第二章大气1、2节

《第二章大气1、2节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章大气1、2节（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二章 大气环境实际上，环境三要素大气、水和土壤，大气对整个生态系统，尤其是人类的 健康的关系最直接，水和土壤一旦受到污染，其表现往往不那么直接或者说需要 一段时间来体现，而且可以通过一定措施来补救，但是大气一旦污染，其反应快 速、直接，容易觉察出来，而且很难控制，所以，从环境保护的发展来看，大气 往往是环境保护一开始的重点。另外，大气污染和水以及固废不同的另一个特点是，一旦污染，就很难采取 措施，只能靠自然净化，而水和固废有一定的后续处理措施，所以，针对大气污 染物，一般只有在其排放前进行处理。所以，快速，直接以及难有补救措施是大气污染的特点。 本章主要由大气的结构组成、大气污染和污染物、大

2、气环境中污染物的化学 转化、扩散以及防治和管理五部分组成。第一节大气的结构和组成地球大气的总质量估计为 5.27*1015 吨（各个书的统计资料不完全一样，因 为本身这个工作误差很大），它在垂直方向的分布是不均匀的，主要集中在大气 圈的底部，其中一半在 05公里高度范围内，10 公里以下集中了 75%，30 公里 以下集中了 90。大气圈顶部没有截然的界限，而是逐步过渡到地球大气和弥 漫在星际空间密度极小的“星际气体”联接起来。利用人造地球卫星探测资料分 析，20003000 公里高度间的大气密度已接近于行星空间的气体密度，故定义 大气上界在 20003000 公里之间。另外，区分两个概念1）

3、空气：一般习惯将人类和动植物活动的某个场所的气体环境成为空气2）大气：一般在大气物理学、大气气象学、自然地理学以及环境科学中以 大区域或全球性的气流为研究对象，用大气一词一、大气结构大气在垂直方向上的物理性质有显著的差异。根据温度、成分、电荷等物理 性质，以及大气的垂直运动状况，可将大气分为五层，这种差异各层的不同高度 上气体的密度差异以及不同气体对太阳辐射的吸收程度上的差异造成的。1、对流层厚度：下界一地面低纬：1718公里上界因纬度和季节而异，其平均厚度中纬：1012公里，一般是冬季厚度小,高纬：89公里夏季厚度大（季节变化中纬度地区最明显）。例如：南京32叽夏季对流层厚15公里冬季对流层

4、厚11公里，同大气厚度比起来，对流层非常薄，不及整个厚度的 1。但是由于地球引力的作用，这一层集中了整个大气3/4 的质量和几乎全部的水汽。它具有以下三个基本特征。特征：A. 对流层中气温随高度增加而降低，一般为一O.65oC/lOOm。B. 空气对流运动显著，且低纬夏季强，高纬冬季弱。C. 气象要素水平分布不均匀，由于受地表性质差异影响大，因些温度、湿度的水 平分布不均，于是可产生一系列物理过程，形成复杂的天气现象。造成这一系列的特点的原因在于对流层的热量来源于地面，因而离地越近温度越 高，热空气密度低，冷空气密度高，因而会形成对流运动，最高速度可达30-40 米/s，再加上整个大气的很多物

5、质都集中于这一层（主要是水汽），容易形成各 种天气现象。这一特点对于污染物有个好处是排放到低空的污染物会随着大气的对流运动，输 送到别的地方，而不会对周围的环境造成污染。当这种结构被破坏，比如特定条 件下，形成逆温，则会出现污染事故。大气边界层在对流层下部靠近下垫面的1.21.5km范围内的薄层大气称为大气边界层，因为贴近 地面，空气运动受到地面摩擦作用影响，又称摩擦层。这一层是人类活动的主要场所，进入 大气的污染物质绝大部分在此层活动。所以，边界层气象条件与大气污染物的迁移和扩散有 着密切的关系。2、平流层厚度：对流层顶55 公里特点：25 公里以下气温不变或微有上升（热量来源于对流层），

