jī)污染物?！?〕土壤環(huán)境化學(xué)：農(nóng)藥的遷移轉(zhuǎn)化和歸趨?！?〕污染生態(tài)化學(xué)：化學(xué)污染物的生態(tài)毒理學(xué)和作用機(jī)制?！?〕環(huán)境理論化學(xué)：研究環(huán)境界面吸附的熱力學(xué)和動力學(xué)，定量結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系，環(huán)境污染預(yù)測模型。污染控制化學(xué)內(nèi)容：研究控制污染的化學(xué)機(jī)制和工藝技術(shù)中的根底性化學(xué)問題。動向：控制模式從終端污染控制模式向全過程控制模式轉(zhuǎn)變；提出了污染預(yù)防、清潔生產(chǎn)、綠色化學(xué)等一系列污染控制的戰(zhàn)略思路；

第二節(jié)環(huán)境污染物EnvironmentalPollutants

本節(jié)主要講述環(huán)境污染物的定義、類別,環(huán)境效應(yīng)及主要環(huán)境污染物遷移轉(zhuǎn)化主要途徑。

一、環(huán)境污染物及主要類別

1.環(huán)境污染物：進(jìn)入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成和性質(zhì)發(fā)生直接或間接有害于人類的變化的物質(zhì)。

2.環(huán)境污染物的類別

第二節(jié)環(huán)境污染物●按人類社會不同功能產(chǎn)生分：工業(yè)污染物：工業(yè)“三廢〞農(nóng)業(yè)污染物：固體廢物、農(nóng)藥、重金屬等。交通運輸污染物：汽車尾氣、運輸事故。生活污染物：廚房油煙、生活垃圾、生活污水等。

第二節(jié)環(huán)境污染物3.優(yōu)先污染物在化學(xué)污染物中篩選出一些毒性強(qiáng)、難降解、殘留時間長、在環(huán)境中分布廣的污染物優(yōu)先進(jìn)行控制。引起世人關(guān)注的化學(xué)污染物：

持久性有機(jī)污染物三致化學(xué)污染物環(huán)境內(nèi)分泌干擾物第二節(jié)環(huán)境污染物持久性有機(jī)污染物定義：符合以下四個特性的環(huán)境污染物環(huán)境持久性〔長期殘留〕；生物蓄積性〔可在食物鏈中蓄積并放大〕；半揮發(fā)性〔能夠在大氣環(huán)境中長距離遷移〕，高毒性〔在環(huán)境濃度下就有毒性〕的天然或人工合成的有機(jī)污染物第二節(jié)環(huán)境污染物符合上述定義的POPs物質(zhì)有數(shù)千種之多。斯德哥爾摩國際公約提出首批控制12種：艾氏劑、狄氏劑、異狄氏劑、DDT、氯丹、六氯苯、滅蟻靈、毒殺芬、七氯、多氯聯(lián)苯(PCBs)、二惡英和苯并呋喃(PCDD／Fs)。新增的9類化學(xué)品分別是：α-六六六和β-六六六、六溴聯(lián)苯醚和七溴聯(lián)苯醚、四溴二苯醚和五溴二苯醚、十氯酮、六溴聯(lián)苯、林丹、五氯苯、全氟辛烷磺?；衔铩⑷粱酋７?。

第二節(jié)環(huán)境污染物環(huán)境內(nèi)分泌干擾物定義：能干擾機(jī)體天然激素合成、分泌、轉(zhuǎn)運、結(jié)合或去除的各種外源性物質(zhì)。危害：人類及動物生殖能力下降生殖系統(tǒng)腫瘤發(fā)病率增加：乳腺癌、前列腺癌等兒童性發(fā)育異常.種類：二惡英、六氯苯、多氯聯(lián)苯、DDT等第二節(jié)環(huán)境污染物二．環(huán)境效應(yīng)及其影晌因素〔1〕環(huán)境物理效應(yīng)：由物理作用引起。如噪聲、地面沉降、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)等?！?〕環(huán)境化學(xué)效應(yīng)：由物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反響引起。如酸雨、湖泊和土壤的酸化、臭氧層破壞、光化學(xué)煙霧、地下水污染等?！?〕環(huán)境生物效應(yīng)：由環(huán)境因素導(dǎo)致生態(tài)變異引起。如“三致〞效應(yīng)、生物多樣性減少。第二節(jié)環(huán)境污染物三、環(huán)境污染物在環(huán)境各圈的遷移轉(zhuǎn)化過程簡介遷移過程〔transportprocesses〕污染物在環(huán)境中所發(fā)生的空間位移及其所引起的富集、分散和消失的過程。遷移方式主要有：機(jī)械遷移物理-化學(xué)遷移生物遷移。

第二節(jié)環(huán)境污染物轉(zhuǎn)化過程(transformprocesses)：污染物在環(huán)境中通過物理、化學(xué)或生物的作用，改變存在形態(tài)或轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物質(zhì)的過程。轉(zhuǎn)化方式主要有：氧化-復(fù)原作用配合作用水解作用生物吸收代謝第二節(jié)環(huán)境污染物污染物可在單獨環(huán)境要素圈中遷移和轉(zhuǎn)化，也可超越圈層界限實現(xiàn)多介質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化而形成循環(huán)。

第二節(jié)環(huán)境污染物碳循環(huán)

汞在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化過程第二節(jié)環(huán)境污染物復(fù)習(xí)題一、名詞解釋環(huán)境化學(xué)；優(yōu)先污染物；環(huán)境效應(yīng)；污染物的遷移轉(zhuǎn)化二、填空1.當(dāng)前世界范圍最關(guān)注的化學(xué)污染物主要是

、

以及

。2.環(huán)境中污染物的遷移主要有

、

和

三種方式。3.人為污染源可分為

、

、

、和

。

4.世界環(huán)境日是——月——日，今年是第—個世界環(huán)境日。三、選擇題1、

屬于環(huán)境化學(xué)效應(yīng)的是A熱島效應(yīng)B溫室效應(yīng)C土壤的鹽堿化D噪聲2、五十年代日本出現(xiàn)的痛痛病和水俁病分別是由______和污染水體后引起的。ACdBHgCPbDAs四、簡答題1.環(huán)境化學(xué)的主要研究內(nèi)容和特點有哪些？2.環(huán)境中主要的化學(xué)污染物有哪些？3.舉例簡述污染物在環(huán)境各圈的遷移轉(zhuǎn)化過程。4.簡述人類對現(xiàn)代環(huán)境問題的認(rèn)識開展過程。謝謝作業(yè)1.查閱相關(guān)資料，簡述環(huán)境化學(xué)的開展動向。2.查閱資料，分析八大公害事件的形成原因和危害，討論其對我國當(dāng)前環(huán)境問題治理的借鑒意義。

