环境化学ppt课件南开大学孙红文博导最新版本03第二章

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1、环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第二章第二章大气环境化学大气环境化学Chapter 2. Environmental Chemistry in Atmosphere1环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。内容提要及重点要求内容

2、提要及重点要求主主要要介介绍绍大大气气结结构构，大大气气中中的的主主要要污污染染物物及及其其迁迁移移，光光化化学学反反应应基基础础，重重要要的的大大气气污污染染化化学学问问题题及及其其形形成成机机制制。要要求求了了解解大大气气的的层层结结结结构构，大大气气中中的的主主要要污污染染物物，大大气气运运动动的的基基本本规规律律。掌掌握握污污染染物物遵遵循循这这些些规规律律而而发发生生的的迁迁移移过过程程，特特别别是是重重要要污污染染物物参参与与光光化化学学烟烟雾雾和和硫硫酸酸型型烟烟雾雾的的形形成成过过程程和和机机理理。还还应应了了解解描描述述大大气气污污染染的的数数学学模模式式和和酸酸雨雨、温温室

3、室效效应应，以以及及臭臭氧氧层破坏等全球性环境问题。层破坏等全球性环境问题。2环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第一节大气的组成及其主要污染物2.1 Atmospheric Composition and Primary Pollutants环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学一、大气的主要成分一、大气的主要成分(Main Compositions of the Atmosphere)二、

4、大气层的结构二、大气层的结构(Stratification of the Atmosphere)三、大气中的主要污染物三、大气中的主要污染物(Primary Pollutants in the Atmosphere)3环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2-4一、一、 大气的主要成分大气的主要成分(Main Compositions of the Atmosphere)大气的主要成分（体大气的主要成分（体积积分

5、数）包括：分数）包括：N2（78.08%）、）、 O2（20.95%）、）、 Ar（0.943%）和）和CO2（0.0314%）。）。几种惰性气体：几种惰性气体：He（5.2410-4）、）、Ne（1.8110-3）、）、Kr（1.1410-4）和）和Xe（8.710-6）的含量相）的含量相对对比比较较高。高。水蒸气的含量是一个可水蒸气的含量是一个可变变化的数化的数值值，一般在，一般在1% 3%。痕量痕量组组分，如分，如H2（510-5）、）、CH4（210-4）、）、CO（110-5）、）、SO2（210-7）、）、NH3（610-7）、）、N2O（310-5）、）、NO2（210-6）、）

6、、O3（410-6）等。）等。环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2-5Gas or SpeciesGas or Species Volume PercentVolume Percenta aMajor SourcesMajor SourcesProcess for Removal from the AtmosphereProcess for Removal from the AtmosphereCHCH4 4

7、210210-4-4BiogenicBiogenicb bPhotochemicalPhotochemicalCOCO110110-5-5Photochemical, anthropogenicPhotochemical, anthropogenicc cPhotochemicalPhotochemicalN N2 2OO310310-5-5BiogenicBiogenicPhotochemicalPhotochemicalNONOx xd d1010-10-10 10 10-6-6Photochemical, lightning, anthropogenicPhotochemical, li

8、ghtning, anthropogenic PhotochemicalPhotochemicalHNOHNO3 31010-9 -9 10 10-7-7PhotochemicalPhotochemicalWashed out by precipitationWashed out by precipitationNHNH3 36 106 10-7-7BiogenicBiogenicPhotochemical, washed out by precipitationPhotochemical, washed out by precipitationHH2 2510510-5-5Biogenic,

9、 photochemicalBiogenic, photochemicalPhotochemicalPhotochemicalHH2 2OO2 21010-8-8 10 10-6-6PhotochemicalPhotochemicalWashed out by precipitationWashed out by precipitationHOHOe e1010-13-13 10 10-8-8PhotochemicalPhotochemicalPhotochemicalPhotochemicalHOHO2 2 e e1010-11-11 10 10-9-9PhotochemicalPhotoc

10、hemicalPhotochemicalPhotochemicalHH2 2COCO1010-8-8 10 10-7-7PhotochemicalPhotochemicalPhotochemicalPhotochemicalCSCS2 21010-9-9 10 10-8-8Anthropogenic, biogenicAnthropogenic, biogenicPhotochemicalPhotochemicalOCSOCS1010-8-8Anthropogenic, biogenic, photochemicalAnthropogenic, biogenic, photochemicalP

11、hotochemicalPhotochemicalSOSO2 2210210-7-7Anthropogenic, photochemical, volcanicAnthropogenic, photochemical, volcanicPhotochemicalPhotochemicalI I2 2tracetrace- - -CClCCl2 2F F2 2f f310310-5-5AnthropogenicAnthropogenicPhotochemicalPhotochemicalHH3 3CCClCCCl3 3g g110110-8-8AnthropogenicAnthropogenic

12、PhotochemicalPhotochemicalAtmospheric Trace Gases in Dry Air Near Ground Levela Level in the absence of gross pollution; b From biological sources; c Sources arising from human activities; d Sum of NO, NO2, and NO3, of which NO3 is a major reactive species in the atmosphere at night; e Reactive free

13、 radical species with one unpaired electron, transient species whose concentrations become much lower at night; f A chlorofluorocarbon, Freon F-12; g Methyl chloroform.From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 2004环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以

14、网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。地表大气的平均压力为地表大气的平均压力为 101 300 Pa，相当于，相当于每平方厘米地球表面包围着每平方厘米地球表面包围着 1034 g的空气。地球的空气。地球的总表面积为的总表面积为510 100 934 km2，所以大气总质量，所以大气总质量约为约为5.3 1018 kg，相当于地球质量的，相当于地球质量的10-6倍。大气倍。大气随高度的增加而逐渐稀薄，随高度的增加而逐渐稀薄，其质量的其质量的99.9集中在集中在 50 km以下的范围内。海拔高度大于以下的范围内。海拔高度大于100 km的大的大气中，大气质量仅

15、是整个大气圈质量的百万分之一。气中，大气质量仅是整个大气圈质量的百万分之一。6环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第一节大气的组成及其主要污染物2.1 Atmospheric Composition and Primary Pollutants环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学一、大气的主要成分一、大气的主要成分(Main Compositions of the Atmosphere)二、

16、大气层的结构二、大气层的结构(Stratification of the Atmosphere)三、大气中的主要污染物三、大气中的主要污染物(Primary Pollutants in the Atmosphere)7环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。二、大气层的结构二、大气层的结构(Stratification of the Atmosphere)(Stratification of the Atmosph

17、ere)1. 对流层对流层 （Troposphere）高度：高度： 0(1016) km ，随纬度和季节发生，随纬度和季节发生变化变化温度：大约每上升温度：大约每上升100 m，降低，降低 0.6 空气运动：低纬度较强，高纬度较弱，夏空气运动：低纬度较强，高纬度较弱，夏季较强，冬季较弱季较强，冬季较弱密度：密度大，占大气总质量的密度：密度大，占大气总质量的3/4低层大气（低层大气（12 km）：摩擦层或边界层，）：摩擦层或边界层，污染物集中；污染物集中；自由层大气（自由层大气（2 km以上）：自然现象；以上）：自然现象；对流层顶层：水变冰，阻止水分子进入平对流层顶层：水变冰，阻止水分子进入平流

18、层，阻止了氢的损失。流层，阻止了氢的损失。H2O H + HO热层热层中间层顶中间层顶中间层中间层平流层顶平流层顶平流层平流层对流层顶对流层顶对流层对流层8环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2. 平流层平流层 (Stratosphere)高度：高度： (1016)50 km温度：同温层温度：同温层 对流层顶端对流层顶端(3035 km) 3035 km以上开始下降以上开始下降 空气运动：没有对流，平流为主空气

19、运动：没有对流，平流为主空气稀薄，很少出现天气现象空气稀薄，很少出现天气现象在高在高度度1560 km，有厚约，有厚约 20 km的臭氧层，其的臭氧层，其生成和去除过程为：生成和去除过程为：O2 O + O O + O2 O3O3 O + O2 O3 + O 2O2吸收紫外线，放出热量，臭氧吸收热量吸收紫外线，放出热量，臭氧吸收热量3. 中间层中间层 (Mesosphere)： 5080 km4. 热层（电离层）热层（电离层）(Thermosphere)：80500 km吸收紫外线造成温度上升，空气高度电离，因吸收紫外线造成温度上升，空气高度电离，因此也称为电离层，占大气质量的此也称为电离层，

20、占大气质量的0.5%5. 逃逸层逃逸层，外大气层，外大气层 (Exosphere)热层热层中间层顶中间层顶中间层中间层平流层顶平流层顶平流层平流层对流层顶对流层顶对流层对流层9环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。The atmosphere is divided conceptually into four The atmosphere is divided conceptually into four reg

21、ionsthe troposphere, stratosphere, regionsthe troposphere, stratosphere, mesosphere, and thermosphereon the basis of mesosphere, and thermosphereon the basis of the direction of temperature change with increasing the direction of temperature change with increasing altitude. The relative amounts of t

22、he major gases altitude. The relative amounts of the major gases remain constant for the first 80 km, but, as indicated remain constant for the first 80 km, but, as indicated by the decreasing pressure with increasing altitude, by the decreasing pressure with increasing altitude, the absolute amount

23、 of each gas decreases.the absolute amount of each gas decreases.10环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。thermospheremesospherestratospheretropospheretemperatureDegree of penetration ofincoming solar radiationPrincipal chemical

24、speciesN2, O2, N, O,N2+, O2+, NO+, O+N2, O2, O3N2, O2, H2O, Ar, CO2N2, O2, NO,N2+, O2+, NO+100 nm to long200 nm to long330 nm to longpressure11环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2-12n n大气的压力总是随着海拔高度的增加而减小：大气的压力总是随着海拔高度的增加而减小

25、：n np ph h ：高度为：高度为h h时的大气压力时的大气压力 (Pa)(Pa)。n np p0 0：地面大气压力：地面大气压力 (Pa)(Pa)。n nMM：空气的平均摩尔质量：空气的平均摩尔质量 (28.97 g mol(28.97 g mol-1-1) )。n ng g：重力加速度：重力加速度 (981 cm s(981 cm s-2-2) )。n nh h：海拔高度：海拔高度 (cm)(cm)。n nR R：摩尔气体常数：摩尔气体常数 (8.314 J mol(8.314 J mol-1-1 K K-1-1) )。n nT T：海平面热力学温度：海平面热力学温度 (K)(K)。n

26、 n上述方程两边取对数：上述方程两边取对数：n n取地面大气压力取地面大气压力p p0 0=1=1环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第一节大气的组成及其主要污染物2.1 Atmospheric Composition and Primary Pollutants环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学一、大气的主要成分一、大气的主要成分(Main Compositions of the Atm

27、osphere)二、大气层的结构二、大气层的结构(Stratification of the Atmosphere)三、大气中的主要污染物三、大气中的主要污染物(Primary Pollutants in the Atmosphere)13环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。三、三、 大气中的主要大气中的主要污染物污染物(Primary Pollutants in the Atmosphere)一次污染物一次污

28、染物是指直接从污染源排放的污染物质，如是指直接从污染源排放的污染物质，如CO、SO2 、NO等。等。二次污染物二次污染物是指由一次污染物经化学反应形成的污染物是指由一次污染物经化学反应形成的污染物质，如臭氧（质，如臭氧（O3）、硫酸盐颗粒物等。）、硫酸盐颗粒物等。大气污染物按照化学组成还可以分为：大气污染物按照化学组成还可以分为：含硫化合物含硫化合物 (Sulfur Compounds)含氮化合物含氮化合物 (Nitrogen Compounds)含碳化合物含碳化合物 (Carbon Compounds)含卤素化合物含卤素化合物 (Halogen Compounds)14环境化学环境化学 第二

29、章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1. 1. 含硫化合物含硫化合物 (Sulfur Compounds)大大气气中中的的含含硫硫化化合合物物主主要要包包括括：氧氧硫硫化化碳碳(COS)、二二硫硫化化碳碳(CS2)、二二甲甲基基硫硫(CH3)2S、硫硫化化氢氢(H2S)、二二氧氧化化硫硫(SO2)、三三氧氧化化硫硫(SO3)、硫硫酸酸(H2SO4)、亚亚硫硫酸酸盐盐(MSO3)和和硫酸盐硫酸盐(MSO4)等。等。SO2的的来来源源与

30、与去去除除：人人为为来来源源中中，有有60来来自自煤煤的的燃燃烧烧，30左左右右来来自自石石油油燃燃烧烧和和炼炼制制过过程程；有有50%会会转转化化形形成成硫硫酸或硫酸根，另外酸或硫酸根，另外50%可以通过干湿沉降从大气中被去除；可以通过干湿沉降从大气中被去除；SO2的的浓浓度度特特征征：本本底底浓浓度度一一般般在在0.210 L m-3，随随不不同地区发生变化。同地区发生变化。 （1 1）二氧化硫）二氧化硫 (Sulfur Dioxide, SO2)SO2的危害：的危害：刺激性气体，呼吸道刺激性气体，呼吸道危害；植物危害；危害；植物危害；15环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环

31、境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。SO2SO2SO2SO2SO2SO2SO2SSSSSSSS16环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。早、晚早、晚SO2排放量大，且逆温层低，大气稳定，排放的排放量大，且逆温层低，大气稳定，排放的SO2不易扩散不易扩散影响因素包括：高度、污染源位

32、置与风向、风速、大气稳定度、低层影响因素包括：高度、污染源位置与风向、风速、大气稳定度、低层逆温、湍流逆温、湍流 17环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（2 2）硫化氢）硫化氢 (Hydrogen Sulfide, H2S)许多天然源都可以向环境中排放含硫化合物，如许多天然源都可以向环境中排放含硫化合物，如火山火山爆发、海水浪花和生物活动爆发、海水浪花和生物活动等。等。H2S主要来自主要来自动植物机体的腐烂，

33、即主要由植物机体中动植物机体的腐烂，即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的的硫酸盐经微生物的厌氧活动厌氧活动还原产生。还原产生。而大气中而大气中H2S主要的主要的去除反应去除反应为：为：HO + H2SH2O+ SH 大气中大气中H2S的本底浓度（以体积分数表示）一般为的本底浓度（以体积分数表示）一般为0.220 L m-3，停留时间，停留时间2100）条条件件下下氧氧化化生成生成NOx。其机理。其机理为链为链反反应应机制：机制：（极快）（极快）（极快）（极快）（慢）21环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以

34、综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（3）燃料燃）燃料燃烧过烧过程中影响程中影响NOx形成的因素形成的因素 (Factors Affecting the Formation of NOx during Combustion)化学计量空燃比化学计量空燃比氮氧化物氮氧化物碳氢化合物碳氢化合物图图汽油中碳汽油中碳氢氢化合物，化合物，CO和氮氧化物的排放量和氮氧化物的排放量（体（体积积分数）与空燃比的关系分数）与空燃比的关系CO12001000800600400200024002000160012008004000(氮氧化物氮氧化物)/10-

35、6(碳碳氢氢化合物化合物)/10-6(CO)/%燃燃烧烧温度：燃温度：燃烧烧温温度越高，形成的度越高，形成的NOx的数量也越多。的数量也越多。 空燃比（空燃比（质质量比）：量比）：化学化学计计量空燃比。量空燃比。对对于于典典型型的的汽汽油油其其化化学学计计量量空空燃燃比比为为14.6 。11 12 13 14 15 16 17 18空燃比空燃比22环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（4）NOx的的环环境境浓浓

36、度度 (NOx Concentrations in the Environment)n全球总平均体积分数：全球总平均体积分数：NO为为1.0 Lm-3,NO2为为2.0 Lm-3 。（5）NOx的危害的危害 (Adverse Effects of NOx )uNO的的生生物物化化学学活活性性和和毒毒性性都都不不如如NO2，可可与与血血红红蛋蛋白白结结合合，并减弱血液的并减弱血液的输输氧能力；氧能力；uNO2使肺部使肺部损伤损伤，导导致肺炎、致肺炎、纤维组织变纤维组织变性性支气管炎；性性支气管炎；u植物毒性；植物毒性；uNOx是是导导致大气光化学致大气光化学污污染的重要染的重要污污染物染物质质。

37、23环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3.3.3.3.含碳化合物含碳化合物含碳化合物含碳化合物 (Carbon Compounds)(Carbon Compounds)（1 1）一氧化碳）一氧化碳）一氧化碳）一氧化碳 ( (Carbon Monoxide)Carbon Monoxide)n nCOCO是一种毒性极强、无色、无嗅的气体是一种毒性极强、无色、无嗅的气体是一种毒性极强、无色、无嗅的气体是一种毒性极强

38、、无色、无嗅的气体 COCO的人为来源：的人为来源：的人为来源：的人为来源：燃料不完全燃烧燃料不完全燃烧燃料不完全燃烧燃料不完全燃烧 ，COCO氧化为氧化为氧化为氧化为COCO2 2的速率极的速率极的速率极的速率极慢，慢，慢，慢， 8080是由汽车排放出来的，家庭炉灶、工业燃煤锅炉、是由汽车排放出来的，家庭炉灶、工业燃煤锅炉、是由汽车排放出来的，家庭炉灶、工业燃煤锅炉、是由汽车排放出来的，家庭炉灶、工业燃煤锅炉、煤气加工等工业过程也排放大量的煤气加工等工业过程也排放大量的煤气加工等工业过程也排放大量的煤气加工等工业过程也排放大量的COCO。COCO的天然来源：的天然来源：的天然来源：的天然来源

39、：主要包括甲烷的转化、海水中主要包括甲烷的转化、海水中主要包括甲烷的转化、海水中主要包括甲烷的转化、海水中COCO的挥发、的挥发、的挥发、的挥发、植物的排放，以及森林火灾和农业废物焚烧。其中以甲烷的植物的排放，以及森林火灾和农业废物焚烧。其中以甲烷的植物的排放，以及森林火灾和农业废物焚烧。其中以甲烷的植物的排放，以及森林火灾和农业废物焚烧。其中以甲烷的转化最为重要。转化最为重要。转化最为重要。转化最为重要。n nCHCH4 4经经经经HOHO 自由基氧化可形成自由基氧化可形成自由基氧化可形成自由基氧化可形成 COCO，其反应机制为：，其反应机制为：，其反应机制为：，其反应机制为：24环境化学环

40、境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。CO的去除的去除 a.a.土壤吸收：细菌能土壤吸收：细菌能将将CO代谢为代谢为CO2和和CH4 b.与与HO的反应，该途径可去除大气中约的反应，该途径可去除大气中约50的的COCO的停留时间：约的停留时间：约0.4年年 CO的的危危害害：使使人人体体缺缺氧氧窒窒息息；参参与与光光化化学学反反应应，适适量量CO的的存在可以促进存在可以促进NO向向NO2的转化，从而促进了臭氧的积累的转化，