6、25 公里以上升温快到50公里形成一个暖区，至顶达一3oC -17oC （由于O3作用的吸收作用）030+02，这一过程吸收紫外线，当0+02生成03的时候，释放出热量对于这一层，由于下面温度低，上面温度高，温度层结稳定，再加上空气稀 薄，水汽尘埃少，所以无天气现象，飞机一般都在这一层飞行。3、中间层厚度：55 公里8085 公里 特点：气温随高度上升而迅速下降，热量来源为平流层向上辐射的热量，并有强烈的垂直运动，在这一层顶部，气温降到-830C以下。4、暖层（电离层）厚度：中间层顶800公里特点：气温随高度上升而迅速升高，在300公里处达lOOOoC。这主要因为所有 波长0.175nm的太阳

7、紫外线辐射都为该层中的大气物质（主要是原子氧）所吸 收，并处于高度电离状态，所以又称电离层。电离层能反射短波波段的无线电波， 故在远距离短波无线电通讯中具有重要意义。5、散逸层（外层）即800公里以上的大气层。气温随高度而升高，由于温度高，空气粒子运动速度很快，又距地球较远，地球引力作用小，大气质点经常散逸至星际空间。二、大气的组成 由于大气中存在着空气的对流运动、湍流运动和分子扩散，大约在 100km 高度以下气体混合均匀，称为均匀层，此层以上称为非均匀层。均匀层中的大气 主要是由干洁大气、水汽及气溶胶质粒子三部分组成。1干洁空气 干洁空气是大气去除水汽和杂质后的空气成为干洁空气。 干洁空气

8、的主要成分是氮（78.1%）、氧（20.9%）和氩（0.9%），合占干洁空气总容积的99.9%。还有少量的C02、03、NOx、及其他一些惰性气体。 大气中的 N、 O 以及其它惰性成分，属于不变组分，其中的 N、 O 是因为 在整个物质循环过程中，消耗和产生保持相对平衡，惰性组分则是很少发生反应。 其它物质属于可变组分。成分容积（）分子量氮（N ）278.0928.016氧（0）220.9532.000氩（Ar）0.9339.944二氧化碳（CO）20.0344.010氖（Ne）0.001820.183氦（He）0.00054.003氪（Kr）0.000183.700氢（H ）20.0000

9、52.016氙（Xe）0.000008131.300臭氧（0 ）0.00000148.000大气中的N、O丰富，对生物有重大意义。大气中03和CO2含量虽然很少, 但它们对人类活动和天气、气候变化有很大影响。CO2 来源于有机物的燃烧、腐烂以及生物的呼吸、矿泉、地裂隙和火山喷 发。所以大气中的CO2也随着时间和空间而变化。由于人类活动的影响，co2 含量在急剧增加。在过去10000年内由 190*10-6增至280*10-6，近 200 年增至 357*10-6（1997 年数据）这里面需要关注的是C02，1800年，工业革命之前，浓度为280ppm，几乎保持 不变，现在的浓度， 2008 年

10、为 380ppm补充：浓度的表示方法 空气中最常用的浓度表示方法就是体积百分比，或者说是体积分数比如我们会经 常看到C02的浓度为360ppm，这里面ppm表示10-6，是体积百分比（另ppb,10-9， ppt， 10-12），这一表示方法虽然不再提倡，但是目前最为常用的方式除 此之外，还可以用 mol/L， g/L， mg/L 等用的比较少，主要是其他的浓度会随着 温度和压力的变化而变化。2、水汽 来源于海、湖、江河、沼泽、潮湿地面及植物表面的蒸发或蒸腾作用。随时 间、空间和条件而有较大变化。一般为低纬高纬地区，沿海内陆地区，夏季 冬季。按容积计，其变化范围在 04之间。在垂直方向水汽含量

11、迅速减少， 观测表明在1.5 2km高度处空气中水汽含量只有地面附近的1/2,在5 km高度 只有地面的 1/10。补充材料：湿度的表示 相对湿度可以表示为在某一温度下空气中的水蒸气压和相同温度下饱和蒸气 压的比率（百分率）。相对湿度是个难懂的概念。以下是对它的解释说明。在标准气压下，抽出一立方米空气中的水蒸气，称量其重量就可以得到绝对 湿度。它表示为一立方米空气的含水量（g/m3）。随着气温的增加，空气中的水 蒸气含量也随之增加。在摄氏10度时，空气能包含9克/m3水蒸气。此时空气 处于其最大绝对湿度当中，也就是我们所说的饱和状态。因此，如果在10C的 情况下，一个密封容器内一立方米的空气含