第二章大氣環(huán)境化學(xué)討論：

1.大氣質(zhì)量和人體健康的關(guān)系？

2.當(dāng)前的大氣環(huán)境問題有哪些？應(yīng)如何控制？

大氣中污染物的遷移2大氣的組成及其主要污染物1第二章大氣環(huán)境化學(xué)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化3大氣顆粒物4本章要點：了解大氣層結(jié)結(jié)構(gòu)和根本運動規(guī)律；了解大氣中的主要污染物；掌握主要大氣污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程和主要大氣污染事件的形成機(jī)制〔光化學(xué)煙霧、硫酸型煙霧、酸雨等〕。了解其他大氣環(huán)境問題。第一節(jié)大氣的組成及其主要污染物

大氣的組成及層結(jié)結(jié)構(gòu)；大氣中的主要污染物及主要性質(zhì)；一、大氣的主要成分組成干空氣的混合物水物質(zhì)顆粒物自由基干空氣的混合物成為大氣污染物的條件在大氣中含量較低在大氣中的停留時間較長有較多的污染源排放，其在大氣中的濃度較高容易跟其他物質(zhì)發(fā)生反響停留時間：某種組分在大氣中的平均時間。停留時間＝大氣中總量／輸入速率或輸出速率甲烷在對流層平均濃度c為1.55×10-6，不隨時間變化，且輸入速率等于輸出速率為1.5×1014mol/a，求其停留時間。二、大氣層的結(jié)構(gòu)1.大氣層的結(jié)構(gòu)在自然地理學(xué)上，把由于地心引力而隨地球旋轉(zhuǎn)的大氣層稱為大氣圈。根據(jù)大氣在垂直方向上物理性質(zhì)和運動情況的變化可將大氣分為對流層、平流層、中間層、熱層、逸散層〔見圖2-1〕。

圖2-1大氣溫度的垂直分布〔1〕、對流層(Troposphere)高度從地面到離地10-12km;氣溫隨高度上升而降低〔約0.6℃/100m〕；密度大，75%以上的大氣總質(zhì)量和90%的水蒸氣在對流層；污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程及天氣過程均發(fā)生在對流層。阻擋大氣氫的損失。(2)平流層〔Stratosphere)平流運動占顯著優(yōu)勢；空氣比對流層稀薄得多，水汽、塵埃含量甚微；15-35km范圍內(nèi)有厚有約20km的臭氧層。O2O·+O·O2+O·O3O3O·+O2O3+O·2O2形成消除〔3〕中間層〔Meosphere)氣溫隨高度的增加而降低，頂部可達(dá)-92℃左右。垂直溫度分布與對流層相似?！?〕熱層(Therosphere)在離地85－800km的這一空間稱為熱層?！?〕逸散層(Stratopause)

大氣壓力的變化：ph＝p0e-Mgh/RT兩邊取對數(shù)：lgph＝lgp0－Mgh/2.303RT假設(shè)p0為1，那么lgph＝－Mgh/2.303RT大氣的壓力隨海拔高度的增加而減小。三、大氣中的主要污染物大氣污染物由人類活動和自然過程排放到大氣中某種物質(zhì)的含量超過正常水平而對人類和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響時，就構(gòu)成了大氣污染物。

大氣污染物的分類：按物理狀態(tài)分：氣態(tài)污染物、顆粒物。按形成過程分：一次污染物、二次污染物按化學(xué)組成分：含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、含鹵素化合物、顆粒物。1.含硫化合物〔1〕SO2①SO2的危害

形成酸雨刺激呼吸道損害植物葉片②SO2的來源和消除來源：天然源〔火山噴發(fā)〕人為源〔礦物燃料燃燒、含硫礦石的冶煉、硫酸生產(chǎn)過程等〕消除：形成硫酸或硫酸根；以干濕沉降去除。③SO2的濃度特征其本底值存在地區(qū)變化和高度變化，其濃度變化與污染源和當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件〔風(fēng)向、風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度、低層逆溫等〕有關(guān)。〔2〕H2S天然來源：火山噴射、海浪作用、生物活動。人為源。由COS、CS2、HO·的反響而產(chǎn)生。去除反響主要與HO·反響.2.含氮化合物N2ONO3-＋2H2＋H+1/2N2O＋5/2H2O〔1〕NOx的來源與消除來源：燃料的燃燒〔固定源、流動源〕消除：干、濕沉降?！?〕燃燒過程中NOx的形成機(jī)理①含氮化合物＋O2NOx②O2O·＋O·O·＋N2NO＋N·N·＋O2NO＋O·N·＋·OHNO＋H·NO＋1/2O2NO2快慢〔3〕燃料燃燒過程中NOx影響形成的因素①燃燒溫度燃燒溫度越高，NO氣體數(shù)量越大。②空燃比空燃比等于計量空燃比時，氮氧化物量最大?！?〕NOx的環(huán)境濃度存在季節(jié)變化或區(qū)域變化?！?〕NOx的危害毒性：NO＜NO2NO能與血紅蛋白結(jié)合，減弱血液輸氧能力。NO2不僅是光化學(xué)污染的重要物質(zhì)，而且嚴(yán)重危害植物和人體健康。3.含碳化合物〔1〕CO①CO的人為來源燃料的不完全燃燒。C＋1/2O2COC＋CO22CO②CO的天然來源

甲烷的轉(zhuǎn)化、海水中CO的揮發(fā)、植物的排放、森林火災(zāi)等。CH4

＋HO·CH3·＋H2OCH3·＋O2HCHO＋HO·HCHO＋hvCO＋H2③CO的去除土壤吸收CO＋1/2O2CO2CO＋3H2CH4＋H2O與HO·的反響CO＋HO·CO2＋H·H·＋O2＋MHO2＋MCO＋HO2CO2＋HO·④CO的停留時間及濃度分布停留時間為0.4年。其環(huán)境本底值隨緯度和高度有較明顯的變化。⑤CO的危害阻礙氧氣輸送，引起窒息；參與光化學(xué)煙霧形成；是一種溫室氣體?！?〕CO2①CO2的來源人為源：礦物燃料的燃燒。天然源：海洋脫氣、甲烷轉(zhuǎn)化、動植物呼吸、生物降解作用。②CO2的環(huán)境濃度大氣中CO2的濃度存在季節(jié)變化和區(qū)域變化，并且呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。原因：燃料的大量燃燒；地表植被的縮減；大氣-海洋之間CO2的交換量。③CO2的危害人類活動產(chǎn)生的CO2的出路:進(jìn)入海洋、進(jìn)入生物圈、停留在大氣圈。大氣圈中CO2濃度的升高導(dǎo)致全球氣候變暖。〔3〕碳?xì)浠衔锇ㄍ闊N、烯烴和芳香烴。①甲烷重要的溫室氣體，比CO2大20倍。來源：天然源、人為源。消除：與HO·自由基反響。CH4＋HO·CH3·＋H2O與氯原子反響：CH4＋Cl·CH3·＋HCl濃度分布特征：最近100年增長了一倍多。其季節(jié)性變化主要受HO·的控制。②非甲烷烴天然來源的非甲烷烴：植被的釋放、森林火災(zāi)、火山噴發(fā)、微生物活動。以乙烯和萜烯類為主，具有較高的反響活性。人為來源產(chǎn)生的非甲烷烴：汽油燃燒〔汽車尾氣〕燃燒溶劑蒸發(fā)石油蒸發(fā)和運輸廢棄物提煉4.含鹵素化合物〔1〕簡單的鹵代烴主要為甲烷的衍生物。CHCl3＋HO··CCl3＋H2O·CCl3＋O2COCl2＋ClO·ClO·＋NOCl·＋NO2ClO·＋HO2Cl·＋·OH＋O2Cl·＋CH4HCl＋CH3(2)氟氯烴類來源:制冷劑,溶劑,泡沫發(fā)生劑,滅火劑等.消除方式：性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水，難于被HO氧化，主要在平流層中消除。危害：CCL3F+hv·CCl2F＋Cl·Cl·+O3ClO+O2ClO+OO2+Cl·