41、从而促进了臭氧的积累。25环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。而且，空气中存在的而且，空气中存在的CO也可以导致臭氧的积累：也可以导致臭氧的积累：CO + 2O2 CO2 + O3 CO本本身身也也是是一一种种温温室室气气体体，可可以以导导致致温温室室效效应应；大大气气中中CO的的增增加加，将将导导致致大大气气中中HO 减减少少，这这使使得得可可与与HO 反反应应的的物物种种，如如甲甲烷烷得得以以积积累累。甲甲

42、烷烷是是一一种种温温室室气气体体，可可吸吸收收太太阳阳光光谱谱的的红红外外部部分分，而而间间接接地地导导致致温温室效应的发生室效应的发生 。26环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（2）二氧化碳二氧化碳 (Carbon Dioxide)CO2是是一一种种无无毒毒、无无嗅嗅的的气气体体，对对人人体体没没有有显显著著的的危危害害作用。作用。CO2的来源的来源 (Sources of CO2) 大气中大气中CO2的来

43、源也包括的来源也包括人为来源人为来源和和天然来源天然来源两种。两种。CO2的人为来源主要是的人为来源主要是矿物燃料的燃烧过程矿物燃料的燃烧过程。CO2的的天天然然来来源源主主要要包包括括：海海洋洋脱脱气气、甲甲烷烷转转化化、动动植植物呼吸和腐败作用，以及燃烧作用。物呼吸和腐败作用，以及燃烧作用。温室气体温室气体 。27环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。COCO2 2的环境浓度的环境浓度的环境浓度的环境浓度 (

44、CO(CO2 2 Concentrations in the Environment) Concentrations in the Environment)n n人类的许多活动都直接将大量的人类的许多活动都直接将大量的人类的许多活动都直接将大量的人类的许多活动都直接将大量的COCO2 2排放到大气中；排放到大气中；排放到大气中；排放到大气中；n n同同同同时时时时，由由由由于于于于人人人人类类类类大大大大量量量量砍砍砍砍伐伐伐伐森森森森林林林林、毁毁毁毁灭灭灭灭草草草草原原原原，使使使使地地地地球球球球表表表表面面面面的的的的植植植植被被被被日趋减少，以致减少了整个植物界从大气中吸收日趋减少，

45、以致减少了整个植物界从大气中吸收日趋减少，以致减少了整个植物界从大气中吸收日趋减少，以致减少了整个植物界从大气中吸收COCO2 2的数量的数量的数量的数量。290 mL m-3315 mL m-3350 mL m-328环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 陆地植被具有吸收和释放陆地植被具有吸收和释放CO2的双重作用，一方面表现为通的双重作用，一方面表现为通过热带雨林地区土地利用方式的改变向大气释过热带雨林地区

46、土地利用方式的改变向大气释放放CO2，从而加，从而加速全球气候变暖的进程；另一方面，北半球的植被，尤其速全球气候变暖的进程；另一方面，北半球的植被，尤其是温带森林和北方森林通过是温带森林和北方森林通过CO2施肥效应吸收大气中的施肥效应吸收大气中的CO2，从而减缓全球气候变暖的进程，这两方面的平衡决定着，从而减缓全球气候变暖的进程，这两方面的平衡决定着全球植被，尤其是森林对大气全球植被，尤其是森林对大气CO2浓度变化的贡献。除了植浓度变化的贡献。除了植被的作用外，大气被的作用外，大气海洋之间的海洋之间的CO2交换量的变化也能对大交换量的变化也能对大气气CO2浓度的季节变化产生一定的影响。浓度的季

47、节变化产生一定的影响。 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO229环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。CO2的的 危危 害害 (Adverse effects of CO2)温温室室效效应应：CO2分分子子对对可可见见光光几几乎乎完完全全透透过过，但但是是对对红红外外辐辐射射，特特别别是是波波长长在在1218 m的的红红外外辐辐射射，则则是是一一个个很很强强的的吸吸收收体体，因因此此低低层层大大

48、气气中中的的CO2能能够够有有效效地地吸吸收收地地面面发发射射的的长长波波辐辐射射，造造成成温温室室效效应应，使使近近地地面面大大气气变变暖暖。有有人人提提出出，如如果果大大气气中中CO2增增加加两两倍倍，全全球气温将升高球气温将升高3.6 。 太阳总辐射强度太阳总辐射强度太阳太阳240 W m-2部部分分太太阳阳辐辐射射会会被被地地球球表面和大气层所折返表面和大气层所折返返回太空时的总红外辐射强度返回太空时的总红外辐射强度240 W m-2108 W m-2大气层大气层太太阳阳辐辐射射经经过过地地球球的的大大气气层层大大部部分分的的太太阳阳辐辐射射会会被被地地球球表表面面吸吸收收则令地面温暖

49、起来则令地面温暖起来地地球球表表面面释释放放的的红外辐射红外辐射地球地球部部分分红红外外辐辐射射会会被被温温室室气气体体所所吸吸收收和和再再次次释释放放出出来来。此此效效应应令令地地球球表表面面和和大大气气层层底层变暖。底层变暖。30环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。近近年年来来，有有许许多多模模式式预预测测温温室室气气体体排排放放的的变变化化对对全全球球气气温温造造成成的的影影响响。下下图图为为全全球球气气

50、温温变变化化的的一一个个预预测测结结果果。如如果果维维持持目目前前的的排排放放量量，那那么么就就是是图图中中“中中方方案案”这这条条线线，则则每每10年年气气温温增增长长约约0.3。如如果果加加速速温温室室气气体体的的排排放放，其其后后果果如如图图中中“高高方方案案”曲曲线线所所示示，每每10年年增增温温0.8。如如果果不不再再排排放放温温室室气气体体，结结果果仍仍会会造造成成每每10年年增增温温0.06。而而实实际际的的变变化化趋趋势势很很有有可可能介于高、低两种方案之间。能介于高、低两种方案之间。高方案速率0.8 (10a)-1中方案速率0.3 (10a)-1低方案速率0.06 (10a)

51、-131环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 2004Earths radiation budget expressed on the basis of portions of the 1340 W m-2 composing the solar fluxAtmospheric limit1340 W/m

52、2 reach the upper limits of the atmosphere234 W absorbed by the atmosphere322 W reflected from clouds to space797 W infrared radiationa trans-mitted to space from atmosphere74 W infrared radiation transmitted to space from earths surface194 W diffuse radiation from clouds54 W reflected to space from

53、 earths surface2090 W infrared radiation emitted by atmosphere1460 W infrared radiation from earths surface absorbed in atmosphere141 W diffuse radiation from blue sky301.5 W reach earths surface directly636 W of solar radiation absorbed at earths surface248 W of latent heat and 147 W of sensible he

54、at transferred from earths atmosphere by evaporation and convection1293 W infrared radiation absorbed at the earths surface1534 W of infrared radiation emitted from Earths surface32环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。The aver

55、age surface temperature is maintained at a relatively comfortable 15 because of an atmospheric greenhouse effect in which water vapor and, to a lesser extent, carbon dioxide reabsorb much of the outgoing radiation and reradiate about half of it back to the surface. Were this not the case, the surfac

56、e temperature would average around -18 . Most of the absorption of infrared radiation is done by water molecules in the atmosphere. Absorption is weak in the regions of 7 to 8.5 and 11 to 14 m, and nonexistent between 8.5 and 11 m, leaving a hole in the infrared absorption spectrum through which rad

57、iation may escape. Carbon dioxide, though present at a much lower concentration than water vapor, absorbs strongly between 12 and 16.3 m and plays a key role in maintaining the heat balance. There is concern that an increase in the carbon dioxide level in the atmosphere could prevent sufficient ener

58、gy lose to cause a perceptible and damaging increase in the earths temperature.33环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。碳氢化合物是大气中的重要污染物。碳氢化合物是大气中的重要污染物。大大气气中中以以气气态态存存在在的的碳碳氢氢化化合合物物的的碳碳原原子子数数主主要要为为110，包包括括可可挥挥发发性性的的所所有有烃烃类类。它它们们是

59、是形形成成光光化化学学烟烟雾雾的的主主要要参参与与者者。其其他他碳碳氢氢化化合合物物大大部部分分以以气气溶溶胶胶形式形式存在于大气中。存在于大气中。烷烃、烯烃、芳香烃。烷烃、烯烃、芳香烃。人人们们常常常常根根据据烃烃类类化化合合物物在在光光化化学学反反应应过过程程中中活活性性的的大大小小，把把烃烃类类化化合合物物区区分分为为甲甲烷烷（CH4）和和非非甲甲烷烷烃烃（NMHC）两类。两类。（3）碳氢化合物）碳氢化合物 (Hydrocarbons，HCs)34环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑

60、、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。甲烷甲烷 (Methane)甲甲烷烷是是无无色色气气体体，性性质质稳稳定定。它它在在大大气气中中的的浓浓度度仅仅次次于于二二氧氧化化碳碳，大大气气中中的的碳碳氢氢化化合合物物有有80%85%是是甲甲烷烷。甲甲烷烷是是一一种种重重要要的的温温室室气气体体，可可以以吸吸收收波波长长为为7.7 m的的红红外外辐辐射射，将将辐辐射射能能转转化化为为热热量量，影影响响地地表表温温度度。每每个个CH4分分子子导导致致温温室室效效应应的的能能力力比比CO2分分子子大大20倍倍；而而且且，目目前前甲甲烷烷以以每每年年1%的的速速率

61、率增增加加，增加速率之快在其他温室气体中是少见的。增加速率之快在其他温室气体中是少见的。 35环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。a. a. 大气中大气中CHCH4 4的来源的来源既既既既可可可可以以以以由由由由天天天天然然然然源源源源产产产产生生生生，也也也也可可可可以以以以由由由由人人人人为为为为源产生。源产生。源产生。源产生。 甲烷的主要甲烷的主要排放源（排放源（IPCC，1995） 排放源数量和范围/T

62、g(CH3) a-1天然源湿地115 (5150)白蚁20 (1050)海洋10 (550)其他15 (1040)小计160 (110210)人为源化石燃料（煤、石油、天然气）100 (70120)反刍类家畜85 (65100)水田60 (20100)生物质燃烧40 (2080)废物填埋40 (2070)动物排泄物25 (2030)下水道处理25 (1580)小计375 (300450)36环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性

63、治安防控工程”。产产生生甲甲烷烷的的机机制制都都是是厌厌氧氧细细菌菌的的发发酵酵过过程程，该该过过程程可可发发生生在在沼沼泽泽、泥泥塘塘、湿湿冻冻土土带带和和水水稻稻田田底底部部等等环环境境；此此外外，反反刍刍动动物物及及蚂蚂蚁蚁等等的呼吸过程也可产生甲烷。的呼吸过程也可产生甲烷。中中国国是是一一个个农农业业大大国国，其其水水稻稻田田面面积积约约占占全全球球水水稻稻田田面面积积的的1/31/3。因因而而水稻田成为我国大气中甲烷的最大排放源。水稻田成为我国大气中甲烷的最大排放源。 中国主要的甲中国主要的甲烷烷排放源（排放源（1988）研研究究表表明明，水水稻稻田田排排放放的的甲甲烷烷的的数数量量

64、受受多多种种因因素素的的影影响响，如如气气温温、土土壤壤的的性性质质和和组组成成、耕耕作作方方式式等等。而而且且，在在水水稻稻不不同同的的生生长长期期，其其排排放放甲烷的能力也不同甲烷的能力也不同。排放源排放量/(1012 ga-1)水稻田172家畜5.5煤矿6.1天然湿地2.2农村堆肥3.2城镇0.6合计34.60.237环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。b. 大气中大气中CH4的去除的去除CH4在在大气中

65、主要是通过大气中主要是通过与与HO 反应反应被去除：被去除：使得使得CH4在大气中的寿命约为在大气中的寿命约为11年年 。近近200年年来来大大气气中中甲甲烷烷浓浓度度的的增增加加，70是是由由于于直直接接排排放放的的结结果，果，30则是由于大气中则是由于大气中HO 浓度下降所造成的。浓度下降所造成的。c. 大气中大气中CH4的浓度分布特征的浓度分布特征CH4的的排排放放源源主主要要分分布布在在北北半半球球。因因为为排排放放源源的的季季节节变变化化随随地地区区不不同同而而异异，因因此此在在北北半半球球CH4浓浓度度的的季季节节变变化化也也因因地地而而异异。在在南南半半球球，CH4大大多多为为天

66、天然然源源排排放放，其其浓浓度度主主要要受受HO 控控制制，因因此此它它的的季季节节变变化化十十分分有有规规律律。总总体体上上逐逐年年增增加加的的趋趋势势是是十十分明显的。分明显的。38环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。图大气中CH4的变化（Dlugokencky, et al.，1994）39环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指

67、挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。非甲烷烃非甲烷烃 (Non-methane Hydrocarbons, NMHC)全全球球大大气气中中非非甲甲烷烷烃烃的的来来源源包包括括煤煤、石石油油和和植植物物等等。非甲烷烃的种类很多，因来源而异。非甲烷烃的种类很多，因来源而异。 a. 非甲烷烃的天然来源非甲烷烃的天然来源植植被被最最重重要要，其其他他天天然然来来源源则则包包括括微微生生物物、森森林林火火灾灾、动动物排泄物及火山爆发。物排泄物及火山爆发。乙烯乙烯 、萜烯类化合物，约占非甲烷烃总量的、萜烯类化合物，约占非甲烷烃总量的65

68、。 -蒎烯异戊二烯苎烯(1,8-萜二烯)40环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。b. b. 非甲烷烃的人为来源非甲烷烃的人为来源非甲烷烃的人为来源非甲烷烃的人为来源汽油燃烧汽油燃烧汽油燃烧汽油燃烧焚烧焚烧焚烧焚烧溶剂蒸发溶剂蒸发溶剂蒸发溶剂蒸发石油蒸发和运输损耗石油蒸发和运输损耗石油蒸发和运输损耗石油蒸发和运输损耗废物提炼废物提炼废物提炼废物提炼n n以以以以上上上上五五五五种种种种来来来来源源源源产产产产生生

69、生生的的的的非非非非甲甲甲甲烷烷烷烷烃烃烃烃的的的的数数数数量量量量约约约约占占占占碳碳碳碳氢氢氢氢化化化化合合合合物物物物人人人人为为为为来来来来源的源的源的源的95.895.8 c. c. 非甲烷烃的去除途径非甲烷烃的去除途径非甲烷烃的去除途径非甲烷烃的去除途径大气中的非甲烷烃可通过化学反应或转化生成有机气溶胶大气中的非甲烷烃可通过化学反应或转化生成有机气溶胶大气中的非甲烷烃可通过化学反应或转化生成有机气溶胶大气中的非甲烷烃可通过化学反应或转化生成有机气溶胶而去除。非甲烷烃在大气中最主要的化学反应是与而去除。非甲烷烃在大气中最主要的化学反应是与而去除。非甲烷烃在大气中最主要的化学反应是与而

70、去除。非甲烷烃在大气中最主要的化学反应是与HOHO 的反应。的反应。的反应。的反应。41环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。4. 4. 含卤素化合物含卤素化合物含卤素化合物含卤素化合物 (Halogen Compounds)(Halogen Compounds)（1 1）简单的卤代烃）简单的卤代烃）简单的卤代烃）简单的卤代烃 (Halogenated Hydrocarbons)(Halogenated Hydr

71、ocarbons)n n如如如如甲甲甲甲基基基基氯氯氯氯(CH(CH3 3Cl)Cl)、甲甲甲甲基基基基溴溴溴溴(CH(CH3 3Br)Br)和和和和甲甲甲甲基基基基碘碘碘碘(CH(CH3 3I) I)。它们主要由天然过程产生，主要来自于海洋。它们主要由天然过程产生，主要来自于海洋。它们主要由天然过程产生，主要来自于海洋。它们主要由天然过程产生，主要来自于海洋。n nCHCH3 3ClCl和和和和CHCH3 3BrBr可可可可与与与与 OHOH反反反反应应应应，但但但但是是是是寿寿寿寿命命命命较较较较长长长长，为为为为1.51.5年，可以扩散进入平流层。年，可以扩散进入平流层。年，可以扩散进入

72、平流层。年，可以扩散进入平流层。n n而而而而CHCH3 3I I在在在在对对对对流流流流层层层层大大大大气气气气中中中中，主主主主要要要要是是是是在在在在太太太太阳阳阳阳辐辐辐辐射射射射作作作作用用用用下下下下发发发发生光解，产生原子碘：生光解，产生原子碘：生光解，产生原子碘：生光解，产生原子碘：n n该反应使得该反应使得该反应使得该反应使得CHCH3 3I I在大气中的寿命仅约在大气中的寿命仅约在大气中的寿命仅约在大气中的寿命仅约8 d8 d。42环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、

73、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。许许多多卤卤代代烃烃是是重重要要的的化化学学溶溶剂剂，也也是是有有机机合合成成工工业业的的重重要要的的原原料料和和中中间间体体，因因此此，三三氯氯甲甲烷烷(CHCl3)、三三氯氯乙乙烷烷(CH3CCl3)、四四氯氯化化碳碳(CCl4)和和氯氯乙乙烯烯(C2H3Cl)等等可可通通过过生生产产和和使使用用过过程程挥挥发发进进入入大气，成为大气中常见的污染物。它们主要是来自于人为来源。大气，成为大气中常见的污染物。它们主要是来自于人为来源。在在对对流流层层中中，三三氯氯甲甲烷烷和和氯氯乙乙烯烯等等可可通通过过与与HO 反反

74、应应，转转化化为为 HCl，然后经降水而被去除。如：，然后经降水而被去除。如：43环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（2）氟氯烃类氟氯烃类 (Chlorofluorocarbons, CFCs)一氟三氯甲烷一氟三氯甲烷(CFCl3，CFC-11或或F-11)二氟二氯甲烷二氟二氯甲烷(CF2Cl2，CFC-12或或F-12)它它们们可可以以用用作作制制冷冷剂剂、气气溶溶胶胶喷喷雾雾剂剂、电电子子工工业业的的溶溶

75、剂剂、制造塑料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。制造塑料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。44环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。去除方式去除方式去除方式去除方式n n氟氯烃类化合物在对流层大气中性质非常稳定。氟氯烃类化合物在对流层大气中性质非常稳定。氟氯烃类化合物在对流层大气中性质非常稳定。氟氯烃类化合物在对流层大气中性质非常稳定。a.a.由由由由于于于于它它它它们们们们能能能能透透透透过过过过波波波波长长长长大大大大于

76、于于于290 290 nmnm的的的的辐辐辐辐射射射射，故故故故在在在在对对对对流流流流层层层层大大大大气气气气中中中中不不不不发发发发生光解反应；生光解反应；生光解反应；生光解反应；b.b.由由由由于于于于氟氟氟氟氯氯氯氯烃烃烃烃类类类类化化化化合合合合物物物物与与与与HOHO 的的的的反反反反应应应应为为为为强强强强吸吸吸吸热热热热反反反反应应应应，很很很很难难难难被被被被HOHO 氧氧氧氧化；化；化；化；c.c.氟氯烃类化合物不溶于水，不容易被降水所去除；氟氯烃类化合物不溶于水，不容易被降水所去除；氟氯烃类化合物不溶于水，不容易被降水所去除；氟氯烃类化合物不溶于水，不容易被降水所去除；d