12、有 9克水蒸气，其饱和度就是9 g/m3 。在摄氏20度时，空气饱和度是 17g/m3 。如果将摄氏10度时水蒸气饱和状 态的空气，使温度上升到摄氏 20 度时，再把 3 克水加入容器中，水蒸发使得 容器内的绝对湿度增加到 12 g/m3 。如果再加入8克水，有5克水会蒸发，另 外3 克水会留在容器底部，因为在摄氏 20 度的情况下，一立方米空气中只能够 含有17克水蒸气。当容器中只有9克水蒸气时，容器中空气的相对湿度就是 9/17 = 53 % 。相对湿度依赖于空气温度。如果没有多余的水蒸气加入，随着温度的上升， 相对湿度将会下降。所以，当容器加热到 25 摄氏度时，显示在此温度下，一立 方

13、米空气能包含 23克水蒸气，相对湿度随之下降：9/23=39% 如果容器中的空气气温下降到 15 摄氏度，即便没有加入更多的水，相对湿度也 会上升。在 15 摄氏度时，一立方米空气中只能够包含 12.5 克水蒸气，因此此时 相对湿度就是 9/12.5=72%。如果空气冷却到 9 摄氏度，容器内的水蒸气就出于饱和状态，其相对湿度就 会上升到百分之百。如何空气进一步冷却，在容器器壁就会形成小水滴，因为空 气必须凝结一部分水蒸气。水蒸气凝结开始出现的温度（也就是空气达到饱和的 温度）就被称作露点。冬天在室内，空气循环到窗棱处，此处温度足够低，空气 就能够被冷却在其露点以下，水滴就会出现在窗户上。第二

14、节大气污染和污染物一、大气污染1、概念： 大气中一些物质的含量达到了有害的程度，以致破坏人和生态系统的正常生 存和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。这里面所提的一些物质，往往是对人有害的，并且是痕量气体或原先不存在 的，这类物质浓度容易达到有害的程度，如二氧化硫，氮氧化物等。2、发生：除了人为的污染外，自然界的很多现象，比如火山喷发、森林火灾等也会向大气 中输入一定量的污染物，或者是认为的活动输入的污染物的浓度并不是很高，在 大气的自然净化作用下，包括稀释扩散以及沉降等方式，将输入大气中的污染物 质去除或者浓度降低，使其危害不发生，没有达到有害的程度，此时不能称为污 染，也就是输入小于输

15、出，则不构成污染。二、污染物来源 大气污染源可以分为两类：天然源以及人为源。天然源是指自然界自行向大 气环境排放污染物的污染源。人为源是指人类的生产活动和生活活动所形成的污 染源。天然源中如森林火灾、火山爆发、自然尘、森林植物释放（萜烯类化合物） 海浪飞沫（硫酸盐和亚硫酸盐）、岩石风化等自然现象也会引起污染，一般来说， 只占大气污染的很小部分。由自然源造成的污染多为暂时的、局部的，由人为源造成的污染通常延续时 间长、范围广。当前所面临的大气污染，多与人为活动有关，称人工污染源，可 归略为三个方面：工业污染源、生活污染源和交通运输污染源。1 工业污染源 工业企业是大气污染的一个重要来源，随着工业的迅速发展，大气污染物种 类、数量将会日益增加，由于工业企业的性质、规模、工艺过程、原料和产品等 种类的不同，对大气污染的程度也不同。由火力发电厂、钢铁厂、化工厂及水泥 厂等工矿企业在生产过程中和燃料燃烧过程中，所造成大气污染的污染源称工业 污染源。下表表示各工业部门向大气排放的主要污染物。在工业企业的排气中， 排放量最大的主要来源是燃料的燃烧，产生大量的污染物，是以煤或石油为燃料 的废气产生量。2-1 各工业部门向大气排放的主要污染物工业部门企业名称向大气排放的污染物