大氣中的氟氯烴類化合物能破壞臭氧層，其壽命越長，危害越大。

另外，氟氯烴類化合物還可導(dǎo)致溫室效應(yīng)?？刂茖Σ撸貉芯糠葻N類化合物的替代物質(zhì)。復(fù)習(xí)1.大氣中SO2、NOx、CO、CH4、氟氯烴類物質(zhì)的消除過程有哪些？會形成哪些環(huán)境污染問題？2.大氣層在垂直方向上可分成哪幾個層次，每個層次各有什么特點？第二節(jié)大氣中污染物的遷移一、輻射逆溫層氣溫垂直遞減率(Г):即每垂直升高100m，氣溫的變化值：

當(dāng)Г>0時，為正常狀態(tài)；當(dāng)Г=0時，為等溫氣層；當(dāng)Г<0時，為逆溫氣層。逆溫和逆溫層：一般情況下，在低層大氣中，氣溫是隨高度的增加而降低的。但有時在某些層次可能出現(xiàn)相反的情況，氣溫隨高度的增加而升高，這種現(xiàn)象稱為逆溫。出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象的大氣層稱為逆溫層。逆溫的類別：

輻射逆溫、平流逆溫、地形逆溫、湍流逆溫、下沉逆溫、鋒面逆溫等。

輻射逆溫

定義：因地面強(qiáng)烈輻射而形成的逆溫稱為輻射逆溫。形成條件：晴朗無風(fēng)或微風(fēng)的夜晚。

圖2-1輻射逆溫的生成過程中午黃昏黎明前日出后逆溫現(xiàn)象的影響A、對環(huán)境影響：空氣對流運動被抑制，加重大氣污染B、對交通影響：能見度降低，地面濕滑二、大氣的穩(wěn)定性一個空氣氣塊的穩(wěn)定性由密度層結(jié)和溫度層結(jié)共同決定。氣團(tuán)在大氣中的穩(wěn)定性與氣溫垂直遞減率Г和干絕熱減溫率Гd兩個因素有關(guān)。當(dāng)Гd>Г時，氣團(tuán)穩(wěn)定，不利于擴(kuò)散；當(dāng)Гd<Г時，氣團(tuán)不穩(wěn)定，有利于擴(kuò)散；當(dāng)Гd=Г時，氣團(tuán)處于平衡狀態(tài)。圖2-2判斷氣團(tuán)抬升的原理圖三、影響大氣污染物遷移的因素

空氣的機(jī)械運動；

由于天氣形勢和地理地勢造成的逆溫現(xiàn)象；污染源本身的特性；1.風(fēng)和大氣湍流的影響三個因素：風(fēng)、湍流、濃度梯度?！?〕風(fēng)風(fēng)對污染物的作用表達(dá)為風(fēng)向和風(fēng)速兩方面的影響。1、風(fēng)向影響污染物的水平遷移擴(kuò)散方向。2、風(fēng)速的大小決定了大氣擴(kuò)散稀釋作用的強(qiáng)弱?！?〕湍流海拔高度低于1-2公里的大氣稱為摩擦層，這層大氣具有亂流特征。近地層大氣湍流有兩種：動力湍流；熱力湍流動力湍流：有規(guī)律的水平運動的氣流遇到起伏不平的地形擾動所產(chǎn)生。熱力湍流：由于地外表溫度與地外表附近的溫度不均一，近地面空氣受熱膨脹而上升，隨之上面的冷空氣下降，形成對流。

低層大氣中污染物的分散在很大程度上取決于對流與湍流的混合程度。2.天氣形勢和地理地勢的影響不利的天氣形勢和地形特征結(jié)合在一起常?？墒鼓骋坏貐^(qū)的污染程度加重?！?〕海陸風(fēng)：〔a)白天海風(fēng)〔b)夜間陸風(fēng)〔2〕城郊風(fēng)：〔3〕山谷風(fēng)：3.污染源本身的特性比利時馬斯河谷煙霧事件

時間：1930年12月。地點：比利時馬斯河谷工業(yè)區(qū)。原因：分布有大量的煉油廠、金屬廠、玻璃廠等重污染工廠。這些工廠排放出大量的有害廢氣和工業(yè)粉塵，并且當(dāng)時出現(xiàn)逆溫層。小結(jié)1.大氣垂直遞減率小于零的氣層稱為逆溫層。2.輻射逆溫層是地面因強(qiáng)烈輻射而冷卻所形成。最有利于輻射逆溫開展的條件是平靜而晴朗的夜晚。3.氣塊在大氣中的穩(wěn)定度與大氣垂直遞減率和干絕熱垂直遞減率有關(guān)。4.影響大氣污染物遷移的因素：空氣的機(jī)械運動〔風(fēng)和湍流〕、由于天氣形勢和地理地勢造成的逆溫現(xiàn)象及污染源本身的特性。

第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化大氣污染物(SO2、CO2、NOx、CxHy、顆粒物)光化學(xué)煙霧硫酸煙霧酸雨溫室效應(yīng)臭氧層破壞顆粒物污染遷移、轉(zhuǎn)化二、光化學(xué)反響根底1.光化學(xué)反響過程：分子、原子、自由基或離子吸收光子而發(fā)生的化學(xué)反響稱光化學(xué)反響。光化學(xué)反響包括初級過程和次級過程。第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化初級過程：化學(xué)物種吸收光量子形成激發(fā)態(tài)物種，其根本步驟為：輻射躍遷：碰撞失活：光物理過程第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化光離解：