77、.d.有证据表明，海洋也不是氟氯烃类化合物的归宿。有证据表明，海洋也不是氟氯烃类化合物的归宿。有证据表明，海洋也不是氟氯烃类化合物的归宿。有证据表明，海洋也不是氟氯烃类化合物的归宿。因此，它们最可能的去除途径就是扩散进入平流层。因此，它们最可能的去除途径就是扩散进入平流层。 45环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。危害危害进进入入到到平平流流层层的的氟氟氯氯烃烃类类化化合合物物，在在平平流流层层强强烈烈的的紫紫

78、外外线线作作用下，会发生下面的反应：用下，会发生下面的反应：每每放出放出1个氯原子就可以和个氯原子就可以和105个臭氧分子发生反应。个臭氧分子发生反应。而而在在烷烷烃烃分分子子中中尚尚有有H未未被被取取代代的的氟氟氯氯烃烃类类化化合合物物，寿寿命命要要短短得得多多。这这是是因因为为含含H的的卤卤代代烃烃在在对对流流层层大大气气中中能能与与HO 发生反应：发生反应：该反应导致了该反应导致了CHCl2F的寿命约为的寿命约为22年年。46环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、

79、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。n n氟氟氟氟氯氯氯氯烃烃烃烃类类类类化化化化合合合合物物物物也也也也是是是是温温温温室室室室气气气气体体体体，特特特特别别别别是是是是CFC-11CFC-11和和和和CFC-CFC-1212，它它它它们们们们吸吸吸吸收收收收红红红红外外外外线线线线的的的的能能能能力力力力比比比比COCO2 2要要要要强强强强得得得得多多多多。大大大大气气气气中中中中每每每每增增增增加加加加一一一一个个个个氟氟氟氟氯氯氯氯烃烃烃烃类类类类化化化化合合合合物物物物的的的的分分分分子子子子，就就就就相相相相当当当当于于于于增增增增加加加加了了了了10104

80、 4个个个个COCO2 2分子。分子。分子。分子。n n因因因因此此此此，氟氟氟氟氯氯氯氯烃烃烃烃类类类类化化化化合合合合物物物物既既既既可可可可以以以以破破破破坏坏坏坏臭臭臭臭氧氧氧氧层层层层，也也也也可可可可以以以以导导导导致致致致温室效应。温室效应。温室效应。温室效应。二氧化碳入射的短波辐射入射的短波辐射长波辐射47环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。Organic compounds from USEP

81、A List of 160 hazardous air pollutants7507075070 AcetaldehydeAcetaldehyde乙乙醛醛6035560355 AcetamideAcetamide乙乙酰酰胺胺7505875058 AcetonitrileAcetonitrile乙乙腈腈9886298862 AcetophenoneAcetophenone乙乙酰酰苯苯5396353963 2-Acetylaminofluorene2-Acetylaminofluorene2-2-乙乙酰酰氨基芴氨基芴107028107028 AcroleinAcrolein丙丙烯醛烯醛790617

82、9061 AcrylamideAcrylamide丙丙烯酰烯酰胺胺7910779107 Acrylic acidAcrylic acid丙丙烯烯酸酸107131107131 AcrylonitrileAcrylonitrile丙丙烯腈烯腈107051107051 Allyl chlorideAllyl chloride烯烯丙基丙基氯氯9267192671 4-Aminobiphenyl4-Aminobiphenyl4-4-氨基氨基联联苯苯6253362533 AnilineAniline苯胺苯胺9004090040 o o-Anisidine-Anisidine邻邻氨基苯甲氨基苯甲醚醚7143

83、271432 Benzene (including benzene from gasoline)Benzene (including benzene from gasoline)苯苯9287592875 BenzidineBenzidine对对二氨基二氨基联联苯苯9807798077 BenzotrichlorideBenzotrichloride三三氯氯甲苯甲苯100447100447 Benzyl chlorideBenzyl chloride苯甲基苯甲基9252492524 BiphenylBiphenyl联联苯苯117817117817 Bis(2-ethylhexyl)phthala

84、te (DEHP)Bis(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP)邻邻苯二甲酸二（苯二甲酸二（2-2-乙基己基）乙基己基）酯酯542881542881 Bis(chloromethyl)etherBis(chloromethyl)ether二二氯氯甲基甲基醚醚7525275252 BromoformBromoform溴仿溴仿106990106990 1,3-Butadiene1,3-Butadiene1,3-1,3-丁二丁二烯烯133062133062 CaptanCaptan克菌丹克菌丹6325263252 CarbarylCarbaryl西西维维因因5623556235

85、Carbon tetrachlorideCarbon tetrachloride四四氯氯化碳化碳120809120809 CatecholCatechol儿茶酚儿茶酚133904133904 ChlorambenChloramben草草灭灭平平, ,豆科威豆科威5774957749 ChlordaneChlordane氯氯丹丹77825057782505 ChlorineChlorine氯氯气气7911879118 Chloroacetic acidChloroacetic acid氯氯乙酸乙酸48环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社

86、区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。532274532274 2-Chloroacetophenone2-Chloroacetophenone2-2-氯氯苯乙苯乙酮酮108907108907 ChlorobenzeneChlorobenzene氯氯苯苯510156510156 ChlorobenzilateChlorobenzilate杀螨酯杀螨酯6766367663 ChloroformChloroform三三氯氯甲甲烷烷107302107302 Chloromethyl methyl etherChl

87、oromethyl methyl ether氯氯甲甲醚醚126998126998 ChloropreneChloroprene氯氯丁二丁二烯烯13197731319773 Cresols/Cresylic acid (isomers and mixture)Cresols/Cresylic acid (isomers and mixture)甲酚甲酚/ /甲酚酸甲酚酸108394108394 m m-Cresol-Cresol间间甲酚甲酚9548795487 o o-Cresol-Cresol邻邻甲酚甲酚106445106445 p p-Cresol-Cresol对对甲酚甲酚988289882

88、8 CumeneCumene异丙基苯异丙基苯9475794757 2,4-D, salts and esters2,4-D, salts and esters2,4-D2,4-D盐盐，酯酯35470443547044 DDEDDE2,2-2,2-双双(4-(4-氯氯苯基苯基) -1,1,1-) -1,1,1-二二氯氯乙乙烯烯334883334883 DiazomethaneDiazomethane重氮甲重氮甲烷烷132649132649 DibenzofuransDibenzofurans氧芴氧芴9612896128 1,2-Dibromo-3-chloropropane1,2-Dibromo

89、-3-chloropropane1,2-1,2-二溴二溴-3-3-氯氯丙丙烷烷8474284742 DibutylphthalateDibutylphthalate邻邻苯二甲酸苯二甲酸盐盐106467106467 1,4-Dichlorobenzene(1,4-Dichlorobenzene(p p) )1,4-1,4-二二氯氯苯苯9194191941 3,3-Dichlorobenzidene3,3-Dichlorobenzidene3.3-3.3-二二氯联氯联苯胺苯胺111444111444 Dichloroethyl ether Bis(2-chloroethyl)etherDichlo

90、roethyl ether Bis(2-chloroethyl)ether二二氯氯乙乙醚醚542756542756 1,3-Dichloropropene1,3-Dichloropropene1,3-1,3-二二氯氯丙丙烯烯6273762737 DichlorvosDichlorvos敌敌敌敌畏畏121697121697 N N, ,N N-Diethyl aniline (-Diethyl aniline (N N, ,N N-Dimethylaniline)-Dimethylaniline)N N, ,N-N-二乙基苯胺二乙基苯胺6467564675 Diethyl sulfateDiet

91、hyl sulfate硫酸二乙硫酸二乙酯酯119904119904 3,3-Dimethoxybenzidine3,3-Dimethoxybenzidine3,3-3,3-二甲氧基二甲氧基联联苯胺苯胺6011760117 Dimethyl aminoazobenzeneDimethyl aminoazobenzene二甲基氨基偶氮苯二甲基氨基偶氮苯119937119937 3,3-Dimethyl benzidine3,3-Dimethyl benzidine3,3-3,3-二甲基二甲基联联苯胺苯胺7944779447 Dimethyl carbamoyl chlorideDimethyl c

92、arbamoyl chloride二甲氨基甲二甲氨基甲酰氯酰氯6812268122 Dimethyl formamideDimethyl formamide二甲基甲二甲基甲酰酰胺胺5714757147 1,1-Dimethyl hydrazine1,1-Dimethyl hydrazine1,1-1,1-二甲基二甲基肼肼131113131113 Dimethyl phthalateDimethyl phthalate邻邻苯二甲酸二甲苯二甲酸二甲酯酯7778177781 Dimethyl sulfateDimethyl sulfate硫酸二甲硫酸二甲酯酯534521534521 4,6-Dini

93、tro-4,6-Dinitro-o o-cresol, salts-cresol, salts4,64,6- -二硝基二硝基邻邻甲酚，甲酚，盐盐5128551285 2,4-Dinitrophenol2,4-Dinitrophenol2,4-2,4-二硝基苯酚二硝基苯酚121142121142 2,4-Dinitrotoluene2,4-Dinitrotoluene2,4-2,4-二硝基甲苯二硝基甲苯49环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为

94、重点的“群众性治安防控工程”。123911123911 1,4-Dioxane(1,4-Diethyleneoxide)1,4-Dioxane(1,4-Diethyleneoxide)1,4-1,4-二氧化二乙二氧化二乙烯烯122667122667 1,2-Diphenylhydrazine1,2-Diphenylhydrazine1,21,2- -二苯二苯肼肼106898106898 Epichlorohydrin(1-Chloro-2,3-epoxypropane)Epichlorohydrin(1-Chloro-2,3-epoxypropane)环环氧氧氯氯丙丙烷烷10688710688

95、7 1,2-Epoxybutane1,2-Epoxybutane1,21,2- -环环氧丁氧丁烷烷140885140885 Ethyl acrylateEthyl acrylate丙丙烯烯酸乙酸乙酯酯100414100414 Ethyl benzeneEthyl benzene乙基苯乙基苯5179651796 Ethyl carbamate(Urethane)Ethyl carbamate(Urethane)氨基甲酸乙氨基甲酸乙酯酯7500375003 Ethyl chloride(Chloroethane)Ethyl chloride(Chloroethane)氯氯乙乙烷烷106934106

96、934 Ethyl dibromide(Dibromoethane)Ethyl dibromide(Dibromoethane)二溴乙二溴乙烷烷107062107062 Ethyl dichloride(1,2-Dichloroethane)Ethyl dichloride(1,2-Dichloroethane)1,2-1,2-二二氯氯乙乙烷烷107211107211 Ethylene glycolEthylene glycol乙二醇乙二醇151564151564 Ethylene imine(Aziridine)Ethylene imine(Aziridine)环环乙乙亚亚胺胺7521875

97、218 Ethylene oxideEthylene oxide环环氧乙氧乙烷烷9645796457 Ethylene thioureaEthylene thiourea乙乙烯烯硫硫脲脲7534375343 Ethylidene dichloride(1, 1-Dichloroethane)Ethylidene dichloride(1, 1-Dichloroethane)1,1-1,1-二二氯氯乙乙烷烷5000050000 FormaldehydeFormaldehyde甲甲醛醛7644876448 HeptachlorHeptachlor七七氯氯 118741118741 Hexachlo

98、robenzeneHexachlorobenzene六六氯氯苯苯8768387683 HexachlorobutadieneHexachlorobutadiene六六氯氯丁二丁二烯烯7747477474 HexachlorocyclopentadieneHexachlorocyclopentadiene六六氯环氯环戊二戊二烯烯6772167721 HexachloroethaneHexachloroethane六六氯氯乙乙烷烷822060822060 Hexamethylene-1,6-diisocyanateHexamethylene-1,6-diisocyanate六六亚亚甲基甲基-1,6

99、-1,6-二异二异氰氰酸酸酯酯680319680319 HexamethylphosphoramideHexamethylphosphoramide六甲基磷六甲基磷酰酰三胺三胺110543110543 HexaneHexane( (正正) )己己烷烷123319123319 HydroquinoneHydroquinone对对苯二酚苯二酚7859178591 IsophoroneIsophorone异佛异佛乐酮乐酮5889958899 Lindane (all isomers)Lindane (all isomers)林丹（所有异构体）林丹（所有异构体）108316108316 Maleic

100、anhydrideMaleic anhydride马马来来酐酐6756167561 MethanolMethanol甲醇甲醇7243572435 MethoxychlorMethoxychlor甲氧甲氧氯氯7483974839 Methyl bromide (Bromomethane)Methyl bromide (Bromomethane)溴代甲溴代甲烷烷7487374873 Methyl chloride (Chloromethane)Methyl chloride (Chloromethane)一一氯氯甲甲烷烷7155671556 Methyl chloroform (1,1,1-Tri

101、chloroethane)Methyl chloroform (1,1,1-Trichloroethane)1,1,1-1,1,1-三三氯氯乙乙烷烷7893378933 Methyl ethyl ketone (2-Butanone)Methyl ethyl ketone (2-Butanone)过过氧化甲乙氧化甲乙酮酮6034460344 Methyl hydrazineMethyl hydrazine甲基甲基肼肼50环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视

102、频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。7488474884 Methyl iodide (Iodomethane)Methyl iodide (Iodomethane)碘甲碘甲烷烷108101108101 Methyl isobutyl ketoneMethyl isobutyl ketone甲基异丁基甲基异丁基酮酮 624839624839 Methyl isocyanateMethyl isocyanate异异氰氰酸甲酸甲酯酯8062680626 Methyl methacrylateMethyl methacrylate甲基丙甲基丙烯烯酸甲酸甲酯酯16340441634044 M

103、ethyl tert butyl etherMethyl tert butyl ether甲基叔丁基甲基叔丁基醚醚101144101144 4,4-Methylene bis (2-Chloroaniline)4,4-Methylene bis (2-Chloroaniline)4,4-4,4-二氨基二苯甲二氨基二苯甲烷烷7509275092 Methylene chloride (Dichloromethane)Methylene chloride (Dichloromethane)二二氯氯甲甲烷烷101688101688 Methylene diphenyl diisocyanate (M

104、DI)Methylene diphenyl diisocyanate (MDI)二苯基甲二苯基甲烷烷二异二异氰氰酸酸酯酯101779101779 4,4-Methylenedianiline4,4-Methylenedianiline4,4-4,4-二苯氨基甲二苯氨基甲烷烷9120391203 NaphthaleneNaphthalene萘萘9895398953 NitrobenzeneNitrobenzene硝基苯硝基苯9293392933 4-Nitrobiphenyl4-Nitrobiphenyl4-4-硝基硝基联联苯苯100027100027 4-Nitrophenol4-Nitrop

105、henol4-4-硝基苯酚硝基苯酚7946979469 2-Nitropropane2-Nitropropane4-4-硝基丙硝基丙烷烷684935684935 N N-Nitroso-Nitroso-N N-methylurea-methylureaN-N-甲基甲基- -N-N-亚亚硝基硝基脲脲6275962759 N N-Nitrosodimethylamine-NitrosodimethylamineN-N-二甲基二甲基亚亚硝胺硝胺5989259892 N N-Nitrosomorpholine-NitrosomorpholineN-N-亚亚硝基硝基吗吗啉啉5638256382 Para

106、thionParathion对对硫磷硫磷8268882688 PentachloronitrobenzenePentachloronitrobenzene五五氯氯硝基苯硝基苯8786587865 PentachlorophenolPentachlorophenol五五氯氯（苯）酚（苯）酚108952108952 PhenolPhenol苯酚苯酚106503106503 p p-Phenylenediamine-Phenylenediamine对对苯二胺苯二胺8544985449 Phthalic anhydridePhthalic anhydride邻邻苯二甲酸苯二甲酸酐酐1336363133

107、6363 Polychlorinated biphenyls (Aroclors)Polychlorinated biphenyls (Aroclors)多多氯联氯联苯苯11207141120714 1,3-Propane sultone1,3-Propane sultone1,3-1,3-丙磺酸内丙磺酸内酯酯5757857578 -Propiolactone-Propiolactone - -丙内丙内酯酯123386123386 PropionaldehydePropionaldehyde丙丙醛醛114261114261 Propoxur (Baygon)Propoxur (Baygon)残

108、残杀杀威威7887578875 Propylene dichloride (1,2-Dichloropropane)Propylene dichloride (1,2-Dichloropropane)1,2-1,2-二二氯氯丙丙烷烷7556975569 Propylene oxidePropylene oxide氧化丙氧化丙烯烯7555875558 1,2-Propylenimine (2-Methyl aziridine)1,2-Propylenimine (2-Methyl aziridine)2-2-甲基氮丙甲基氮丙啶啶9122591225 Q Quinolineuinoline喹喹啉啉

109、106514106514 Q Quinoneuinone醌醌100425100425 StyreneStyrene苯乙苯乙烯烯9609396093 Styrene oxideStyrene oxide环环氧苯乙氧苯乙烷烷51环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。17460161746016 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p p-diox

110、in-dioxin2,3,7,8-2,3,7,8-四四氯氯二苯并二苯并对对二噁英二噁英7934579345 1,1, 2,2-Tetrachloroethane1,1, 2,2-Tetrachloroethane1,1,2,2-1,1,2,2-四四氯氯乙乙烷烷127184127184 Tetrachloroethylene (Perchloroethylene)Tetrachloroethylene (Perchloroethylene)四四氯氯乙乙烯烯75504507550450 Titanium tetrachlorideTitanium tetrachloride四四氯氯化化钛钛1088

111、83108883 TolueneToluene甲苯甲苯9580795807 2,4-Toluene diamine2,4-Toluene diamine2,4-2,4-二氨基甲苯二氨基甲苯584849584849 2,4-Toluene diisocyanate2,4-Toluene diisocyanate2,4-2,4-甲苯二异甲苯二异氰氰酸酸酯酯9553495534 o o-Toluidine-Toluidine邻邻甲苯胺甲苯胺 80013528001352 Toxaphene (Chlorinated camphene)Toxaphene (Chlorinated camphene)毒

112、毒杀杀芬芬120821120821 1,2,4-Trichlorobenzene1,2,4-Trichlorobenzene1,2,4-1,2,4-三三氯氯苯苯7900579005 1,1,2-Trichloroethane1,1,2-Trichloroethane1,1,2-1,1,2-三三氯氯乙乙烷烷7901679016 TrichloroethyleneTrichloroethylene三三氯氯乙乙烯烯9595495954 2,4,5-Trichlorophenol2,4,5-Trichlorophenol2,4,5-2,4,5-三三氯氯( (苯苯) )酚酚8806288062 2,4,

113、6-Trichlorophenol2,4,6-Trichlorophenol2,4,6-2,4,6-三三氯氯( (苯苯) )酚酚121448121448 TriethylamineTriethylamine三乙胺三乙胺15820981582098 TrifluralinTrifluralin氟氟乐乐灵灵540841540841 2,2,4-Trimethylpentane2,2,4-Trimethylpentane2,2,4-2,2,4-三甲基戊三甲基戊烷烷108054108054 Vinyl acetateVinyl acetate乙酸乙乙酸乙烯酯烯酯593602593602 Vinyl b

114、romideVinyl bromide溴乙溴乙烯烯7501475014 Vinyl chlorideVinyl chloride氯氯乙乙烯烯7535475354 Vinylidene chloride (1,1-Dichloroethylene)Vinylidene chloride (1,1-Dichloroethylene)1,1-1,1-二二氯氯乙乙烯烯13302071330207 Xylenes (isomers and mixture)Xylenes (isomers and mixture)二甲苯二甲苯9547695476 o o-Xylenes-Xylenes邻邻二甲苯二甲苯10

115、8383108383 m m-Xylenes-Xylenes间间二甲苯二甲苯106423106423 p p-Xylenes-Xylenes对对二甲苯二甲苯From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 200452环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2-53Aromatic hydrocarbons were been found in the a

116、tmosphere, the first six compounds are among the top 50 chemicals manufactured and the last two are polycyclic aromatics BenzeneTolueneEthylbenzeneStyreneXylene (3 isomers)Cumene2,6-dimethylnaphthalenePyrene环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网

117、应用为重点的“群众性治安防控工程”。第二节第二节大气中污染物的大气中污染物的迁移迁移(2.2 Transport of Atmospheric Pollutants)一、一、辐射逆温层辐射逆温层辐射逆温层辐射逆温层 (Radiation Inversion)(Radiation Inversion)二、二、大气稳定度大气稳定度大气稳定度大气稳定度 ( (Atmosphere Stability)Atmosphere Stability)三、三、大气污染数学模式大气污染数学模式大气污染数学模式大气污染数学模式 ( (Numerical Model of Numerical Model of At

118、mospheric Pollution)Atmospheric Pollution)四、影响大气污染物迁移的因素四、影响大气污染物迁移的因素四、影响大气污染物迁移的因素四、影响大气污染物迁移的因素 ( (Factors Factors Affecting Transport of Atmospheric Pollutants)Affecting Transport of Atmospheric Pollutants)54环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视

119、频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。一、辐射逆温层一、辐射逆温层一、辐射逆温层一、辐射逆温层 (Radiation Inversion)(Radiation Inversion)对流层大气的对流层大气的对流层大气的对流层大气的重要热源重要热源重要热源重要热源是来自是来自是来自是来自地面的长波辐射地面的长波辐射地面的长波辐射地面的长波辐射，故离地面越，故离地面越，故离地面越，故离地面越近气温越高；离地面越远气温越低。近气温越高；离地面越远气温越低。近气温越高；离地面越远气温越低。近气温越高；离地面越远气温越低。随高度升高气温的降低率称为随高度升高气温的降低率称为随高度升高气温的降低率称

120、为随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率大气垂直递减率大气垂直递减率大气垂直递减率： =-d=-dT T/d/dz z式中：式中：式中：式中：T T热力学温度，热力学温度，热力学温度，热力学温度，K K；z z高度。高度。高度。高度。n n在对流层中，在对流层中，在对流层中，在对流层中，d dT T/d/dz z00， = 0.6 K (100m)= 0.6 K (100m)-1-1，即，即，即，即每升高每升高每升高每升高100 m 100 m 气温降低气温降低气温降低气温降低0.6 0.6 。n n一定条件下出现反常现象一定条件下出现反常现象一定条件下出现反常现象一定条件下出现反常现象n

121、n当当当当 =0 =0 时，称为时，称为时，称为时，称为等温层等温层等温层等温层；n n当当当当 0 a an n不不不不稳稳稳稳定的大气定的大气定的大气定的大气：如果：如果：如果：如果层结层结层结层结大气大气大气大气使气使气使气使气块趋块趋块趋块趋于于于于继续继续继续继续离开原来位置，离开原来位置，离开原来位置，离开原来位置，则则则则称称称称层结层结层结层结是不是不是不是不稳稳稳稳定的，定的，定的，定的， d d (CH3) 3C (CH3) 2CH CCl3 CH3CH2CH2 D/(kJmol-1)：355 355 380 397 401 410稳定性：稳定性： C2H5 (CH3) 3

122、CCH2 CH2=CH C6H5 和和 CH3 CF3 D/(kJmol-1)：410 415 431 435 435 44385环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（2 2）自由基的结构和活性）自由基的结构和活性 (Structure and Reactivity of Free Radicals)卤原子夺氢的活性是：卤原子夺氢的活性是：FClBr 伯伯仲仲叔，取代增多，活性增加叔，取代增多，活性增加产生共轭

123、，活性增加，如，产生共轭，活性增加，如，CH2=CHCH2 生成键的键能越大，反应的选择性的差异越小生成键的键能越大，反应的选择性的差异越小86环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3.自由基反应自由基反应 (Free Radical Reaction)（1）自由基反应的分类）自由基反应的分类 (Classification)A. 自由基反应：自由基反应：自由基不稳定，发生碎裂或重排自由基不稳定，发生碎裂或重排B

124、. 自由基自由基分子相互作用：分子相互作用：一是加成反应，一是取代反应。一是加成反应，一是取代反应。HO + CH2=CH2 HOCH2CH2RH + HO R + H2OPh + BrCCl3 PhBr + CCl3Addition reactionSubstitution reaction87环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。C 自由基自由基自由基自由基HO + HO H2O2 (两个相同的自由基结合两个

125、相同的自由基结合) 2HO + 2HO2 2H2O2 +O2 (两个不同的自由基结合两个不同的自由基结合)（2）自由基链反应）自由基链反应 (Chain Reaction)引发引发增长增长终止终止偶联偶联 CH3CH2+CH2CH3CH3CH2CH2CH3歧化歧化 CH3CH2+CH2CH3CH2=CH2+CH3CH388环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第三节第三节 大气中污染物的转化大气中污染物的转化(2

126、.3(2.3 Transformation of Atmospheric PollutantsTransformation of Atmospheric Pollutants) )一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础 (Chemical Foundation for Free Radicals) (Chemical Foundation for Free Radicals)二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions)(Foundation for P

127、hotochemical Reactions)三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the (Source for Important Free Radicals in the Atmosphere)Atmosphere)四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化 (Transformation of NO(Transformation of NOx x) )五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化

128、合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons)(Transformation of Hydrocarbons)六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾 (Photochemical Smog)(Photochemical Smog)七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of (Transformation of Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)Oxysulfides and Sul

129、furic Acid Smog)八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水 (Acid Precipitation)(Acid Precipitation)九、温室效应九、温室效应九、温室效应九、温室效应 (Greenhouse Effect)(Greenhouse Effect)十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损(Formation and Depletion of Ozone Layer)(Formation and Depletion of Ozone Layer)89环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪

130、亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。二、光化学反应基础二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions) (Foundation for Photochemical Reactions)1 1. . 光化学反应过程光化学反应过程 (Photochemical Reaction Process(Photochemical Reaction Process) )n n分子、原子、自由基或离子分子、原子、自由基或离子分子、原子

131、、自由基或离子分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。吸收光子而发生的化学反应。吸收光子而发生的化学反应。吸收光子而发生的化学反应。n n化学物种吸收光量子后可产生光化学反应的化学物种吸收光量子后可产生光化学反应的化学物种吸收光量子后可产生光化学反应的化学物种吸收光量子后可产生光化学反应的初级过程初级过程初级过程初级过程和和和和次级过程次级过程次级过程次级过程。90环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。

132、初级过程初级过程初级过程初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发态物种，包括化学物种吸收光量子形成激发态物种，包括化学物种吸收光量子形成激发态物种，包括化学物种吸收光量子形成激发态物种，其基本步骤为：其基本步骤为：其基本步骤为：其基本步骤为： A + A + h h A A* * Excited StateExcited State式中：式中：式中：式中：A A* *物种物种物种物种A A的激发态；的激发态；的激发态；的激发态；h h 光量子。光量子。光量子。光量子。随后，激发态随后，激发态随后，激发态随后，激发态A A* *可能发生如下几种反应：可能发生如下几种反应：可能发生如下几种反应：可能

133、发生如下几种反应：光物理光物理光物理光物理过过过过程程程程 A A* * A + A + h h A A* * + M A + M* + M A + M* 光化学过程光化学过程光化学过程光化学过程 A A* * B B1 1 + B + B2 2 + + A A* * + C D + C D1 1 + + D D2 2 + + 无辐射跃迁，无辐射跃迁，亦即碰撞失活过程。激发态物种通过与其他分子M碰撞，将能量传递给M，本身又回到基态。光解，光解，即激发态物种解离成为两个或两个以上新物种。A*与其他分子反应生成新的物种。辐射跃迁辐射跃迁: :激发态物种通过辐射荧光或磷光而失活。91环境化学环境化学

134、 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。光化学定律光化学定律 n n光化学第一定律光化学第一定律光化学第一定律光化学第一定律：光子的能量大于化学键能时，且分子光子的能量大于化学键能时，且分子光子的能量大于化学键能时，且分子光子的能量大于化学键能时，且分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱才能引起光解反应。对某特定波长的光要有特征吸收光谱才能引起光解反应。对某特定波长的光要有特征吸收光谱才能引起光解反应。对某特定波长的光要有特征吸收光

135、谱才能引起光解反应。n n光化学第二定律光化学第二定律光化学第二定律光化学第二定律：分子吸收光的过程是单光子过程，该分子吸收光的过程是单光子过程，该分子吸收光的过程是单光子过程，该分子吸收光的过程是单光子过程，该定律的基础是电子定律的基础是电子定律的基础是电子定律的基础是电子激发态分子的寿命很短，激发态分子的寿命很短，激发态分子的寿命很短，激发态分子的寿命很短，1010-8 -8 s s，在这样短的时间内，辐在这样短的时间内，辐在这样短的时间内，辐在这样短的时间内，辐射强度比较弱的情况下，再吸收射强度比较弱的情况下，再吸收射强度比较弱的情况下，再吸收射强度比较弱的情况下，再吸收第二个光子的概率

136、很小。第二个光子的概率很小。第二个光子的概率很小。第二个光子的概率很小。92环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。光量子能量和化学键之间的对应关系：光量子能量和化学键之间的对应关系： E E = = h h = = hchc/ / 式中：式中：式中：式中：E E光量子能量；光量子能量；光量子能量；光量子能量； h h 普朗克常量，普朗克常量，普朗克常量，普朗克常量，6.626106.62610-34 -34 J

137、s J s ； c c 光速，光速，光速，光速，2.92.99 97910791010 10 cm scm s-1-1。1 1 molmol分子吸收的总能量为：分子吸收的总能量为：分子吸收的总能量为：分子吸收的总能量为：E E = = N N0 0h h 式中：式中：式中：式中：N N0 0 阿伏加德罗常数，阿伏加德罗常数，阿伏加德罗常数，阿伏加德罗常数，6.022106.022102323 molmol-1-1。 400 nm400 nm， E E299.1 kJ mol299.1 kJ mol-1-1 700 nm700 nm， E E170.9 kJ mol170.9 kJ mol-1-

138、1通常化学键的健能大于通常化学键的健能大于通常化学键的健能大于通常化学键的健能大于167.4 167.4 kJ molkJ mol-1-1，所以波长大于所以波长大于所以波长大于所以波长大于700 700 nmnm 的的的的光就不能引起光化学解离。光就不能引起光化学解离。光就不能引起光化学解离。光就不能引起光化学解离。93环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。化学键的平均键焓化学化学键键键焓键焓/(kJ mol/(

139、kJ mol-1-1) )化学化学键键键焓键焓/(kJ mol/(kJ mol-1-1) )H-HH-H436436F-FF-F155155H-FH-F566566Cl-ClCl-Cl243243H-ClH-Cl432432Br-BrBr-Br193193H-BrH-Br367367C-CC-C348348H-CH-C415415C=CC=C612612H-NH-N390390C=OC=O737737H-OH-O465465C C C C838838H-SH-S348348N N N N94694694环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村

140、（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2 2. . 量子产率量子产率 (Quantum Yield)(Quantum Yield)如果分子在吸收光子之后，光物理过程和光化学过程均有发如果分子在吸收光子之后，光物理过程和光化学过程均有发如果分子在吸收光子之后，光物理过程和光化学过程均有发如果分子在吸收光子之后，光物理过程和光化学过程均有发生，那么生，那么生，那么生，那么 ，即，即，即，即所有初级过程量子产率之和必定等于所有初级过程量子产率之和必定等于所有初级过程量子产率之和必定等于所有初级过程量子产率之和

141、必定等于1 1。单个初级过程的初级量子产率不会超过单个初级过程的初级量子产率不会超过单个初级过程的初级量子产率不会超过单个初级过程的初级量子产率不会超过1 1，只能小于，只能小于，只能小于，只能小于1 1或等于或等于或等于或等于1 1。 当分子吸收光时，其第当分子吸收光时，其第i个光物理或光化学过程的初级量子产率个光物理或光化学过程的初级量子产率(i )可用下式表示：可用下式表示：95环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防

142、控工程”。总量子产率（又称表观量子产率，总量子产率（又称表观量子产率，总量子产率（又称表观量子产率，总量子产率（又称表观量子产率，）Example 1Example 1： CHCH3 3COCHCOCH3 3 + + h h CO + 2CH CO + 2CH3 3 CO CO 的总量子产率的总量子产率的总量子产率的总量子产率 = = coco=1=1，即在丙酮光解的初级过程，即在丙酮光解的初级过程，即在丙酮光解的初级过程，即在丙酮光解的初级过程中，每吸收一个光子便可解离生成一个中，每吸收一个光子便可解离生成一个中，每吸收一个光子便可解离生成一个中，每吸收一个光子便可解离生成一个COCO分子。

143、分子。分子。分子。96环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。Example 2: Example 2: NONO2 2+ + h h NO+O NO+O 式中：式中：式中：式中：I Ia a单位时间、单位体积单位时间、单位体积单位时间、单位体积单位时间、单位体积NONO2 2吸收光量子数。吸收光量子数。吸收光量子数。吸收光量子数。当有当有当有当有OO2 2存在时，存在时，存在时，存在时， OO2 2 + O+ O

144、 O O3 3 OO3 3 + NO NO+ NO NO2 2 + O+ O2 2 可见光解生成的可见光解生成的可见光解生成的可见光解生成的NONO还有可能被还有可能被还有可能被还有可能被OO3 3氧化成氧化成氧化成氧化成NONO2 2，从中观察到的结果是从中观察到的结果是从中观察到的结果是从中观察到的结果是所生成的所生成的所生成的所生成的NONO总量子产率要比上面计算出来的小，即总量子产率要比上面计算出来的小，即总量子产率要比上面计算出来的小，即总量子产率要比上面计算出来的小，即 NONO。若体系中是纯若体系中是纯若体系中是纯若体系中是纯NONO2 2，则则则则 OO + NO+ NO2 2

145、 NO + O NO + O2 2，此时此时此时此时=2=2 NONO 。光化学反应都比较复杂，大部分都包括一系列热反应。因此光化学反应都比较复杂，大部分都包括一系列热反应。因此光化学反应都比较复杂，大部分都包括一系列热反应。因此光化学反应都比较复杂，大部分都包括一系列热反应。因此总量子产率变总量子产率变总量子产率变总量子产率变化很大，小的接近于化很大，小的接近于化很大，小的接近于化很大，小的接近于0 0，大的可达到，大的可达到，大的可达到，大的可达到10106 6( (链反应机理链反应机理链反应机理链反应机理) )。97环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区

146、（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3 3. . 大气中重要吸光物质的光解大气中重要吸光物质的光解(Photodissociation of Atmospheric Light-absorbing (Photodissociation of Atmospheric Light-absorbing Chemicals)Chemicals)（1 1）氧分子和氮分子）氧分子和氮分子）氧分子和氮分子）氧分子和氮分子（2 2）OO3 3 （3 3）NONO2 2 （4 4）HNOHNO2 2

147、 和和和和 HNOHNO3 3 （5 5）SOSO2 2（6 6）甲醛）甲醛）甲醛）甲醛（7 7）卤代烃）卤代烃）卤代烃）卤代烃98环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（1 1）氧分子和氮分子的光解）氧分子和氮分子的光解）氧分子和氮分子的光解）氧分子和氮分子的光解 (O(O2 2 & N& N2 2) )n n240 240 nmnm 以下的紫外线可引起以下的紫外线可引起以下的紫外线可引起以下的紫外线可引起 O

148、O2 2 的光解：的光解：的光解：的光解： OO2 2 + + h h O O + O + O E E=493.8 kJ mol=493.8 kJ mol-1-1n n120120 nmnm 以下的紫外线在上层大以下的紫外线在上层大以下的紫外线在上层大以下的紫外线在上层大 气中被气中被气中被气中被 N N2 2 吸收：吸收：吸收：吸收： N N2 2 + + h h N N + N+ N E E=939.4 kJ mol=939.4 kJ mol-1-1 氮分子的光解反应仅限于臭氧层以上。氮分子的光解反应仅限于臭氧层以上。氮分子的光解反应仅限于臭氧层以上。氮分子的光解反应仅限于臭氧层以上。43

149、210-1-2-3-4lgk120 160 200 240/nmO2吸收光谱吸收光谱(Bailey R A, 1978)O2吸收光谱吸收光谱(Bailey R A, 1978)注：图中注：图中为摩尔吸收系数为摩尔吸收系数99环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（2 2）OO3 3的光解的光解的光解的光解OO2 2光解产生的光解产生的光解产生的光解产生的O O 可与可与可与可与 OO2 2反应：反应：反应：反应：

150、OO + O + O2 2 + M O+ M O3 3 + M+ M该反应是该反应是该反应是该反应是平流层中平流层中平流层中平流层中OO3 3主要来源，主要来源，主要来源，主要来源，也是也是也是也是OO 消除的主要过程。消除的主要过程。消除的主要过程。消除的主要过程。 OO3 3 + + h h O O + O + O2 2 解离能很低解离能很低解离能很低解离能很低, O, O3 3 主要吸收波长小于主要吸收波长小于主要吸收波长小于主要吸收波长小于 300360 nm300360 nm 的紫外线的紫外线的紫外线的紫外线, , 最强吸收最强吸收最强吸收最强吸收在在在在254254 nmnm。O3

151、吸收光谱吸收光谱(Bailey R A, 1978)注：图中的为摩尔吸收系数100环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（3 3）NONO2 2 的光解的光解的光解的光解NONO2 2 是城市大气中重要的吸光物质，在低层大气中可以吸收全是城市大气中重要的吸光物质，在低层大气中可以吸收全是城市大气中重要的吸光物质，在低层大气中可以吸收全是城市大气中重要的吸光物质，在低层大气中可以吸收全部来自太阳的紫外线和部分可见光