與其它分子反響：光化學(xué)過程第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化次級過程初級過程中反響物與生成物之間進(jìn)一步發(fā)生的反響。如大氣中HCl的光化學(xué)反響過程：〔初級過程〕〔次級過程〕第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化2.光化學(xué)反響定律格魯塞斯(Grotthus)與德雷伯(Drapper)提出了光化學(xué)第一定律：首先光子的能量大于化學(xué)鍵時才能引起光離解反響。其次分子對某特定波長的光要有特征吸收光譜，才能產(chǎn)生光化學(xué)反響。第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化光被分子吸收的過程是單光子過程，由于電子激發(fā)態(tài)分子的壽命<10-8s，在如此短的時間內(nèi)，輻射強(qiáng)度比較弱的情況下，只可能單光子過程，再吸收第二個光子的幾率很小。〔光化學(xué)第二定律〕第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化3.量子產(chǎn)率量子產(chǎn)率＝發(fā)生反響的分子數(shù)/吸收的光子數(shù)所有初級過程量子產(chǎn)率之和必定等于1。單個初級過程的量子產(chǎn)率小于等于1。光量子產(chǎn)率>1是由于在初級過程中雖然只活化了一個反響物分子，但活化后的分子還可以進(jìn)行次級過程。4．大氣中重要吸光物質(zhì)的光離解(1)O2、N2的光離解

第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化

(2)O3的光離解O3的形成過程：第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化O3的光解反響：〔3〕NO2的光離解

第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化據(jù)稱是大氣中唯一O3的人為來源(4)HNO2、HNO3的光解

第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化初級過程次級過程

由于HNO2可以吸收300nm以上的光而離解，因而認(rèn)為HNO2的光解是大氣中HO的重要來源之一第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化(有CO存在時〕

產(chǎn)生過氧自由基和過氧化氫第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化(5)SO2對光的吸收

SO2＊+O2→SO4→SO3+O·

SO2*在污染大氣中可參與許多光化學(xué)反應(yīng)。第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化

(6)甲醛的光離解初級過程第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化次級過程對流層中由于有O2的存在，可進(jìn)一步反響：醛類光解是過氧自由基的主要來源〔7〕鹵代烴的光解鹵代甲烷在近紫外光的照射下離解：如果有一種以上的鹵素，那么斷裂的是最弱的鍵。第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化三個鍵都斷裂不可能CH3-F>CH3-H>CH3-Cl>CH3-Br>CH3-I第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化三、大氣中重要自由基來源重要自由基：HO·、HO2·、R·、RO·、RO2·、1.大氣中HO·和HO2·自由基的來源清潔空氣中O3的光離解是大氣中HO的主要來源：第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化污染大氣中HNO2和H2O2的光離解：

其中HNO2的光離解是污染大氣中HO的主要來源。第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化大氣中醛的光解尤其是甲醛的光解是HO2·的主要來源：第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化來自醛光解的HO2的鏈反響：其他醛類在大氣中濃度較低，光解作用不如甲醛重要。第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化亞硝酸脂和H2O2的光解作用：第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化當(dāng)有CO存在時第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化3.R·、RO·、RO2·等自由基的來源甲基：乙醛和丙酮的光解，生成大氣中含量最多的甲基，同時生成兩個羰基自由基。第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化烷基：O和HO與烴類發(fā)生H摘除反響生成烷基自由基。

第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化甲氧基：甲基亞硝酸脂和甲基硝酸脂的光解產(chǎn)生甲氧基第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化過氧烷基：烷基與空氣中的氧結(jié)合形成過氧烷基第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化四、氮氧化物的轉(zhuǎn)化大氣中氮氧化物主要包括一氧化氮和二氧化氮等，常用NOX表示。1.氮氧化物的氣相轉(zhuǎn)化〔1〕NO的氧化NO是燃燒過程中直接向大氣排放的污染物，在空氣中可被許多氧化劑氧化，如：第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化如O3為氧化劑：

NO+O3→NO2+O2RO2·為氧化劑：

RH+HO·→R·+H2O

R·+O2→RO2·

NO+RO2·→NO2+RO·生成的RO·可進(jìn)一步與O2反響，O2從RO·中靠近的次甲基中摘除一個H，生成HO2·和相應(yīng)的醛：

RO·+O2→R’CHO+HO2·

HO2·+NO→HO·+NO2第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化以上反響在光化學(xué)煙霧的形成過程中具有重要意義.由于OH基自由基引發(fā)一系列烷烴的鏈反響，得到RO2、HO2等，使得NO迅速氧化成NO2，同時O3得到積累，以致成為光化學(xué)煙霧的重要產(chǎn)物。第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化HO·和RO·也可與NO直接反響生成亞硝酸或亞硝酸酯：

HO·+NO→HNO2

RO·+NO→RONO第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化〔2〕NO2的轉(zhuǎn)化NO2的光解在大氣環(huán)境〔污染〕化學(xué)中占有很重要的地位，它可以引發(fā)大氣中生成臭氧的反響。NO2+hNO+O·O·+O2+MO3+MO3+NONO2+O2a:NO、NO2、O3之間存在的化學(xué)循環(huán)是大氣光化學(xué)過程的根底。b:當(dāng)大氣中NO與NO2和陽光同時存在時，O3就作為NO2光分解的產(chǎn)物而生成。c:據(jù)稱這是大氣中唯一O3的人為來源。第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化①與HO·反響：NO2+HO·→HNO3(g)a:該反響是大氣中氣態(tài)HNO3的主要來源，同時也對酸雨酸霧的形成起著重要作用。b:因為HO·濃度白天高于夜間，所以該反響在白天會有效進(jìn)行。c:所產(chǎn)生的HNO3在大氣中光解很慢〔HO·來源是HNO2光解而不是HNO3的又一原因〕，沉降是它在大氣中的主要去除途徑。第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化②與O3反響：NO2+O3→NO3+O2(大氣中NO3的主要來源)NO3+NO2+M≒N2O5NO3極易光解：NO3+hν→NO+O2NO3+hν→NO2+O·假設(shè)NO濃度高時，會伴隨如下反響發(fā)生：NO+NO3→2NO2?！?〕過氧乙酰基硝酸酯〔PAN〕產(chǎn)生：乙醛光解生成乙?；阴；c空氣中的氧結(jié)合形成過氧乙?；?，再與NO2化合生成過氧乙?；跛?PAN〕第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化〔過氧乙?；尺^氧乙?；跛狨ァ睵AN〕是重要的二次污染物，具有熱不穩(wěn)定性，遇熱分解，因而在大氣中也存在上述反響的平衡關(guān)系。第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化NOX的液相轉(zhuǎn)化

NOX可以溶于大氣的水相中,構(gòu)成液相平衡體系。NOX的液相平衡第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化在氣－液兩相中存在以下平衡此體系平衡時NO2-和NO3-濃度的比值：

第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化1.烷烴的反響：如甲烷的氧化反響：五、碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化在以上兩個反響中，經(jīng)氫原子摘除反響生成的烷基自由基R〔CH3〕與空氣中的O2結(jié)合生RO2(CH3O2):