152、。部来自太阳的紫外线和部分可见光。部来自太阳的紫外线和部分可见光。部来自太阳的紫外线和部分可见光。NONO2 2 吸收吸收吸收吸收 420 nm CHF CH3 3H CHH CH3 3Cl CHCl CH3 3Br CHBr CH3 3I I高能量短波照射时，可能会发生两个键断裂，应断两个最弱高能量短波照射时，可能会发生两个键断裂，应断两个最弱高能量短波照射时，可能会发生两个键断裂，应断两个最弱高能量短波照射时，可能会发生两个键断裂，应断两个最弱 的键。的键。的键。的键。CFCF2 2ClCl2 2 CFCF2 2 +2+2ClCl 在最短波长的光，如在最短波长的光，如在最短波长的光，如在最

153、短波长的光，如147 147 nmnm，三键断裂也不常见。三键断裂也不常见。三键断裂也不常见。三键断裂也不常见。 CFClCFCl3 3 + + h h CFClCFCl2 2 + Cl + Cl CFClCFCl3 3 + + h h CFCl + 2ClCFCl + 2Cl CFCF2 2ClCl2 2 + + h h CFCF2 2Cl + ClCl + Cl CFCF2 2ClCl2 2 + + h h CFCF2 2 + 2Cl + 2Cl CFCl3 光解会有三种产物：CFCl2 、 CFCl 和 Cl106环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（

154、县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第三节第三节 大气中污染物的转化大气中污染物的转化(2.3(2.3 Transformation of Atmospheric PollutantsTransformation of Atmospheric Pollutants) )一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础 (Chemical Foundation for Free Radicals) (Chemical Foundation for Free Ra

155、dicals)二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions)(Foundation for Photochemical Reactions)三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the (Source for Important Free Radicals in the Atmosphere)Atmosphere)四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四

156、、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化 (Transformation of NO(Transformation of NOx x) )五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons)(Transformation of Hydrocarbons)六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾 (Photochemical Smog)(Photochemical Smog)七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化

157、及硫酸烟雾型污染 (Transformation of (Transformation of Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水 (Acid Precipitation)(Acid Precipitation)九、温室效应九、温室效应九、温室效应九、温室效应 (Greenhouse Effect)(Greenhouse Effect)十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损(Formation

158、and Depletion of Ozone Layer)(Formation and Depletion of Ozone Layer)107环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1 1. HO . HO 和和HOHO2 2 浓度分布浓度分布 (Distribution (Distribution of HO of HO and HO and HO2 2 Levels) Levels)A.A. HO HO 最高

159、浓度出现在热带最高浓度出现在热带最高浓度出现在热带最高浓度出现在热带B.B. 两个半球之间两个半球之间两个半球之间两个半球之间HO HO 分布不对称，分布不对称，分布不对称，分布不对称，因为北半球释放更多的因为北半球释放更多的因为北半球释放更多的因为北半球释放更多的COCO，消耗，消耗，消耗，消耗HO HO C.C. 光化学生成产率白天高于夜间，峰光化学生成产率白天高于夜间，峰光化学生成产率白天高于夜间，峰光化学生成产率白天高于夜间，峰值出现在阳光最强时，夏季高于冬值出现在阳光最强时，夏季高于冬值出现在阳光最强时，夏季高于冬值出现在阳光最强时，夏季高于冬季季季季三、大气中重要自由基来源三、大气

160、中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in Atmosphere) (Source for Important Free Radicals in Atmosphere)图图HO和和HO2自由基的日变化曲线自由基的日变化曲线(Seinfeld J H, 1986)108环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2. HO 和HO2 来源 (Sources of HO

161、(Sources of HO and HO and HO2 2 ) ) A. HO A. HO 来源来源来源来源n n清洁大气：清洁大气：清洁大气：清洁大气：OO3 3 的光解是清洁大气中的光解是清洁大气中的光解是清洁大气中的光解是清洁大气中HO HO 的重要来源的重要来源的重要来源的重要来源 OO3 3 + + h h O O + O + O2 2 O O + H + H2 2O 2HO O 2HO n n污染大气污染大气污染大气污染大气，如存在，如存在，如存在，如存在HNOHNO2 2，H H2 2OO2 2 HNO HNO2 2 + + h h HO HO + NO+ NO H H2 2

162、OO2 2 + + h h 2HO 2HO HNO2 的光解是大气中的光解是大气中HO 的的重要来源重要来源109环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 B. HO B. HO2 2 来源来源主要来自主要来自主要来自主要来自醛类醛类醛类醛类的光解，尤其是的光解，尤其是的光解，尤其是的光解，尤其是甲醛甲醛甲醛甲醛的光解的光解的光解的光解 H H2 2CO + CO + h h H H + HCO + HCO H H

163、 + O + O2 2 + M + M HO HO2 2 + M+ M HCO HCO + O+ O2 2 HO HO2 2 + CO+ CO只要只要只要只要有有有有 H H 和和和和 HCO HCO 存在，均可与存在，均可与存在，均可与存在，均可与 OO2 2 反应生成反应生成反应生成反应生成 HOHO2 2 亚硝酸酯和亚硝酸酯和亚硝酸酯和亚硝酸酯和 H H2 2OO2 2 光解光解光解光解 CHCH3 3ONO + ONO + h h CH CH3 3O O + NO+ NO CH CH3 3O O +O +O2 2 HOHO2 2 + H+ H2 2COCO H H2 2OO2 2 +

164、+ h h 2HO 2HO HO HO + H + H2 2OO2 2 H H2 2O + O + HOHO2 2 n n若有若有若有若有COCO存在存在存在存在，则：，则：，则：，则： HO HO + CO + CO CO CO2 2 + H + H H H + O + O2 2 HO HO2 2 110环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。A.A. R R 来源：大气中存在最多的烷基是甲基，它的主要来源是来源

165、：大气中存在最多的烷基是甲基，它的主要来源是来源：大气中存在最多的烷基是甲基，它的主要来源是来源：大气中存在最多的烷基是甲基，它的主要来源是乙醛和丙酮的光解。乙醛和丙酮的光解。乙醛和丙酮的光解。乙醛和丙酮的光解。 CH CH3 3CHO + CHO + h h CH CH3 3 + HCO + HCO CH CH3 3COCHCOCH3 3 + + h h CH CH3 3 + CH + CH3 3CO CO O O 和和和和 HO HO 与烃类发生与烃类发生与烃类发生与烃类发生 H H 摘除反应摘除反应摘除反应摘除反应，也可生成烷基自由基，也可生成烷基自由基，也可生成烷基自由基，也可生成烷基

166、自由基 。 RH + O RH + O R R + HO + HO RH + HO RH + HO R R + H+ H2 2OOB. RO B. RO 来源：来源：来源：来源：甲基亚硝酸酯甲基亚硝酸酯甲基亚硝酸酯甲基亚硝酸酯和和和和甲基硝酸酯甲基硝酸酯甲基硝酸酯甲基硝酸酯光解。光解。光解。光解。 CHCH3 3ONO + ONO + h h CH CH3 3O O + NO + NO CH CH3 3ONOONO2 2 + + h h CH CH3 3O O + NO + NO2 2 C. ROC. RO2 2 来源：来源：来源：来源：烷基烷基烷基烷基与与与与 OO2 2 结合。结合。结合。

167、结合。 R R + O + O2 2 RO RO2 2 3 3. R . R ，RO RO ，RORO2 2 来源来源111环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。Control of trace gas concentrations by HOradical in the troposphere.Processes below the dashed line are those largely involved

168、in controlling the concentrations of HO in the troposphere; those above the line control the concentrations of the associated reactants and products. Reservoirs of atmospheric species are shown in circles, reactions denoting conversion of one species to another are shown by arrows, and the reactants

169、 or photons needed to bring about a particular conversion are shown along the arrows.From Environmental Chemistry,Manahan S E , CRC Press, 2004XOXONONOH H2 2SOSO4 4H H2 2SOSO3 3SOSO2 2HS HS NH NH2 2X X HNOHNO3 3HClHCl CH CH2 2CClCCl3 3SeveralSeveralstepsstepsSeveralSeveralstepsstepsSeveralSeveralste

170、pssteps O(O(3 3P)P)SeveralSeveralstepsstepsO O3 3 O(O(3 3D)D)H H2 2O O2 2H H HOHO2 2 H H2 2O OCOCOC Cx xH Hy-y-1 1O O2 2 HOHOHOHOOO3 3CHCH3 3CClCCl3 3NHNH3 3SOSO2 2H H2 2S SHXHXN N2 2OOH H2 2OON N2 , 2 , OO2 2N N2 , 2 , OO2 2h h OO3 3h h COCOHOHO2 2 N N2 , 2 , OO2 2NONOH H2 2C Cx xH Hy yRemoval in p

171、recipitationRemoval in precipitation112环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第三节第三节 大气中污染物的转化大气中污染物的转化(2.3(2.3 Transformation of Atmospheric PollutantsTransformation of Atmospheric Pollutants) )一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化

172、学基础 (Chemical Foundation for Free Radicals) (Chemical Foundation for Free Radicals)二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions)(Foundation for Photochemical Reactions)三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the (Source

173、for Important Free Radicals in the Atmosphere)Atmosphere)四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化 (Transformation of NO(Transformation of NOx x) )五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons)(Transformation of Hydrocarbons)六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾 (Photochemical Smog)(Pho

174、tochemical Smog)七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of (Transformation of Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水 (Acid Precipitation)(Acid Precipitation)九、温室效应九、温室效应九、温室效应九、温室效应 (Greenhouse Effec

175、t)(Greenhouse Effect)十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损(Formation and Depletion of Ozone Layer)(Formation and Depletion of Ozone Layer)113环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1. NO1. NOx x和空气混合体系中的光化学反应和空气混合体系中的光化学反应

176、NONO，NONO2 2和和O O3 3之间存在着的化学循环是大气光化学反应之间存在着的化学循环是大气光化学反应的基础。的基础。NO2 + h NO + OO + O2 + M O3 +MO3 + NO NO2 + O2k1k2k3四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化 (Transformation of NO(Transformation of NOx x) )主要人为来源：主要人为来源：主要人为来源：主要人为来源：矿物燃料的燃烧矿物燃料的燃烧矿物燃料的燃烧矿物燃料的燃烧。氮氧化合物与其他污染物共存时，在阳光照射下可发生氮氧化合物与其他污染物共存时，在阳光照射下可发生氮氧化合物与其他污染物共

177、存时，在阳光照射下可发生氮氧化合物与其他污染物共存时，在阳光照射下可发生光光光光化学烟雾化学烟雾化学烟雾化学烟雾 (Photochemical Smog)(Photochemical Smog)。114环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2. 2. 氮氧化物的气相转化氮氧化物的气相转化(Gaseous transformation of NO(Gaseous transformation of NOx x) )

178、（1 1）NO NO 的氧化：的氧化：的氧化：的氧化： NONO是燃烧过程的直接产物是燃烧过程的直接产物是燃烧过程的直接产物是燃烧过程的直接产物n n与与与与 OO3 3 反应：反应：反应：反应： NO + ONO + O3 3 NO NO2 2 + O+ O2 2n n与与与与 RORO2 2 反应：反应：反应：反应： RH + HO RH + HO R R + H + H2 2OO R R + O + O2 2 RO RO2 2 NO + RO NO + RO2 2 RO RO + + NONO2 2 其中：其中：其中：其中： RO RO + O+ O2 2 RCHO + HO RCHO

179、+ HO2 2 HO HO2 2 + NO + NO NONO2 2 + HO + HO 反应很快，对反应很快，对O3氧化产生竞争，氧化产生竞争，造成造成O3积累积累易发生光解易发生光解HO HO 和和和和 RO RO 与与与与 NO NO 生成亚硝酸或亚硝酸酯：生成亚硝酸或亚硝酸酯：生成亚硝酸或亚硝酸酯：生成亚硝酸或亚硝酸酯： HO + NO HNO HO + NO HNO2 2 RO + NO RONO RO + NO RONO115环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为

180、基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（2 2）NONO2 2 的转化的转化的转化的转化 (Transformation of NO(Transformation of NO2 2) )可生成可生成可生成可生成OO3 3n nNONO2 2 与与与与 HO HO 反应：反应：反应：反应： NONO2 2 + + HO HO HNO HNO3 3该反应是大气中气态该反应是大气中气态该反应是大气中气态该反应是大气中气态 HNOHNO3 3 主要来源。主要来源。主要来源。主要来源。n nNONO2 2 与与与与 OO3 3 反应：反应：反应：反应： NO NO2 2 + O

181、+ O3 3 NO NO3 3 + O + O2 2 这是大气中这是大气中这是大气中这是大气中 NONO3 3 的主要来源。的主要来源。的主要来源。的主要来源。进一步反应是进一步反应是进一步反应是进一步反应是 NONO2 2 + NO + NO3 3 N N2 2OO5 5对酸雾和酸雨形成起重要作用对酸雾和酸雨形成起重要作用M116环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（3 3）过氧乙酰硝酸酯）过氧乙酰硝酸酯）过

182、氧乙酰硝酸酯）过氧乙酰硝酸酯 PANPAN (Peroxyacetyl Nitrate)(Peroxyacetyl Nitrate) PAN PAN 是由乙酰基与空气中的氧气结合形成过氧乙酰基，然是由乙酰基与空气中的氧气结合形成过氧乙酰基，然是由乙酰基与空气中的氧气结合形成过氧乙酰基，然是由乙酰基与空气中的氧气结合形成过氧乙酰基，然后再与后再与后再与后再与NONO2 2 化合生成的化合物。化合生成的化合物。化合生成的化合物。化合生成的化合物。是一种大气氧化物是一种大气氧化物是一种大气氧化物是一种大气氧化物 乙酰基来源：乙酰基来源：乙酰基来源：乙酰基来源： CHCH3 3CHO + CHO +

183、h h CH CH3 3CO CO + H + H （乙醛光解）乙醛光解）乙醛光解）乙醛光解）117环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。Atmospheric Reactions of NOx h118环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防

184、控工程”。第三节第三节 大气中污染物的转化大气中污染物的转化(2.3(2.3 Transformation of Atmospheric PollutantsTransformation of Atmospheric Pollutants) )一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础 (Chemical Foundation for Free Radicals) (Chemical Foundation for Free Radicals)二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础 (Foundation for Photochem

185、ical Reactions)(Foundation for Photochemical Reactions)三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the (Source for Important Free Radicals in the Atmosphere)Atmosphere)四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化 (Transformation of NO(Transformation of NOx x) )五、碳

186、氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons)(Transformation of Hydrocarbons)六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾 (Photochemical Smog)(Photochemical Smog)七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of (Transformation of Oxysulfides and Sulfur

187、ic Acid Smog)Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水 (Acid Precipitation)(Acid Precipitation)九、温室效应九、温室效应九、温室效应九、温室效应 (Greenhouse Effect)(Greenhouse Effect)十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损(Formation and Depletion of Ozone Layer)(Formation and Depletion of Ozone Layer)

188、119环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1. 1. 烷烃的反应烷烃的反应 (Alkane Reactions)(Alkane Reactions)* *与与与与 HOHO ，OO 发生发生发生发生 H H 摘除反应：摘除反应：摘除反应：摘除反应： RH + HO RH + HO R R + H + H2 2OO RH + O RH + O R R + HO + HO R R + O + O2 2 RO RO2

189、 2 RO RO2 2 + NO + NO RO RO + NO+ NO2 2 NONO浓度较低时，自由基之间发生反应：浓度较低时，自由基之间发生反应：浓度较低时，自由基之间发生反应：浓度较低时，自由基之间发生反应： RO RO2 2 + HO+ HO2 2 ROOH + ROOH + OO2 2 ROOH + ROOH + h h RORO + + HOHO * O* O3 3一般不与烷烃发生反应。一般不与烷烃发生反应。一般不与烷烃发生反应。一般不与烷烃发生反应。与与与与NONO3 3的反应：的反应：的反应：的反应： RH+NO RH+NO3 3 R R +HNO+HNO3 3 城市夜间城市

190、夜间城市夜间城市夜间HNOHNO3 3的主要来源。的主要来源。的主要来源。的主要来源。五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons) (Transformation of Hydrocarbons)O 主要来自臭氧的分解，消耗臭氧主要来自臭氧的分解，消耗臭氧强氧化性自由基强氧化性自由基120环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治

191、安防控工程”。2 2. . 烯烃的反应烯烃的反应 (Alkene Reactions)(Alkene Reactions) 与与与与HOHO 主要发生加成、脱氢或形成二元自由基。主要发生加成、脱氢或形成二元自由基。主要发生加成、脱氢或形成二元自由基。主要发生加成、脱氢或形成二元自由基。n n加成：加成：加成：加成： RCH=CH RCH=CH2 2 + HO+ HO RCHCH RCHCH2 2OHOH RCH=CH RCH=CH2 2 + HO+ HO RCH(OH)CH RCH(OH)CH2 2 RCH(OH)CH RCH(OH)CH2 2 + O+ O2 2 RCH(OH)C RCH(O

192、H)C H H2 2OO2 2 RCH(OH)CH RCH(OH)CH2 2OO2 2 + NO RCH(OH)CH+ NO RCH(OH)CH2 2O O + NO + NO2 2 RCH(OH)CH RCH(OH)CH2 2O O HH2 2COCO +RCH(OH)+RCH(OH) RCH(OH)CH RCH(OH)CH2 2O O + O+ O2 2 HCOCH HCOCH2 2OHOH +HO+HO2 2 RCH(OH)RCH(OH) + O+ O2 2 RCHO RCHO +HO+HO2 2 n n脱氢反应脱氢反应脱氢反应脱氢反应 RCHRCH2 2 CH=CHCH=CH2 2 +

193、 HO + HO RCHCH=CH RCHCH=CH2 2 + H+ H2 2OO 强氧化性121环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。n n与与OO3 3的反应的反应二元自由基的强氧化性122环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。

194、n n分解生成小分子，还可氧化NOx和SO2n nR1R2COO + NOR1R2CO+NO2n nR1R2COO + NO2R1R2CO+NO3n nR1R2COO + SO2R1R2CO+SO3 生成醛或酮123环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。烯烃与烯烃与NO3的反应的反应124环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以

195、综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。烯烃烯烃与与O的的反应反应125环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3. 3. 环烃的氧化环烃的氧化 (Oxidation of Cycloalkane)(Oxidation of Cycloalkane)与与O3的反应的反应126环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇

196、）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。4. 4. 单环芳烃的反应单环芳烃的反应单环芳烃的反应单环芳烃的反应 (Reactions of Mononuclear Aromatic Hydrocarbons)(Reactions of Mononuclear Aromatic Hydrocarbons)主要是主要是主要是主要是与与与与 HOHO 发生发生发生发生加成反应和氢原子摘除反应加成反应和氢原子摘除反应加成反应和氢原子摘除反应加成反应和氢原子摘除反应用表示127环境化学环境化学 第二章第二章 大

197、气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。生成的自由基可与生成的自由基可与生成的自由基可与生成的自由基可与 NONO2 2 反应，生成硝基甲苯反应，生成硝基甲苯反应，生成硝基甲苯反应，生成硝基甲苯加成反应生成的自由基也可与加成反应生成的自由基也可与加成反应生成的自由基也可与加成反应生成的自由基也可与 OO2 2 作用，经氢原子摘除反应作用，经氢原子摘除反应作用，经氢原子摘除反应作用，经氢原子摘除反应生成生成生成生成 HOHO2 2 和甲酚和甲酚和甲酚

198、和甲酚128环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。生成过氧自由基生成过氧自由基生成过氧自由基生成过氧自由基用 表示129环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。将将将将 NO NO 氧化成氧化成氧化成氧化成 NONO2 2生成的自由基

199、与生成的自由基与生成的自由基与生成的自由基与OO2 2 反应反应反应反应而开环而开环而开环而开环130环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。90%90%的反应是加成反应，的反应是加成反应，的反应是加成反应，的反应是加成反应，10%10%为为为为HH摘除反应摘除反应摘除反应摘除反应131环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治

200、信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。132环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。5. 5. 多环芳烃多环芳烃多环芳烃多环芳烃 (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 蒽的氧化可转变为相应的醌蒽的氧化可转变为相应的醌蒽的氧化可转变为相应的醌蒽的氧化可转变为相应的醌

201、133环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。6 6. . 醇、醚、酮、醛的反应醇、醚、酮、醛的反应醇、醚、酮、醛的反应醇、醚、酮、醛的反应主要发生氢摘除反应：主要发生氢摘除反应：主要发生氢摘除反应：主要发生氢摘除反应：RH RH HO RHO R H H2 2OO生成的自由基在有生成的自由基在有生成的自由基在有生成的自由基在有 OO2 2 存在下生成过氧自由基：存在下生成过氧自由基：存在下生成过氧自由基：存在下生

202、成过氧自由基：R + OR + O2 2 RO RO2 2 RORO2 2 + NO NO + NO NO2 2 + RO + RO 134环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。n n上述各含氧有机化合物在污染空气中以醛为最重要。上述各含氧有机化合物在污染空气中以醛为最重要。上述各含氧有机化合物在污染空气中以醛为最重要。上述各含氧有机化合物在污染空气中以醛为最重要。醛类，尤其是甲醛，既是一次污染物，又可由大气中的

203、烃氧醛类，尤其是甲醛，既是一次污染物，又可由大气中的烃氧醛类，尤其是甲醛，既是一次污染物，又可由大气中的烃氧醛类，尤其是甲醛，既是一次污染物，又可由大气中的烃氧化而产生。几乎所有大气污染化学反应都有甲醛参与。大化而产生。几乎所有大气污染化学反应都有甲醛参与。大化而产生。几乎所有大气污染化学反应都有甲醛参与。大化而产生。几乎所有大气污染化学反应都有甲醛参与。大气中的主要反应有：气中的主要反应有：气中的主要反应有：气中的主要反应有：H H2 2CO + HO HCO + HCO + HO HCO + H2 2OOHCO + OHCO + O2 2 CO + HO CO + HO2 2 甲醛能与甲醛

204、能与甲醛能与甲醛能与HOHO2 2 迅速反应：迅速反应：迅速反应：迅速反应：H H2 2CO + HOCO + HO2 2 (HO)H (HO)H2 2COOCOO所生成的所生成的所生成的所生成的(HO) H(HO) H2 2COOCOO是一个过氧自由基，它比较稳定，可氧是一个过氧自由基，它比较稳定，可氧是一个过氧自由基，它比较稳定，可氧是一个过氧自由基，它比较稳定，可氧化大气中的化大气中的化大气中的化大气中的NONO，然后与，然后与，然后与，然后与OO2 2反应生成甲酸。反应生成甲酸。反应生成甲酸。反应生成甲酸。 (HO) H(HO) H2 2COO + NO (HO) HCOO + NO

205、(HO) H2 2CO + NOCO + NO2 2(HO) H(HO) H2 2CO + OCO + O2 2 HCOOH + HO HCOOH + HO2 2 生成的甲酸会对酸雨有贡献。生成的甲酸会对酸雨有贡献。生成的甲酸会对酸雨有贡献。生成的甲酸会对酸雨有贡献。135环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 There are diverse sources of the many There are div

206、erse sources of the many hydrocarbons emitted into the atmosphere. The hydrocarbons emitted into the atmosphere. The hydroxyl radical plays a major role in oxidizing hydroxyl radical plays a major role in oxidizing these compounds. The ultimate oxidation these compounds. The ultimate oxidation produ

207、ct is carbon dioxide, but many intermediate product is carbon dioxide, but many intermediate species have substantial lifetimes and these species have substantial lifetimes and these secondary products are found in the atmosphere secondary products are found in the atmosphere at locations around the

208、 globe.at locations around the globe.136环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第三节第三节 大气中污染物的转化大气中污染物的转化(2.3(2.3 Transformation of Atmospheric PollutantsTransformation of Atmospheric Pollutants) )一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基

209、化学基础 (Chemical Foundation for Free Radicals) (Chemical Foundation for Free Radicals)二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions)(Foundation for Photochemical Reactions)三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the (Source

210、 for Important Free Radicals in the Atmosphere)Atmosphere)四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化 (Transformation of NO(Transformation of NOx x) )五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons)(Transformation of Hydrocarbons)六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾 (Photochemical Smog)(Ph

211、otochemical Smog)七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of (Transformation of Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水 (Acid Precipitation)(Acid Precipitation)九、温室效应九、温室效应九、温室效应九、温室效应 (Greenhouse Effe

212、ct)(Greenhouse Effect)十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损(Formation and Depletion of Ozone Layer)(Formation and Depletion of Ozone Layer)137环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。六、光化学烟雾六、光化学烟雾 (Photochemical Smog)(Phot

213、ochemical Smog)1 1 1 1. . . . 光化学烟雾现象光化学烟雾现象光化学烟雾现象光化学烟雾现象含有含有含有含有氮氧化物氮氧化物氮氧化物氮氧化物和和和和碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物等一次污染物的等一次污染物的等一次污染物的等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生二次二次二次二次污染物污染物污染物污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合，这种由一次污染物和二次污染物的混合，这种由一次污染物和二次污染物的混合，这种由一次污染物和二次污染物的

214、混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。1943年年首首次次出出现现在在美美国国洛洛杉杉矶矶，蓝蓝色色烟烟雾雾，氧氧化化性性强强、能能使使橡橡胶胶开开裂裂，刺刺激激人人的的眼眼睛睛，伤伤害害植植物物的叶子，并使大气能见度降低。的叶子，并使大气能见度降低。138环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工

215、程”。A. A. 形成条件形成条件形成条件形成条件 （1 1）Source of precursors, hydrocarbons and NOSource of precursors, hydrocarbons and NOx x compounds- principally associated with internal compounds- principally associated with internal combustion enginescombustion engines（2 2）A stable atmosphere to hold the reactants in p

216、laceA stable atmosphere to hold the reactants in place（3 3）High temperatures to increase thermal reaction ratesHigh temperatures to increase thermal reaction rates（4 4）Intense sunlight to facilitate photochemical reactionsIntense sunlight to facilitate photochemical reactions产物：产物：产物：产物：OO3 3 PANPAN

217、（过氧乙酰硝酸酯）（过氧乙酰硝酸酯）（过氧乙酰硝酸酯）（过氧乙酰硝酸酯） 高活性自由基（高活性自由基（高活性自由基（高活性自由基（HOHO2 2 ，RORO2 2 ，RCO RCO ） 醛、酮、有机酸醛、酮、有机酸醛、酮、有机酸醛、酮、有机酸139环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。摘自 Manahan S E， Environmental Chemistry （8th ed）http:/en.wikipedi

218、a.org/wiki/European_emission_standards汽车尾气控制汽车尾气控制(g km-1)CO CO HCs HCsNONOx x HCs+NOHCs+NOx xEuropean emission standards for light vehicles 13501760 kgEuropean emission standards for light vehicles 13501760 kgEuro 1 1994Euro 1 19945.175.17-1.401.40Euro 2 1998Euro 2 19984.004.00-0.600.60Euro 3 2001E

219、uro 3 20014.174.170.250.250.180.18-Euro 4 2006Euro 4 20061.811.810.130.130.100.10-European emission standards for light vehicles 17603500 kgEuropean emission standards for light vehicles 17603500 kgEuro 1 1994Euro 1 19946.906.90-1.701.70Euro 2 1998Euro 2 19985.005.00-0.700.70Euro 3 2001Euro 3 20015.

220、225.220.290.290.210.21-Euro 4 2006Euro 4 20062.272.270.160.160.110.11-Emission standards for light-duty motor vehicles in the USAEmission standards for light-duty motor vehicles in the USA1975197515151.51.53.13.1-198019807.07.00.410.412.02.0-199019903.43.40.410.411.01.0-200020003.43.40.410.410.40.4-

221、140环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。B. B. 日变化曲线日变化曲线日变化曲线日变化曲线（1 1）白天生成，傍晚消失，）白天生成，傍晚消失，）白天生成，傍晚消失，）白天生成，傍晚消失，污染高峰在中午或稍后。污染高峰在中午或稍后。污染高峰在中午或稍后。污染高峰在中午或稍后。（2 2）NO NO 和烃最大值发生在早和烃最大值发生在早和烃最大值发生在早和烃最大值发生在早晨交通繁忙时，晨交通繁忙时，晨交通繁忙时，

222、晨交通繁忙时，NONO2 2 浓浓浓浓度很低。度很低。度很低。度很低。（3 3）随太阳辐射增强，）随太阳辐射增强，）随太阳辐射增强，）随太阳辐射增强，NONO2 2，OO3 3 浓度迅速增大，中浓度迅速增大，中浓度迅速增大，中浓度迅速增大，中午达较高浓度，它们的午达较高浓度，它们的午达较高浓度，它们的午达较高浓度，它们的峰值通常比峰值通常比峰值通常比峰值通常比 NO NO 峰值晚峰值晚峰值晚峰值晚出现出现出现出现 45 45 h h。图光化学烟雾日变化曲线（Manahan S E, 1984）141环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社

223、区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。生成活性基团氧化NO NO2NONO2 2 + + h h NO + O NO + O O O + O + O2 2 + M O + M O3 3 + M + M OO3 3 + NO NO+ NO NO2 2 + O+ O2 2RH + O RH + O R R + HO + HO RH + HO RH + HO RO RO2 2 + H+ H2 2OORCHO + HO RCHO + HO RC(O)O RC(O)O2 2 +H +H2 2OORCHO + RCHO

224、 + h h RO RO2 2 + HO + HO2 2 + CO + COHOHO2 2 + NO NO + NO NO2 2 + HO + HO RORO2 2 + NO NO + NO NO2 2 + RCHO+ HO+ RCHO+ HO2 2 RC(O)ORC(O)O2 2 + NO NO + NO NO2 2 + RO + RO2 2 + CO + CO2 2HO HO + NO + NO2 2 HNO HNO3 3RC(O)ORC(O)O2 2 + NO + NO2 2 RC(O)O RC(O)O2 2 NO NO2 2RC(O)ORC(O)O2 2NONO2 2 RC(O)O R

225、C(O)O2 2 + NO + NO2 2 O2O22O2O2O22 2. . 光化学烟雾的形成机理光化学烟雾的形成机理 (Formation Mechanism of (Formation Mechanism of Photochemical Smog)Photochemical Smog)142环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。光化学烟雾形成机制的定性描述光化学烟雾形成机制的定性描述光化学烟雾形成机制的定

226、性描述光化学烟雾形成机制的定性描述NO NO2 不需要 O3 参与也能发生，导致 O3 积累O3 积累过程导致许多羟基自由基的产生NO和烃类化合物耗尽是通过链式反应形成的以 NO2 光解生成原子氧作为主要的链引发反应由于碳氢化合物的参与，导致 NO NO2，其中 R 和 RO2 起主要作用是通过链反应形成的以 NO2 光解生成原子氧作为主要的链引发反应由于碳氢化合物的参与，导致 NO NO2，其中 R 和 RO2 起主要作用143环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以

227、公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。From Environmental Chemistry, Manahan S E, CRC Press, 2004Generalized scheme for the formation of photochemical smoghOOOO144环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3 3. . 光化学烟雾的控制对策光化学烟雾的控制对策光化学烟雾的控制对策

228、光化学烟雾的控制对策 (Control Policy)(Control Policy) A A. RH. RH 的控制的控制的控制的控制 不同的碳氢化合物反应活性不一样不同的碳氢化合物反应活性不一样不同的碳氢化合物反应活性不一样不同的碳氢化合物反应活性不一样ReactivityReactivityClassClassReactivityReactivityRangeRangeApproximateApproximateHalf Life in Half Life in the Atmospherethe AtmosphereCompounds in IncreasingCompounds in

229、 IncreasingOrder of ReactivityOrder of ReactivityI I1010 d10 dMethaneMethaneII II1010 10010024 h24 h 10 d10 dCO, acetylene, ethaneCO, acetylene, ethaneIIIIII100100 100010002.42.4 24 h24 hBenzene, propane, Benzene, propane, n n-butane, isopentane,-butane, isopentane,methyl ethyl ketone, 2-methylpenta

230、ne, toluene,methyl ethyl ketone, 2-methylpentane, toluene,n n-propyl benzene, ethene, -propyl benzene, ethene, n n-hexane, ethylbenzene-hexane, ethylbenzeneIVIV10001000 100001000015min15min 2.4 h2.4 hp p-xylene, -xylene, p p-ethyl toluene, -ethyl toluene, o o-ethyl toluene, -ethyl toluene, o o-xylen

231、e,-xylene,methyl isobutyl ketone, methyl isobutyl ketone, mm-ethyl toluene, -ethyl toluene, mm-xylene,-xylene,1,2,3-trimethyl bezene, propene, 1,2,3-trimethyl bezene, propene, -pinene, -pinene, ciscis-2-butene, 1,3- butadiene, -2-butene, 1,3- butadiene, V V100001000015 min15 min1,3,5-trimethyl bezen

232、e, 2-methyl-2-butene,1,3,5-trimethyl bezene, 2-methyl-2-butene,2,4-dimethyl-2-butene, 2,4-dimethyl-2-butene, d d-limonene -limonene Relative Reactivity of Hydrocarbons and CO with HO Radical145环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控

233、工程”。B. OB. O3 3 的控制的控制的控制的控制图图EKMA方法中的方法中的O3等体积分数曲线等体积分数曲线(唐孝炎，唐孝炎，1990)氮氧化物和碳氢化物初始浓度的大小氮氧化物和碳氢化物初始浓度的大小会影响会影响O3的生成量和生成速率。的生成量和生成速率。 u将将图图中各等中各等浓浓度度线线的的转转折点折点连结连结成成一一线线，即，即RH0/NOx0=8/1，称，称为为脊脊线线，脊，脊线线上各点有同一上各点有同一RH0/NOx0值值。u当当8/1 RH0/NOx015/1时时，固定，固定NOx0，O3随随RH0增大而增大。增大而增大。u当当RH0/NOx015/1时时，固定，固定Nox

234、0, RH浓浓度改度改变对变对O3影响不大；影响不大；u当当RH0/NOx0 4/1时时，NOx0维维持不持不变变，降低，降低RH0，O3会明会明显显降降低。低。146环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。B.OB.O3 3 的控制的控制的控制的控制图图EKMA方法中的方法中的O3等体积分数曲线等体积分数曲线(唐孝炎，唐孝炎，1990)0.120.340.300.32u当当RH0/NOx0 高高时时，NOx0少，

235、少，O3的生成受的生成受NOx0的影响明的影响明显显；uRH0/NOx0 低低时时，NOx0高，高，O3的生成受的生成受NOx0的影响不明的影响不明显显；147环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。图图EKMA方法中的方法中的O3等体积分数曲线等体积分数曲线(唐孝炎，唐孝炎，1990)上上图图也可以用来也可以用来预测预测如何改如何改变变RH和和NOx的的浓浓度达到控制度达到控制O3浓浓度的目的。度的目的。例如，假

236、例如，假设设某城市某城市RH0/NOx08/1，O3的的设计值为设计值为0.28 mL m-3，即，即图图中的中的A点。要想将点。要想将O3值值达到国家达到国家标标准准0.12 mL m-3 ，即，即B点，如点，如NOx不改不改变变，那么，由，那么，由图查图查得通得通过过减少减少67RH就可达到目的。就可达到目的。148环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第三节第三节 大气中污染物的转化大气中污染物的转化(2.