CH3O2是一種強(qiáng)氧化性自由基，它也可將NO氧化成NO2:如果NO的濃度很低，自由基間也可發(fā)生以下反響：O3一般不與烷烴發(fā)生反響，但NO3(來源于NO2與O3的反響)可與烷烴發(fā)生較慢的反響：這是城市夜間上空HNO3的主要來源〔2〕烯烴a:加成反響CH2=CH2+HO··CH2CH2OHb:氫原子摘除反響CH3CH2CH=CH2+HOCH3CHCH=CH2+H2Oc:與O3氧化反響見p41頁機(jī)理：先形成分子臭氧化合物，然后迅速分解為一個羰基化合物和一個二元自由基，二元自由基具有強(qiáng)氧化性。d:烯烴與NO3的反響；e:烯烴與O的反響。1．光化學(xué)煙霧的定義及特點含有碳?xì)浠衔?、氮氧化物等一次污染物的大氣，在陽光照射下發(fā)生光化學(xué)反響而產(chǎn)生二次污染物，這種一次污染物和二次污染物的混合物〔包括氣體污染物和氣溶膠〕形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。六、光化學(xué)煙霧特征：蘭色煙霧，強(qiáng)氧化性，具有強(qiáng)刺激性，使大氣能見度降低，在白天生成黃昏消失，頂峰在中午。主要污染源：汽車尾氣及石油和煤燃燒廢氣洛杉磯光化學(xué)煙霧2.光化學(xué)煙霧的危害對人體健康的危害刺激人的眼、鼻、氣管和肺等器官,使人發(fā)生眼紅流淚、氣喘咳嗽、頭暈惡心等病癥。危害植物葉片，使植物正常生長受到影響。降低大氣能見度。其他危害。3.光化學(xué)煙霧的形成條件大氣中有氮氧化合物和碳?xì)浠衔锏姆e累。與污染源的排放、地理位置及氣象條件有關(guān)。濕度低、氣溫在24－32℃。有強(qiáng)的陽光照射。

NOx

＋CHUV淺藍(lán)色混和煙霧O3過氧?；跛狨?/p>

其它主要為過氧乙酰硝酸酯

醛類、酮類、過氧化氫等

我國的光化學(xué)煙霧我國的蘭州、南寧、北京、珠江三角洲等。據(jù)專家分析，目前說珠三角地區(qū)可能爆發(fā)光化學(xué)煙霧，主要有兩個原因：第一，珠三角機(jī)動車數(shù)量的快速增長；第二，近期持續(xù)的灰霾天氣。

4.污染物的來源及主要污染物污染物的來源汽車尾氣及煤炭和石油的燃燒廢氣。主要污染物：一次污染物：氮氧化物、碳?xì)浠衔?。二次污染物：臭氧、PAN、醛類等。5.光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理50年代初，美國加州大學(xué)的哈根斯密特(HaggenSmit)初次提出了有關(guān)光化學(xué)煙霧形成的機(jī)理，認(rèn)為洛杉磯光化學(xué)煙霧是由汽車排放尾氣中的氮氧化物(NOx)和碳?xì)浠衔?HC)在強(qiáng)太陽光作用下，發(fā)生光化學(xué)反響而形成的；確定空氣中的刺激性氣體為臭氧。臭氧濃度升高是光化學(xué)煙霧污染的標(biāo)志。〔1〕光化學(xué)煙霧的日變化曲線特征：NO和烴的濃度頂峰出現(xiàn)在早上，為一次污染物，來源于汽車尾氣排放。NO2、O3和醛的濃度頂峰出現(xiàn)在午后，為二次污染物，來源于光化學(xué)反響?！?〕煙霧箱模擬曲線研究條件：封閉的容器+反響氣體〔丙烯〔HC〕、NOx、空氣〕+模擬太陽光照射觀察結(jié)果：NO向NO2轉(zhuǎn)化；由于氧化過程使丙烯消耗；臭氧及其他二次污染物〔PAN、H2CO)生成。

光化學(xué)煙霧形成的簡化機(jī)制光化學(xué)煙霧形成反響是一個鏈反響，鏈的引發(fā)主要是NO2的光解。6．光化學(xué)煙霧的控制對策控制反響活性高的有機(jī)物的排放反響活性：大多數(shù)有機(jī)物與HO發(fā)生反應(yīng)，其反響速度常數(shù)大體上反映了碳?xì)浠衔锏姆错懟钚浴?/p>

如何控制？控制臭氧的濃度NOX、RH〔碳?xì)浠衔?，氮氧化合物〕的初始濃度大小，影響O3的生成量和生成速度。七、硫氧化物的轉(zhuǎn)化及硫酸煙霧型污染1．SO2的氣相氧化直接光氧化:低層大氣光氧化形成激發(fā)態(tài)分子

1SO2為單重態(tài)，不穩(wěn)定，3SO2為三重態(tài)是大氣環(huán)境中重要的SO2物質(zhì)形態(tài)，能量較高的單重態(tài)分子躍遷到三重態(tài)或回到基態(tài)：因此，激發(fā)態(tài)的SO2主要以三重態(tài)存在，并進(jìn)一步反響如下：或

被自由基氧化與O2、HO自由基的反響〔活性自由基〕反響中生成的HO2，通過反響使得HO又再生，上述氧化過程又循環(huán)進(jìn)行，其決定步驟為SO2和HO的反響。與其他自由基的反響〔二元活性自由基〕被氧原子氧化:自由基對氣相中SO2損耗的奉獻(xiàn)〔p58,表2-5〕2．SO2的液相氧化(略)液相平衡：SO2被水吸收

SO2+H2O=SO2.H2OSO2+H2O=H++HSO3-HSO3-=H++SO32-

液相中O3對SO2的氧化：微量的Fe、Mn可作為催化劑〔p59-63〕3．硫酸煙霧型污染由于煤燃燒而排放出來的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒物所造成的大氣污染現(xiàn)象

1952年12月倫敦?zé)熿F倫敦硫酸煙霧和洛杉磯光化學(xué)煙霧的區(qū)別:1.時間:前者一般白天、夜間連續(xù)出現(xiàn);

后者一般在白天，夜間消失.2.主要污染物:前者為顆粒物、硫酸霧、SO2

后者為HC、PAN、NOx、醛類、O33.污染來源:前者為燃煤.