237、3(2.3 Transformation of Atmospheric PollutantsTransformation of Atmospheric Pollutants) )一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础 (Chemical Foundation for Free Radicals) (Chemical Foundation for Free Radicals)二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions)(Foundation for Ph

238、otochemical Reactions)三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the (Source for Important Free Radicals in the Atmosphere)Atmosphere)四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化 (Transformation of NO(Transformation of NOx x) )五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合

239、物的转化 (Transformation of Hydrocarbons)(Transformation of Hydrocarbons)六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾 (Photochemical Smog)(Photochemical Smog)七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of (Transformation of Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)Oxysulfides and Sulf

240、uric Acid Smog)八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水 (Acid Precipitation)(Acid Precipitation)九、温室效应九、温室效应九、温室效应九、温室效应 (Greenhouse Effect)(Greenhouse Effect)十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损(Formation and Depletion of Ozone Layer)(Formation and Depletion of Ozone Layer)149环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪

241、亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。H2S SO2 H2SO4O2H2OO2BasesNH3XSO2Rainfall, dry deposition, and absorption over oceansSulfates?10153335100Sea salt from wind and wave actionSO2 and sulfatesSome sulfur applied to soilBiogenic H2S(CH3)2SSome sulfur transpo

242、rted by rivers to oceansSO2 and sulfates taken up by plantsH2S, SO2 sulfatesRainfall and dry deposition over landSO2 and sulfatesVolcanoesBiogenic (CH3)2SFig. Global atmospheric sulfur cycle. Fluxes of sulfur represented by arrows are in millions of metric tons per year. Those marked with a question

243、 mark are uncertain, but large, probably of the order of 100 million metric tons per year.150环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1 1. SO. SO2 2 的转化的转化的转化的转化 (Transformation of SO(Transformation of SO2 2) )A. SOA. SO2 2 的光化学氧化

244、：的光化学氧化：直接光氧化直接光氧化 SO SO2 2 + + h h 1 1SOSO2 2（单重态（单重态（单重态（单重态) ) =290340 nm=290340 nm SO SO2 2 + + h h 3 3SOSO2 2（三重态）（三重态）（三重态）（三重态） =340400 nm=340400 nm能量较高的单重态可以跃迁到三重态或基态：能量较高的单重态可以跃迁到三重态或基态：能量较高的单重态可以跃迁到三重态或基态：能量较高的单重态可以跃迁到三重态或基态： 1 1SOSO2 2 + M + M 3 3SOSO2 2 + M + M 1 1SOSO2 2 + M SO+ M SO2 2

245、 + M + M在大气中激发态的在大气中激发态的在大气中激发态的在大气中激发态的SOSO2 2以三重态的形式存在。以三重态的形式存在。以三重态的形式存在。以三重态的形式存在。 大气中：大气中：大气中：大气中： 3 3SOSO2 2 + O+ O2 2 SO SO4 4 SO SO3 3 + O+ O 或：或：或：或： SOSO4 4 + SO+ SO2 2 2SO 2SO3 3 2H 2H2 2SOSO4 4 （形成硫酸烟雾、酸雨、硫酸盐气溶胶）（形成硫酸烟雾、酸雨、硫酸盐气溶胶）（形成硫酸烟雾、酸雨、硫酸盐气溶胶）（形成硫酸烟雾、酸雨、硫酸盐气溶胶）七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧

246、化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)(Transformation of Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)+2H2O151环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。B. SOB. SO2 2 的光化学氧化：的光化学氧化：与自由基反应与自由基反应n nSOSO2 2 与与与与 HOH

247、O 反反反反应应应应：是：是：是：是 SOSO2 2 在大气中在大气中在大气中在大气中转转转转化的重要反化的重要反化的重要反化的重要反应应应应 HO HO + SO + SO2 2 HOSO HOSO2 2 （决定反（决定反（决定反（决定反应应应应） HOSOHOSO2 2 + O + O2 2 HO HO2 2 + SO + SO3 3 SO SO3 3 + H + H2 2O HO H2 2SOSO4 4 HOHO2 2 + NO HO + NO HO + NO + NO2 2 (HO (HO 的再生的再生的再生的再生) )n nSOSO2 2 与其他自由基的反与其他自由基的反与其他自由基

248、的反与其他自由基的反应应应应：SOSO2 2 与二元自由基反与二元自由基反与二元自由基反与二元自由基反应应应应， 都生成都生成都生成都生成SOSO3 3 CHCH3 3CHOO CHOO + SO + SO2 2 CH CH3 3CHO + SOCHO + SO3 3 HO HO2 2 + SO + SO2 2 HO HO + SO + SO3 3 RO RO2 2 + SO + SO2 2 RO RO + SO + SO3 3 CH CH3 3C(O)OC(O)O2 2 + SO + SO2 2 CH CH3 3C(O)O C(O)O + SO + SO3 3MM 152环境化学环境化学 第

249、二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。C. SO2 的光化学氧化：与氧原子氧化 在污染大气中氧原子主要来自NO2的光解 NO2 + h NO + O O + SO2 SO3自由基对气相SO2损耗的贡献粒种粒种粒种粒种粒种含量粒种含量粒种含量粒种含量/ /（粒子数（粒子数（粒子数（粒子数 cmcm-3-3）k k /cm /cm3 3 ( (粒子数粒子数粒子数粒子数 s) s)- -1 1 SOSO2 2损损损损耗量耗量耗量耗量/h/

250、h-1-1HOHO 10107 71.11.1 1010-12-123.2%3.2%O O 10106 65.75.7 1010-14-142 2 1010-3-3% %HOHO2 2 10109 911 1010-18-1877 1010-4-4% %CHCH3 3O O2 2 10109 911 1010-18-1810.05 0.05 mLmL mm-3-3，pH5.5pH petroleum biomass coal. Biomass, however, offers the possibility of sequestering atmospheric carbon dioxide

251、during its growth.171环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第三节第三节 大气中污染物的转化大气中污染物的转化(2.3(2.3 Transformation of Atmospheric PollutantsTransformation of Atmospheric Pollutants) )一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础一、自由基化学基础 (Chemical Foun

252、dation for Free Radicals) (Chemical Foundation for Free Radicals)二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions)(Foundation for Photochemical Reactions)三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the (Source for Important Free

253、 Radicals in the Atmosphere)Atmosphere)四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化四、氮氧化物的转化 (Transformation of NO(Transformation of NOx x) )五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化五、碳氢化合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons)(Transformation of Hydrocarbons)六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾六、光化学烟雾 (Photochemical Smog)(Photochemical Smog)七、

254、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of (Transformation of Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水八、酸性降水 (Acid Precipitation)(Acid Precipitation)九、温室效应九、温室效应九、温室效应九、温室效应 (Greenhouse Effect)(Greenhouse Effe

255、ct)十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损十、臭氧层的形成与耗损(Formation and Depletion of Ozone Layer)(Formation and Depletion of Ozone Layer)172环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。十、 臭氧层的形成与耗损(Formation and Depletion of Ozone Layer(Formati

256、on and Depletion of Ozone Layer)臭氧臭氧臭氧臭氧层层层层存在于存在于存在于存在于对对对对流流流流层层层层上面的平上面的平上面的平上面的平流流流流层层层层中，主要分布在距地面中，主要分布在距地面中，主要分布在距地面中，主要分布在距地面 2050 km2050 km范范范范围围围围内，内，内，内，浓浓浓浓度峰度峰度峰度峰值值值值在在在在2020 25 25 kmkm处处处处。由于臭氧。由于臭氧。由于臭氧。由于臭氧层层层层能能能能够够够够吸收吸收吸收吸收99%99%以上的来自太阳的紫以上的来自太阳的紫以上的来自太阳的紫以上的来自太阳的紫外外外外辐辐辐辐射，从而保射，从

257、而保射，从而保射，从而保护护护护了地球上的了地球上的了地球上的了地球上的生物不受其生物不受其生物不受其生物不受其伤伤伤伤害。害。害。害。173环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。n nGood ozoneozone in the stratosphere Good ozoneozone in the stratosphere protects plant and animal life on Earth by

258、protects plant and animal life on Earth by absorbing high-energy solar ultraviolet absorbing high-energy solar ultraviolet radiationradiationn nBad ozoneozone in the troposphere Bad ozoneozone in the troposphere causes irritation and damage to plants and causes irritation and damage to plants and an

259、imals through its intense oxidizing abilityanimals through its intense oxidizing ability174环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1 1. . 清洁大气中，清洁大气中，清洁大气中，清洁大气中，OO3 3 的形成的形成的形成的形成 (Formation of Ozone)(Formation of Ozone) ： O O2

260、2 + + h h 2O 2O O O + O + O2 2 + M O + M O3 3 + M + M 总反应总反应总反应总反应 ： 3 3OO2 2 + + h h 2O 2O3 3 2. O2. O3 3 的消失的消失的消失的消失 ( (Depletion of OzoneDepletion of Ozone) ) ： OO3 3 + + h h O O + O + O2 2 O O3 3 + O + O 2O 2O2 2两种反两种反两种反两种反应动态平衡，维持臭氧层一定厚度。当大气被污应动态平衡，维持臭氧层一定厚度。当大气被污应动态平衡，维持臭氧层一定厚度。当大气被污应动态平衡，维持

261、臭氧层一定厚度。当大气被污染后，导致染后，导致染后，导致染后，导致 OO3 3 的消除，影响的消除，影响的消除，影响的消除，影响 OO3 3 的厚度的厚度的厚度的厚度 。臭氧层的形成与耗损的化学反应臭氧层的形成与耗损的化学反应臭氧层的形成与耗损的化学反应臭氧层的形成与耗损的化学反应平平流流层层175环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（1 1） NONOx x 对对对对 OO3 3的破坏的破坏的破坏的破坏 (D

262、estruction of Ozone by NO(Destruction of Ozone by NOx x) )( (i) NOi) NOx x 的来源的来源的来源的来源(a) N(a) N2 2O O 氧化氧化氧化氧化 N N2 2O NO N2 2 + O + O N N2 2O + O O + O 2NO (2 2NO (2) )(b) (b) 飞机排出飞机排出飞机排出飞机排出 NO NO (c) (c) 宇宙射线分解宇宙射线分解宇宙射线分解宇宙射线分解 N N2 2 2N 2N O O2 2 + N + N NO + O NO + O O O3 3 + N + N NO + O N

263、O + O 2 2 (ii) NOx破坏破坏 O3 的反应的反应 NO + O3 NO2 + O2 NO2 + O NO + O2 总反应：总反应： O3 + O 2O2发生在平流层中上部，如果是在较低的平流层，由于发生在平流层中上部，如果是在较低的平流层，由于O 的浓度低，的浓度低，形成的形成的NO2更容易发生光解，然后与更容易发生光解，然后与O 作用，进一步形成作用，进一步形成O3： NO2 NO + O O +O2+MO3 因此，在平流层底部因此，在平流层底部NO并不会促使并不会促使O3减少。减少。 176环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡

264、（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 ( (iii) NO iii) NO 的消除的消除的消除的消除由于由于由于由于NONO和和和和NONO2 2都易溶于水，当它们被下沉的气流带到都易溶于水，当它们被下沉的气流带到都易溶于水，当它们被下沉的气流带到都易溶于水，当它们被下沉的气流带到对流层时，就可以随着对流层的降水被消除，这是对流层时，就可以随着对流层的降水被消除，这是对流层时，就可以随着对流层的降水被消除，这是对流层时，就可以随着对流层的降水被消除，这是NONOx x在平在平在平在平流层大气

265、中的主要消除方式。流层大气中的主要消除方式。流层大气中的主要消除方式。流层大气中的主要消除方式。在平流层层顶紫外线的作用下，在平流层层顶紫外线的作用下，在平流层层顶紫外线的作用下，在平流层层顶紫外线的作用下，NONO可以发生光解：可以发生光解：可以发生光解：可以发生光解：光解产生的光解产生的光解产生的光解产生的N N 可以进一步与可以进一步与可以进一步与可以进一步与NONOx x发生反应：发生反应：发生反应：发生反应：N N +NO +NO N N2 2+ O + O N N +NO +NO2 2 N N2 2O+O O+O 这种消除方式所起的作用较小。这种消除方式所起的作用较小。这种消除方式

266、所起的作用较小。这种消除方式所起的作用较小。 NO N + O h 192nm177环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。(ii) HOx 催化清除催化清除O3 的反应的反应 H+O3 OH+O2 OH+O H+O2 总反应：总反应：O3 +O 2O2 OH+O3 HO2 +O2 HO2 + O OH+O2 总反应：总反应：O3+O 2O2 在较低的平流层，由于在较低的平流层，由于O 的浓度较小，的浓度较小，O3

267、可通过如下反应被消除：可通过如下反应被消除： OH+O3 HO2 +O2 HO2 +O3 OH+2O2 总反应：总反应：2O3 3O2 无论哪种途径，与氧原子的反应是决定整个消除速率的步骤无论哪种途径，与氧原子的反应是决定整个消除速率的步骤。 (2) HO (2) HOx x 破坏破坏破坏破坏 OO3 3 的反应的反应的反应的反应 (Destruction of O(Destruction of O3 3 by HO by HOx x) ) (i) HO(i) HOx x 来源来源来源来源 O O3 3 + +h h OO2 2 + O + O CH CH4 4+ O+ O OH+ OH+ C

268、H CH3 3 H H2 2O+ O O+ O 2 2 OH OH H H2 2+ O + O OH + H OH + H 178环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。()()平流层中平流层中平流层中平流层中HOHOx x 的消除的消除的消除的消除(a)(a)自由基复合反应自由基复合反应自由基复合反应自由基复合反应n n自由基之间的复合反应是自由基之间的复合反应是自由基之间的复合反应是自由基之间的复合反应是HOH

269、Ox x 消除的一个重要途径：消除的一个重要途径：消除的一个重要途径：消除的一个重要途径： HOHO2 2 + HO + HO2 2 H H2 2OO2 2+O+O2 2 OH+ OH+ OH H OH H2 2OO2 2 OH + HOOH + HO2 2 H H2 2O+OO+O2 2 (b)(b)与与与与NONOx x的反应的反应的反应的反应n nHOHOx x 与与与与NONOx x的反应也是的反应也是的反应也是的反应也是HOHOx x 消除的一个途径：消除的一个途径：消除的一个途径：消除的一个途径： OH+NO OH+NO2 2+M HONO+M HONO2 2 +M +M OH+H

270、NO OH+HNO3 3 H H2 2O+NOO+NO3 3 n n总反应：总反应：总反应：总反应： 2 HO2 HO +NO+NO2 2 H H2 2O+NOO+NO3 3 n n形成的硝酸会有部分进入对流层然后随降水而被清除形成的硝酸会有部分进入对流层然后随降水而被清除形成的硝酸会有部分进入对流层然后随降水而被清除形成的硝酸会有部分进入对流层然后随降水而被清除。179环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。n

271、n甲基氯是由天然的海甲基氯是由天然的海甲基氯是由天然的海甲基氯是由天然的海洋生物产生的，在对洋生物产生的，在对洋生物产生的，在对洋生物产生的，在对流层大气中可被流层大气中可被流层大气中可被流层大气中可被HO HO 分解生成可溶性的分解生成可溶性的分解生成可溶性的分解生成可溶性的氯氯氯氯化物，然后被降水清化物，然后被降水清化物，然后被降水清化物，然后被降水清除。但也有少量的甲除。但也有少量的甲除。但也有少量的甲除。但也有少量的甲基氯会进入平流层，基氯会进入平流层，基氯会进入平流层，基氯会进入平流层，在平流层紫外线的作在平流层紫外线的作在平流层紫外线的作在平流层紫外线的作用下光解形成用下光解形成用

272、下光解形成用下光解形成Cl Cl ： CH CH3 3Cl Cl CHCH3 3 + Cl + Cl 这种途径产生的这种途径产生的这种途径产生的这种途径产生的Cl Cl 数数数数量很少。量很少。量很少。量很少。 (3) ClOx 破坏破坏 O3 的反应的反应 (Destruction of O3 by ClOx)上图：南极上空的臭氧层空洞像一个巨大的蓝色水滴下图：下图：南极上空的臭氧层空洞情况(1979年1992年)(a) 自由基的来源自由基的来源(I) (I) 甲基氯的光解甲基氯的光解1979.10 1980.10 1981.10 1982.10 1983.101979.10 1980.10

273、 1981.10 1982.10 1983.101984.10 1985.10 1986.10 1987.10 1988.101984.10 1985.10 1986.10 1987.10 1988.101989.10 1990.10 1991.10 1992.101989.10 1990.10 1991.10 1992.10180环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。(II)(II)氟氯甲烷的光解氟氯甲烷的光解

274、氟氯甲烷的光解氟氯甲烷的光解n n氟氯烃类化合物在对流层中很稳定，停留时间较长，氟氯烃类化合物在对流层中很稳定，停留时间较长，氟氯烃类化合物在对流层中很稳定，停留时间较长，氟氯烃类化合物在对流层中很稳定，停留时间较长，因而可以扩散进入平流层后，在平流层紫外线的作用因而可以扩散进入平流层后，在平流层紫外线的作用因而可以扩散进入平流层后，在平流层紫外线的作用因而可以扩散进入平流层后，在平流层紫外线的作用下发生光解：下发生光解：下发生光解：下发生光解： CFClCFCl3 3 CFClCFCl2 2 + + ClCl CF CF2 2ClCl2 2 CFCF2 2Cl + Cl + ClCl n n

275、每个氟氯烃类化合物通过光解最终将把分子内全部的每个氟氯烃类化合物通过光解最终将把分子内全部的每个氟氯烃类化合物通过光解最终将把分子内全部的每个氟氯烃类化合物通过光解最终将把分子内全部的ClCl 都释放出来。都释放出来。都释放出来。都释放出来。(III)(III)氟氯甲烷与氟氯甲烷与氟氯甲烷与氟氯甲烷与OO 的反应的反应的反应的反应 OO + CF + CFn nClCl4 4-n-n ClOClO + + CFCFn nClCl3 3-n-nn n同样，每个氟氯烃类化合物最终可以把分子内全部的同样，每个氟氯烃类化合物最终可以把分子内全部的同样，每个氟氯烃类化合物最终可以把分子内全部的同样，每个

276、氟氯烃类化合物最终可以把分子内全部的ClCl 都转化形成都转化形成都转化形成都转化形成ClOClO 。181环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（b b） ClOClOx x清除清除清除清除OO3 3的催化循环反应的催化循环反应的催化循环反应的催化循环反应ClOClOx x破坏破坏破坏破坏OO3 3层的过程可通过如下循环反应进行：层的过程可通过如下循环反应进行：层的过程可通过如下循环反应进行：层的过程可通过如下

277、循环反应进行：ClCl + O+ O3 3 ClOClO + O + O2 2 ClOClO + O+ O Cl Cl + O+ O2 2 总反应：总反应：总反应：总反应：OO3 3 + O + O 2O 2O2 2 与氧原子的反应是决定整个消除速率的步骤。与氧原子的反应是决定整个消除速率的步骤。与氧原子的反应是决定整个消除速率的步骤。与氧原子的反应是决定整个消除速率的步骤。（c） ClOx 的消除的消除：平流层中的：平流层中的ClOx 可以形成可以形成HCl： Cl + CH4 HCl + CH3 Cl + HO2 HCl + O2 HCl是平流层中含氯化合物的主要存在形式。部分是平流层中含

278、氯化合物的主要存在形式。部分HCl可可以通过扩散进入对流层，然后随降水而被清除。在以通过扩散进入对流层，然后随降水而被清除。在30 km以上的大气中，以上的大气中，ClONO2的含量也很显著。的含量也很显著。182环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（4 4）平流层中）平流层中）平流层中）平流层中NONOx x ，HOHOx x 与与与与ClOClOx x 的重要反应的重要反应的重要反应的重要反应(Import

279、ant Reactions of (Important Reactions of NONOx x ，HOHOx x and ClOand ClOx x in Stratosphere) in Stratosphere) 在平流层中可以相互反应，也可以与平流层中的其他组在平流层中可以相互反应，也可以与平流层中的其他组在平流层中可以相互反应，也可以与平流层中的其他组在平流层中可以相互反应，也可以与平流层中的其他组分发生反应，所形成的产物相当于将这些活性基团暂时储存分发生反应，所形成的产物相当于将这些活性基团暂时储存分发生反应，所形成的产物相当于将这些活性基团暂时储存分发生反应，所形成的产物相当于将

280、这些活性基团暂时储存起来，在一定条件下再重新释放起来，在一定条件下再重新释放起来，在一定条件下再重新释放起来，在一定条件下再重新释放。 形成形成形成形成HONOHONO2 2 OH + NOOH + NO2 2 HONO HONO2 2 HONOHONO2 2 + + h h OH + NOOH + NO2 2 HONOHONO2 2+ + OH HOH H2 2O+NOO+NO3 3 形成形成形成形成HOHO2 2NONO2 2HOHO2 2 + NO + NO2 2 + M HO+ M HO2 2NONO2 2 + M + M HOHO2 2NONO2 2 + + h h OH + NOO