后者為燃燒汽油、柴油等石油類產(chǎn)品4.氣象條件:前者為冬季、氣溫低、濕度高、日光弱;后者為夏季、氣溫高、濕度低、日光強(qiáng).5.危害作用:前者對呼吸道刺激，對建筑材料損傷.后者對眼睛和呼吸道刺激強(qiáng)烈，橡膠開裂.6.性質(zhì):前者為復(fù)原型;后者為氧化型.光化學(xué)煙霧與倫敦型煙霧的比較八酸性降水一、酸性降水的研究概況酸沉降：濕沉降、干沉降。干沉降：大氣中的酸性物質(zhì)在氣流的作用下直接遷移到地面的過程。酸性降水〔濕沉降〕：通過降水〔雨、雪、冰雹等〕將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程。國外研究概況：1872年英國化學(xué)家在其《空氣和雨：化學(xué)氣象學(xué)的開端》一書中首先使用了“酸雨〞這一術(shù)語；并指出酸雨對植物和材料是有害的。二十世紀(jì)50年代中期，美國水生生態(tài)學(xué)家戈勒姆進(jìn)行了一系列研究工作，揭示了降水的酸度同湖水和土壤酸度之間的關(guān)系，并指出降水酸度是礦物燃料燃燒和金屬冶煉排出的二氧化硫造成的,但是此成果未受重視。60年代間，瑞典土壤學(xué)家S.奧登首先對湖沼學(xué)、農(nóng)學(xué)和大氣化學(xué)的有關(guān)記錄進(jìn)行了綜合性研究，發(fā)現(xiàn)酸性降水是歐洲的一種大范圍現(xiàn)象，降水和地面水的酸度正在不斷升高，含硫和含氮的污染物在歐洲可以遷移上千公里。自70年代中期以來，酸雨范圍迅速擴(kuò)展到整個歐洲和亞洲地區(qū)，成為全球性的主要環(huán)境問題之一。國內(nèi)研究概況：我國對酸雨的研究始于70年代末期。

1985～1986年在全國范圍內(nèi)布設(shè)了189個監(jiān)測站，523個降水采樣點，對降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行了全面系統(tǒng)的分析。我國酸雨的主要致酸物質(zhì)是硫酸鹽，降水中SO42-的含量普遍都很高。

酸雨的危害危害水生生物破壞森林和土壤危害人體健康二、酸雨的限值和背景值通常將pH為5.6作為判斷酸雨的界限。在清潔的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是CO2。如果只把CO2作為影響天然降水pH的因素，根據(jù)CO2的全球大氣濃度為330ppm，與純水的平衡如下：式中：KH——CO2水合平衡常數(shù)，即亨利系數(shù)3.28

10-2 摩

升-1

大氣壓-1 K1、K2——分別為碳酸的一級、二級電離常數(shù) 4.30

10-7、5.61

10-11它們的表達(dá)式為：各組分在溶液中的濃度為：按電中性原理有： [H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]將[H+]、[HCO3-]、和[CO32-]代入上式，得：式中：PCO2——CO2在大氣中的分壓〔3.0410-4大氣壓〕 Kw——水的離子積〔110-14〕將Kw、KH、K1、K2、PCO2這些數(shù)值代入上式，計算結(jié)果得pH=5.6。假設(shè)大氣受到酸性物質(zhì)的污染，降水的pH值就會進(jìn)一步降低，因此一般將pH5.6的降水稱為酸雨。降水的pH背景值〔見表2-7〕三、降水的化學(xué)組成〔1〕降水的組成大氣中固定的氣體組分：無機(jī)物；有機(jī)物；光化學(xué)反響產(chǎn)物；不溶物；〔2〕降水中的離子成分：降水的主要化學(xué)組成：陽離子：H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+、Mg2+陰離子：SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-SO42-、NO3-主要來自礦物質(zhì)燃料的燃燒，Cl-來源于海洋作用，且SO42-＞NO3-＞Cl-。大氣顆粒物中的Fe、Mn、V等元素是催化劑，光化學(xué)反響的產(chǎn)物O3、H2O2是SO2的氧化劑。

CaO、CaCO3、NH3是酸性降水的具有“緩沖作用〞的物質(zhì)，其中降水中的Ca2+提供了相對大的中和能力，NH4+的分布與土壤的性質(zhì)有關(guān)，北方堿性土壤地區(qū)降雨中NH4+含量相對高一些降水酸雨主要由SO42-、Ca2+、NH4+三種離子相互作用而定。降水中有毒金屬元素也已引起人們的關(guān)注,金屬元素的濕沉降明顯受到人為活動的影響四、酸雨的形成燃料燃燒產(chǎn)生的SO42-、NOx以及工業(yè)加工和礦石冶煉中產(chǎn)生的SO2等轉(zhuǎn)化而成。氣相反響：液相反響：NOx的反響：五、影響酸雨形成的因素〔1〕酸性污染物的排放及轉(zhuǎn)化條件；〔2〕大氣中的NH3大氣中的NH3與H2SO4氣溶膠形成中性的NH4HSO4，它降低了雨水的酸度，從而抑制了酸雨的形成?！?〕顆粒物的酸度及其緩沖能力金屬催化SO2氧化顆粒物酸性物奉獻(xiàn)酸雨堿性物中和酸起緩沖作用〔4〕天氣形勢的影響六、酸雨的防治1.

把酸雨和二氧化硫污染綜合防治工作納入國民經(jīng)濟(jì)和社會開展方案；2.

從源頭抓起，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，優(yōu)化能源質(zhì)量，提高能源利用率，減少燃煤產(chǎn)生的二氧化硫；3.

抓好工業(yè)二氧化硫排放治理工作；4、抓緊研究開發(fā)適合國情的二氧化硫治理技術(shù)和設(shè)備；5、加強(qiáng)環(huán)境管理、強(qiáng)化環(huán)保執(zhí)法。問題：請分析我國酸雨南方較多、北方較少的原因？九溫室氣體和溫室效應(yīng)1.地球的熱平衡輻射到地球上的太陽能約有50％在到達(dá)地面前被大氣反射或被大氣吸收后再輻射回空間；其余50％直接由云、大氣或顆粒物散射到地面。到達(dá)地表的太陽能被地球吸收，局部從地表反射回空間，局部通過紅外輻射返回空間，從而維持地球的熱平衡。2.溫室效應(yīng)和溫室氣體

溫室效應(yīng)：CO2象溫室的玻璃一樣，允許太陽光中可見光照射到地面，并阻止地面重新輻射的紅外光返回外空間，從而把能量截留于大氣中，使大氣溫度升高，這種現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)。

溫室氣體：見表2.21

溫室氣體CO2來源：礦物燃料的燃燒、甲烷的轉(zhuǎn)化、動植物的呼吸、生物降解作用。溫室氣體CO2的吸收：地表植被對CO2的吸收。溫室效應(yīng)現(xiàn)狀：IPCC的研究說明，從1861年開始，地球氣候的變化趨勢是變暖，從那時起，地球外表的平均溫度大約升高了0.6℃，誤差是正負(fù)0.2℃。在全球范圍中，20世紀(jì)90年代是最熱的十年，其中1998年時最熱的一年。圖一：1860年以來全球氣溫的變化

溫室效應(yīng)的影響Ⅰ)氣候轉(zhuǎn)變：‘全球變暖’利用復(fù)雜的氣候模式，‘政府間氣候變化專門委員會’在第三份評估報告估計全球的地面平均氣溫會在2100年上升1.4至5.8度。Ⅱ)海平面升高假假設(shè)‘全球變暖’正在發(fā)生，有兩種過程會導(dǎo)致海平面升高。第一種是海水受熱膨脹令水平面上升。第二種是冰川和格陵蘭及南極洲上的冰塊溶解使海洋水份增加。預(yù)期由1900年至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.09米至0.88米之間。Ⅲ)經(jīng)濟(jì)的影響

全球有超過一半人口居住在沿海100公里的范圍以內(nèi)，其中大部份住在海港附近的城市區(qū)域。所以，海平面的顯著上升對沿岸低洼地區(qū)及海島會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損害，例如：加速沿岸沙灘被海水的沖蝕、地下淡水被上升的海水推向更遠(yuǎn)的內(nèi)陸地方。Ⅳ)農(nóng)業(yè)的影響實驗證明在CO2高濃度的環(huán)境下，植物會生長得更快速和高大。但是，‘全球變暖’的結(jié)果可會影響大氣環(huán)流，繼而改變?nèi)虻挠炅糠植寂c及各大洲外表土壤的含水量。由于未能清楚了解‘全球變暖’對各地區(qū)性氣候的影響，以致對植物生態(tài)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)變亦未能確定。Ⅴ)水循環(huán)的影響全球降雨量可能會增加。但是，地區(qū)性降雨量的改變那么仍未知道。某些地區(qū)可有更多雨量，但有些地區(qū)的雨量可能會減少。此外，溫度的提高會增加水份的蒸發(fā)，這對地面上水源的運用帶來壓力。2023年12月7日——18日，哥本哈根氣候變化峰會十．臭氧層的形成與耗損

臭氧層存在于對流層上面的平流層中，距地面0-50Km，臭氧層吸收99%以上來自太陽的紫外輻射，從而保護(hù)地球生物不受其傷害，維持地球的生態(tài)平衡。1．臭氧層形成與耗損的化學(xué)反響平流層O2光解,臭氧層形成：總反響臭氧的消耗：當(dāng)水蒸氣、氮氧化物、氟氯烴等進(jìn)入平流層后加速O3的消耗，起到催化的作用?！补饨狻场采蒓3的逆反響〕導(dǎo)致臭氧層破壞的催化反響過程：總反響Y-直接參加破壞O3的催化活性物種，包括NOX、HOX、ClOX等平流層中NO，NO2來自與N2O氧化：超音速飛機(jī)排放是NO，NOX的人為來源，破壞O3層總反響：平流層中HO2來源于H2O，CH4，H2，O的反響:總反響平流層中ClOX天然來源自海洋生物產(chǎn)生的CH3Cl。人為來源是制冷劑光解產(chǎn)生的Cl破壞O3總反響：

第四節(jié)大氣顆粒物一、大氣顆粒物的來源與消除1.顆粒物及作用顆粒物：指大氣中的各種微粒〔固體微粒、液體微粒、固體-液體混合微?！?。氣溶膠：大氣中的各種固體或液體微粒均勻地分散在空氣中形成一個龐大的氣溶膠(aerosol)體系。

顆粒物的作用:

形成大氣降水；作為降水的凝結(jié)核，形成降水。降低大氣能見度；由于顆粒物的散光效應(yīng)及某些組分對光的強(qiáng)烈吸收，能使大氣能見度降低。影響地表溫度；據(jù)Ｒａｓｏｏｌ等人估計,全球本底不透明度增加四倍時,將使全球溫度降低3.5°之多。能夠吸附多環(huán)芳烴多種有毒物質(zhì)。2.顆粒物的分類

按來源分類：天然來源；

人為來源；

表2氣溶膠全球排放量及來源分配〔Dp<20μm〕

按形成過程分類：一次顆粒物：直接由污染源排放出來的污染物。如土壤粒子、海鹽粒子、燃燒煙塵等。二次顆粒物：大氣中某些污染組分之間，或這些組分與大氣成分之間發(fā)生反響而形成的顆粒物。如硫酸鹽顆粒物、硝酸鹽顆粒物等。3.大氣顆粒物的去除大氣顆粒物的去除與顆粒物的粒度、化學(xué)組成與性質(zhì)密切相關(guān)?！?〕干沉降:Stokes定律重力作用；碰撞作用；〔2〕濕沉降雨除：主要去除半徑小于1μm的顆粒物。沖刷：主要去除半徑大于4μm的顆粒物。對半徑為2微米左右的顆粒物沒有明顯去除作用。二、大氣顆粒物的粒徑分布1.大氣顆粒物的粒徑空氣動力學(xué)直徑〔Dp):

Dp是指在通常溫度、壓力和相對濕度下，在靜止的空氣中,與實際顆粒物具有相同重力末速度的密度為1g/cm3的球體直徑。Dp是一種假想的球體顆粒直徑，與實際顆粒物粒徑不同。實際顆粒物粒徑與顆粒物的組成、相對密度和顆粒物形狀有關(guān)。①總懸浮顆粒物〔TSP,TotalSuspendedParticulates〕TSP粒徑：小于100μm。②飄塵〔可吸入顆粒物〕〔InhalabteParticulates，IP〕Dp粒徑：小于10μm，用PM10表示③降塵粒徑大于10μm，可由于重力作用而自然沉降。

2.大氣顆粒物的三模態(tài)Whitby等依據(jù)大氣顆粒物的外表積與粒徑分布的關(guān)系得到了三種模結(jié)構(gòu)：愛根核模〔Dp〈0.05μm〕：

積聚?！?.05μm＜Dp＜2μm〕

粗粒子?！睤p＞2μm〕

圖1氣溶膠的粒徑分布及來源和匯

〔引自WhitbyandCantrell，1976〕三、大氣顆粒物的化學(xué)組成無機(jī)顆粒物其成分與顆粒物的形成過程、粒徑大小有關(guān)。粗粒子：金屬元素。

細(xì)粒子：硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、痕量金屬、炭黑等。有機(jī)顆粒物來源于礦物燃料燃燒、廢棄物焚化等高溫燃燒過程。已經(jīng)檢測到的有機(jī)顆粒物主要有烷烴、烯烴、芳烴和多環(huán)芳烴等烴類,還有少量的亞硝胺、酚類和有機(jī)酸等。四、顆粒物的來源識別氣溶膠粒子污染來源的常用推斷方法有：相對濃度法、富集因子〔EF〕法、相關(guān)分析法、化學(xué)質(zhì)量平衡法〔CMB〕因子分析法富集因子法的原理如下：首先選定一個比較穩(wěn)定〔受人類活動影響小〕的元素r〔如Si、Al、Fe、Sc等〕為參比元素〔基準(zhǔn)〕，假設(shè)顆粒物中待考查元素為i，將i與r在顆粒物中的濃度比值〔Xi/Xr〕氣溶膠和它們在地殼中的濃度〔豐度〕比值〔Xi/Xr〕地殼進(jìn)行比較，求得富集因子〔EF〕地殼：

〔EF〕地殼＝〔Xi/Xr〕氣溶膠/〔Xi/Xr〕地殼

假設(shè)計算出的〔EF〕地殼＝1，說明這個元素來源于地殼；但考慮到自然界有許多因素會影響大氣中元素的濃度，故提出當(dāng)〔EF〕地殼＞10時，可認(rèn)為該元素被富集了，即可能與某些人為活動有關(guān)?？蛇M(jìn)一步相對于某人為污染源如汽車尾氣、煤燃燒等求出〔EF〕汽車或〔EF〕煤等。假設(shè)求得的某項值接近于1，那么可證明某元素的富集與該污染源有關(guān)。

五、大氣顆粒物中的PM2.5從城市化過程開始后，大氣顆粒物就成為城市空氣污染的重要原因。但過去人們一直著重于研究直接排放的一次顆粒物，20世紀(jì)50年代后，人們逐漸從研究總懸浮顆粒物(TSP)轉(zhuǎn)向可吸入顆粒物(PM10，Dp≤10μm)。而在20世紀(jì)90年代后期，那么開始重視二次顆粒物的問題。目前人們對大氣顆粒物的研究更側(cè)重PM2.5(Dp≤2.5μm)甚至超細(xì)顆粒(納米)的研究，并從總體顆粒研究過渡到單個顆粒的研究.1.PM2.5的來源各類排放源對細(xì)粒子(TSP、PM2-10、PM2)的貢獻(xiàn)百分率。

土壤揚塵、海洋氣溶膠和汽車尾氣最為重要。汽車排氣管排放的主要是細(xì)小的顆粒物即PM2.5。美國的資料說明，按PM2.5的排放源劃分，上路車輛占總排放量的10％，非上路活動排放源占18％，固定源占72％?？梢钥闯觯瑱C(jī)動車輛是城市PM2.5污染的一個重要來源。2002年上海市PM2.5監(jiān)測點源的解析結(jié)果認(rèn)為：①電廠鍋爐、燃煤中小鍋爐等仍是上海市城區(qū)大氣PM2.5中富集元素的主要來源之一。②在靠近長江口或者海邊的地帶，海鹽對PM2.5濃度及成分的影響十清楚顯。③在市中心交通繁忙地帶，機(jī)動車尾氣的排放成為相當(dāng)重要的污染源。④上海市是濱海城市，又屬于季風(fēng)性氣候，從各固定污染源排出的大氣污染物對各個監(jiān)測點的影響大小有時呈現(xiàn)出較明顯的季節(jié)差異。2.影響大氣中PM2.5含量的因素受污染排放和氣象條件等多種因素的影響。3.PM2.5的危害降低大氣可見度。形成光化學(xué)煙霧、酸雨等。對人體健康的影響。大氣污染物主要通過呼吸道進(jìn)入人體鼻呼吸道咽喉氣管主支氣管肺內(nèi)各級支氣管上呼吸道下呼吸道顆粒物的危害程度與其粒徑分布有關(guān)。研究結(jié)果說明,10μｍ以下的顆粒物可以進(jìn)入鼻腔,7μｍ以下的顆粒物可以進(jìn)入咽喉,小于2.5μｍ的顆粒物那么可以深達(dá)肺泡并沉積,進(jìn)而進(jìn)入血液循環(huán)中。第二章大氣環(huán)境化學(xué)復(fù)習(xí)考試大綱★大氣溫度層結(jié)；逆溫現(xiàn)象；★大氣垂直遞減率和干絕熱垂直遞減率；★判斷大氣穩(wěn)定度的依據(jù)；★影響大氣污染物遷移的主要因素；★大氣中重要的吸光物質(zhì)及其光離解；★大氣中的重要自由基及其來源；★大氣中含氮化合物的天然及人工來源及其環(huán)境影響，氮氧化物的氣相及液相轉(zhuǎn)化；★大氣中重要的碳?xì)浠衔锛捌渲匾饣瘜W(xué)反響，★光化學(xué)煙霧及形成條件，光化學(xué)煙霧的日變化曲線及煙霧箱模擬曲線，光化學(xué)煙霧產(chǎn)物的性質(zhì)和特征，光化學(xué)煙霧的控制對策?！锒趸虻臍庀嗉耙合嘌趸?，硫酸型煙霧的形成過程。

★酸雨形成的原因及確定酸雨pH界限的依據(jù)，酸雨的化學(xué)組成，酸雨形成的因素。

★大氣顆粒物的分類，大氣顆粒物的三模態(tài)及其判定依據(jù)，大氣顆粒物的化學(xué)組成，大氣顆粒物的去除過程。

★溫室效應(yīng)和溫室氣體，臭氧層破壞的原因和機(jī)理?？疾熘攸c：一、名詞解釋

大氣氣溶膠；可吸入粒子(IP)；總懸浮顆粒物〔TSP〕；自由基；輻射逆溫；光化學(xué)反響；溫室效應(yīng)、溫室氣體；臭氧層；酸雨(酸沉降〕；光化學(xué)煙霧；光量子產(chǎn)率；二、填空1、大氣顆粒物的去除與顆粒物的和有關(guān)，去除方式有和。2、制冷劑氯氟烴破壞臭氧層的反響機(jī)制是：CFmCln+hvCFmCln-1++O3O2++OO2+Cl3、當(dāng)今世界上最引人矚目的幾個環(huán)境問題_________、__________、__________等是由大氣污染所引起的。4、能引起溫室效應(yīng)的氣體主要有______、______、______、______。4、按污染成因分，氣溶膠可分為__________和__________。5、降水中主要陰離子有______、______、______、______。6、富集因子法可以推斷氣溶膠污染源，如〔EF〕地殼＞10，那么表示待查元素i________。7、倫敦?zé)熿F事件是由____________和_____________引起的。8、大氣中的NO2可以轉(zhuǎn)化成、和。9、燃燒過程中NO的生成量主要與________和________有關(guān)。10.污染物在大氣中擴(kuò)散取決于三個因素，即、、。11.氣團(tuán)的穩(wěn)定性與和兩個因素有關(guān)。三、選擇題1、酸雨是指pH______的雨、雪或其它形式的降水。A<6.0B<7.0C<5.6D<5.02、根據(jù)Whittby的三模態(tài)模型，粒徑小于_____um的粒子稱為愛根核模。A0.05B0.1C1D23、氣溶膠中粒徑________um的顆粒，稱為飄塵。A>10B<5C>15D<104、光化學(xué)煙霧是一個鏈反響，鏈引發(fā)反響主要是

〔1〕丙烯氧化生成具有活性的自由基

〔2〕HO2和RO2等促進(jìn)了NO向NO2轉(zhuǎn)化

〔3〕NO2的光解

〔4〕甲醛在光的照射下生成自由基5、屬于我國酸雨中關(guān)鍵性離子組分的是

〔1〕NO3-、SO42-〔2〕SO42-、Cl-

〔3〕SO42-、NH4+〔4〕SO42-、Na+6、具有溫室效應(yīng)的氣體是〔1〕甲烷、H2O〔2〕O3、CO

〔3〕甲烷、SO2〔4〕CO2、SO27.以下不屬于溫室效應(yīng)造成的原因是：【】A.能源消耗B.氟氯烴類物的使用C.森林破壞D.CO2對太陽能的單向過