281、H + NO3 3 HOHO2 2NONO2 2 + + OH HOH H2 2O + OO + O2 2 + NO+ NO2 2 形成形成形成形成ClONOClONO2 2ClOClO + NO + NO2 2 + M ClONO+ M ClONO2 2 + M + M ClONOClONO2 2 + + h h Cl Cl + NO+ NO3 3 183环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 形成形成N2O5

282、NO2+O3 NO3+ O2 NO3 + NO2 + M N2O5 + M N2O5 + h 2NO2 + O 形成形成HOClClO + HO2 HOCl + O2 HOCl + h Cl + OHHOCl + OH H2O+ClO 形成形成H2O2HO2 + HO2 H2O2 + O2H2O2 + h 2 OHH2O2 + HO H2O + HO2 形成形成HClCl + CH4 HCl + CH3 Cl + HO2 HCl + O2 上述活性基团和一些原子上述活性基团和一些原子(O )或分子化合物，如或分子化合物，如HO ，HO2 ， NO，NO2， Cl ， ClO ，ClONO2，N

283、2O5和和HO2NO2都已在平流层观测到，这进一步证都已在平流层观测到，这进一步证实了人们所提出的臭氧层的破坏机理。实了人们所提出的臭氧层的破坏机理。184环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第四节第四节 大气颗粒物大气颗粒物 (2.4 Particulate Matter in the Atmosphere)一、大气颗粒物的来源与消除一、大气颗粒物的来源与消除 (Source and Elimination

284、of Particulate Matter)二、颗粒物的粒度和表面性质二、颗粒物的粒度和表面性质 (Particle Size and Surface Properties)三、大气颗粒物的化学组成三、大气颗粒物的化学组成 (Chemical Compositions of Particulate Matters)四、大气颗粒物来源的识别四、大气颗粒物来源的识别 (Source Apportionment of Particulate Matters)五、大气颗粒物中的五、大气颗粒物中的PM2.5 (PM2.5 in Particulate Matters)185环境化学环境化学 第二章第二章

285、 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1. 1. 大气颗粒物的来源大气颗粒物的来源大气颗粒物的来源大气颗粒物的来源 (Sources of Atmospheric Particulate Matter)(Sources of Atmospheric Particulate Matter)n n天然来源：天然来源：天然来源：天然来源：如地面扬尘，海浪溅出的浪沫，火山爆发所释如地面扬尘，海浪溅出的浪沫，火山爆发所释如地面扬尘，海浪溅出的浪沫，火山

286、爆发所释如地面扬尘，海浪溅出的浪沫，火山爆发所释放出来的火山灰，森林火灾的燃烧物，宇宙陨星尘以及植放出来的火山灰，森林火灾的燃烧物，宇宙陨星尘以及植放出来的火山灰，森林火灾的燃烧物，宇宙陨星尘以及植放出来的火山灰，森林火灾的燃烧物，宇宙陨星尘以及植物的花粉、孢子等。物的花粉、孢子等。物的花粉、孢子等。物的花粉、孢子等。n n人为来源：人为来源：人为来源：人为来源：煤烟、飞灰等，各种工业生产过程所排放出来煤烟、飞灰等，各种工业生产过程所排放出来煤烟、飞灰等，各种工业生产过程所排放出来煤烟、飞灰等，各种工业生产过程所排放出来的原料或产品颗粒，汽车排放出来的含铅化合物，以及矿的原料或产品颗粒，汽车排

287、放出来的含铅化合物，以及矿的原料或产品颗粒，汽车排放出来的含铅化合物，以及矿的原料或产品颗粒，汽车排放出来的含铅化合物，以及矿物燃料燃烧所排放出来的物燃料燃烧所排放出来的物燃料燃烧所排放出来的物燃料燃烧所排放出来的SOSO2 2在一定条件下转化为在一定条件下转化为在一定条件下转化为在一定条件下转化为硫酸盐硫酸盐硫酸盐硫酸盐粒子粒子粒子粒子等。等。等。等。 n n一次颗粒物一次颗粒物一次颗粒物一次颗粒物：直接由污染源排放出的颗粒物：直接由污染源排放出的颗粒物：直接由污染源排放出的颗粒物：直接由污染源排放出的颗粒物n n二次颗粒物二次颗粒物二次颗粒物二次颗粒物：在大气中发生反应而产生的颗粒物：在大

288、气中发生反应而产生的颗粒物：在大气中发生反应而产生的颗粒物：在大气中发生反应而产生的颗粒物一、大气颗粒物的来源与消除一、大气颗粒物的来源与消除(Source and Elimination of Particulate Matter)186环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 Atmospheric aerosols are derived from Atmospheric aerosols are deriv

289、ed from both natural (sea spray, dust, etc.) and both natural (sea spray, dust, etc.) and anthropogenic (industry, combustion, etc.) anthropogenic (industry, combustion, etc.) sources and can be generated by sources and can be generated by condensation processes in the atmosphere.condensation proces

290、ses in the atmosphere.Terms Used to Describe Atmospheric ParticlesTermMeaningCondensation Formed by condensation of vapors or reactions of gases aerosolAerosolColloidal-sized atmospheric particlesDispersionFormed by grinding of solids, atomization of liquids, or aerosol, dispersion of dustsFogDenote

291、s high level of water dropletsHazeDecreased visibility due to particlesMistsLiquid particlesSmokeParticles from incomplete fuel combustion187环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2. 2. 大气颗粒物的消除大气颗粒物的消除大气颗粒物的消除大气颗粒物的消除 (Eliminat

292、ion of Atmospheric PM)(Elimination of Atmospheric PM)(1) (1) 干沉降干沉降干沉降干沉降 (Dry Deposition)(Dry Deposition)：干沉降是指颗粒物在重力作用干沉降是指颗粒物在重力作用干沉降是指颗粒物在重力作用干沉降是指颗粒物在重力作用下的沉降，或与其他物体碰撞后发生的沉降。这种沉降存下的沉降，或与其他物体碰撞后发生的沉降。这种沉降存下的沉降，或与其他物体碰撞后发生的沉降。这种沉降存下的沉降，或与其他物体碰撞后发生的沉降。这种沉降存在着两种机制。在着两种机制。在着两种机制。在着两种机制。n n通过通过通过通过重力

293、重力重力重力对颗粒物的作用，使其降落在土壤、水体的表面对颗粒物的作用，使其降落在土壤、水体的表面对颗粒物的作用，使其降落在土壤、水体的表面对颗粒物的作用，使其降落在土壤、水体的表面或植物、建筑物等物体上。沉降的速度与颗粒物的粒径、或植物、建筑物等物体上。沉降的速度与颗粒物的粒径、或植物、建筑物等物体上。沉降的速度与颗粒物的粒径、或植物、建筑物等物体上。沉降的速度与颗粒物的粒径、密度、空气运动黏度等有关。粒子的沉降速度可应用密度、空气运动黏度等有关。粒子的沉降速度可应用密度、空气运动黏度等有关。粒子的沉降速度可应用密度、空气运动黏度等有关。粒子的沉降速度可应用斯托斯托斯托斯托克斯克斯克斯克斯定律

294、求出：定律求出：定律求出：定律求出：由此可见，粒径越由此可见，粒径越大，扩散系数和沉大，扩散系数和沉降速度也越大降速度也越大188环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。另一种沉降机制是粒径小于另一种沉降机制是粒径小于另一种沉降机制是粒径小于另一种沉降机制是粒径小于0.1 0.1 mm的颗粒，即爱根粒子，它们靠的颗粒，即爱根粒子，它们靠的颗粒，即爱根粒子，它们靠的颗粒，即爱根粒子，它们靠布朗运动布朗运动布朗运动布朗

295、运动扩散，相互碰撞而扩散，相互碰撞而扩散，相互碰撞而扩散，相互碰撞而凝聚凝聚凝聚凝聚成较大颗粒，通过大气湍流扩散成较大颗粒，通过大气湍流扩散成较大颗粒，通过大气湍流扩散成较大颗粒，通过大气湍流扩散到地面或碰撞而去除。到地面或碰撞而去除。到地面或碰撞而去除。到地面或碰撞而去除。189环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（2 2）湿沉降）湿沉降）湿沉降）湿沉降 (Wet Deposition(Wet Deposit

296、ion) )(i)(i)雨除雨除雨除雨除 指一些颗粒物作为形成云的凝结核，成为云滴的中指一些颗粒物作为形成云的凝结核，成为云滴的中指一些颗粒物作为形成云的凝结核，成为云滴的中指一些颗粒物作为形成云的凝结核，成为云滴的中心，通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴，形成降心，通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴，形成降心，通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴，形成降心，通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴，形成降雨，颗粒物从而被去除。对半径小于雨，颗粒物从而被去除。对半径小于雨，颗粒物从而被去除。对半径小于雨，颗粒物从而被去除。对半径小于1 1 mm的颗粒物有效。的颗粒物有效。的颗粒物有效。的颗粒物

297、有效。(ii)(ii)冲刷冲刷冲刷冲刷降雨时在云下面的颗粒物与降下来的雨滴发生惯性碰降雨时在云下面的颗粒物与降下来的雨滴发生惯性碰降雨时在云下面的颗粒物与降下来的雨滴发生惯性碰降雨时在云下面的颗粒物与降下来的雨滴发生惯性碰撞或扩散、吸附过程，从而使颗粒物去除，对于半径在撞或扩散、吸附过程，从而使颗粒物去除，对于半径在撞或扩散、吸附过程，从而使颗粒物去除，对于半径在撞或扩散、吸附过程，从而使颗粒物去除，对于半径在4 4 mm以上的颗粒物的去除效率较高。以上的颗粒物的去除效率较高。以上的颗粒物的去除效率较高。以上的颗粒物的去除效率较高。半径在半径在半径在半径在2 m2 m左右的颗粒物很难通过以上两

298、种方式去除。左右的颗粒物很难通过以上两种方式去除。左右的颗粒物很难通过以上两种方式去除。左右的颗粒物很难通过以上两种方式去除。190环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第四节第四节 大气颗粒物大气颗粒物 (2.4 Particulate Matter in the Atmosphere)一、大气颗粒物的来源与消除一、大气颗粒物的来源与消除 (Source and Elimination of Particula

299、te Matter)二、颗粒物的粒度和表面性质二、颗粒物的粒度和表面性质 (Particle Size and Surface Properties)三、大气颗粒物的化学组成三、大气颗粒物的化学组成 (Chemical Compositions of Particulate Matters)四、大气颗粒物来源的识别四、大气颗粒物来源的识别 (Source Apportionment of Particulate Matters)五、大气颗粒物中的五、大气颗粒物中的PM2.5 (PM2.5 in Particulate Matters)191环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化

300、学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。二、颗粒物的粒度和表面性质二、颗粒物的粒度和表面性质二、颗粒物的粒度和表面性质二、颗粒物的粒度和表面性质(Particle Size and Surface Properties)(Particle Size and Surface Properties) 1. 1. 大气颗粒物的粒径大气颗粒物的粒径大气颗粒物的粒径大气颗粒物的粒径 (PM Size)(PM Size) 粒度：粒度：粒度：粒度：是颗粒物粒子粒径的大小。粒径通常指

301、颗粒物的是颗粒物粒子粒径的大小。粒径通常指颗粒物的是颗粒物粒子粒径的大小。粒径通常指颗粒物的是颗粒物粒子粒径的大小。粒径通常指颗粒物的直径。目前多用空气动力学直径直径。目前多用空气动力学直径直径。目前多用空气动力学直径直径。目前多用空气动力学直径( (D Dp p) )来表示。来表示。来表示。来表示。 空气动力学直径空气动力学直径空气动力学直径空气动力学直径( (D Dp p) )：与所研究粒子有相同降落速度与所研究粒子有相同降落速度与所研究粒子有相同降落速度与所研究粒子有相同降落速度的、密度为的、密度为的、密度为的、密度为1 1 g cmg cm-3-3的球体直径。的球体直径。的球体直径。的

302、球体直径。 D Dg g 几何直径；几何直径；几何直径；几何直径； K K 形状系数；形状系数；形状系数；形状系数； p p 忽略了浮力效应的粒密度；忽略了浮力效应的粒密度；忽略了浮力效应的粒密度；忽略了浮力效应的粒密度； 0 0 参考密度参考密度参考密度参考密度(1 (1 g cmg cm-3-3) ) 192环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。按粒径大小将大气颗粒物分为：按粒径大小将大气颗粒物分为：按粒径大

303、小将大气颗粒物分为：按粒径大小将大气颗粒物分为： TSP 100 m TSP 100 m 飘尘飘尘飘尘飘尘 10 10 10 m m 可吸入粒子可吸入粒子可吸入粒子可吸入粒子 D Dp p 10 m 10 m 2. 2. 大气颗粒物的三模态大气颗粒物的三模态大气颗粒物的三模态大气颗粒物的三模态 Whitby Whitby 等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模。了三种不同类型的粒度模。了三种不同类型的粒度模。了三种不同类型的粒度模。 爱

304、根核模爱根核模爱根核模爱根核模 ( (D Dp p 0.05 m0.05 m) ) 积聚模积聚模积聚模积聚模 (0.05 (0.05 m m D Dp p 2 m 2 m 2 m) )193环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。n n爱根核模爱根核模爱根核模爱根核模主要来源于燃烧过程所产生的一次颗粒物，以及气主要来源于燃烧过程所产生的一次颗粒物，以及气主要来源于燃烧过程所产生的一次颗粒物，以及气主要来源于燃烧过程

305、所产生的一次颗粒物，以及气体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。粒体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。粒体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。粒体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。粒径小，数量多，表面积大而很不稳定，易相互碰撞凝结径小，数量多，表面积大而很不稳定，易相互碰撞凝结径小，数量多，表面积大而很不稳定，易相互碰撞凝结径小，数量多，表面积大而很不稳定，易相互碰撞凝结成大粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中很成大粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中很成大粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中很成大粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中

306、很快被其他物质或地面吸收而去除。快被其他物质或地面吸收而去除。快被其他物质或地面吸收而去除。快被其他物质或地面吸收而去除。n n积聚模积聚模积聚模积聚模主要由核模凝聚或通过热蒸气冷凝再凝聚长大。多主要由核模凝聚或通过热蒸气冷凝再凝聚长大。多主要由核模凝聚或通过热蒸气冷凝再凝聚长大。多主要由核模凝聚或通过热蒸气冷凝再凝聚长大。多为二次污染物，为二次污染物，为二次污染物，为二次污染物，硫酸盐占硫酸盐占硫酸盐占硫酸盐占80%80%以上。以上。以上。以上。在大气中不易由扩在大气中不易由扩在大气中不易由扩在大气中不易由扩散或碰撞而去除。散或碰撞而去除。散或碰撞而去除。散或碰撞而去除。以上两种模的颗粒物合

307、称为以上两种模的颗粒物合称为以上两种模的颗粒物合称为以上两种模的颗粒物合称为细粒子。细粒子。细粒子。细粒子。 194环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。n n粗粒子粗粒子粗粒子粗粒子粗粒子模的粒子称为粗粒子模的粒子称为粗粒子模的粒子称为粗粒子模的粒子称为粗粒子，多由机械过程所粗粒子，多由机械过程所粗粒子，多由机械过程所粗粒子，多由机械过程所产生的扬尘、液滴蒸发、产生的扬尘、液滴蒸发、产生的扬尘、液滴蒸发、产生的

308、扬尘、液滴蒸发、海盐溅沫、火山爆发产生海盐溅沫、火山爆发产生海盐溅沫、火山爆发产生海盐溅沫、火山爆发产生的火山灰和风沙等一次颗的火山灰和风沙等一次颗的火山灰和风沙等一次颗的火山灰和风沙等一次颗粒物所构成，组成与地面粒物所构成，组成与地面粒物所构成，组成与地面粒物所构成，组成与地面土壤十分相近，这些粒子土壤十分相近，这些粒子土壤十分相近，这些粒子土壤十分相近，这些粒子主要靠干沉降和湿沉降过主要靠干沉降和湿沉降过主要靠干沉降和湿沉降过主要靠干沉降和湿沉降过程而去除。程而去除。程而去除。程而去除。 环境化学环境化学 第二章第二章图气溶胶的粒度分布及其来源（Whitby, 1978）195环境化学环境

309、化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 Aerosol particles cover a size range from 1 nm to Aerosol particles cover a size range from 1 nm to 100 100 m in diameter, but it is particles in the m in diameter, but it is particles in the ra

310、nge 0.0110 range 0.0110 m that are most stable in m that are most stable in suspension. Particles smaller than 0.01 suspension. Particles smaller than 0.01 m in m in diameter tend to coagulate into larger units, diameter tend to coagulate into larger units, while those larger than 10 while those lar

311、ger than 10 m readily settle out. m readily settle out. The aerosol fraction that consists of very fine The aerosol fraction that consists of very fine particles is of special concern to human because particles is of special concern to human because of its association with respiratory problems.of it

312、s association with respiratory problems.196环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3. 大气颗粒物的表面性质大气颗粒物的表面性质 (PM surface characteristics)(PM surface characteristics) 指饱和蒸气在颗粒物表面形成液滴的现象指粒子彼此黏合或在固体表面黏合指气体或蒸气吸附在颗粒物表面DiffusionReaction

313、withatmospheric particlesScavenging byprecipitationCoagulationCondensation of atmospheric water and other vaporsSedimentationProcesses that particles undergo in the atmosphere环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学197环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应

314、用为重点的“群众性治安防控工程”。sgsXYX+Yh198环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第四节第四节 大气颗粒物大气颗粒物 (2.4 Particulate Matter in the Atmosphere)一、大气颗粒物的来源与消除一、大气颗粒物的来源与消除 (Source and Elimination of Particulate Matter)二、颗粒物的粒度和表面性质二、颗粒物的粒度和表面性质

315、(Particle Size and Surface Properties)三、大气颗粒物的化学组成三、大气颗粒物的化学组成 (Chemical Compositions of Particulate Matters)四、大气颗粒物来源的识别四、大气颗粒物来源的识别 (Source Apportionment of Particulate Matters)五、大气颗粒物中的五、大气颗粒物中的PM2.5 (PM2.5 in Particulate Matters)199环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综

316、治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。n n无机颗粒物无机颗粒物无机颗粒物无机颗粒物的成分是由颗粒物形成过程决定的。的成分是由颗粒物形成过程决定的。的成分是由颗粒物形成过程决定的。的成分是由颗粒物形成过程决定的。天然来源天然来源天然来源天然来源的无机颗粒的无机颗粒的无机颗粒的无机颗粒物，如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子、火山爆发所喷出的火山物，如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子、火山爆发所喷出的火山物，如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子、火山爆发所喷出的火山物，如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子、火山爆发所喷出的火山灰，除主要由硅和氧组

317、成的岩石粉末外，还含有一些如锌、锑、锰和灰，除主要由硅和氧组成的岩石粉末外，还含有一些如锌、锑、锰和灰，除主要由硅和氧组成的岩石粉末外，还含有一些如锌、锑、锰和灰，除主要由硅和氧组成的岩石粉末外，还含有一些如锌、锑、锰和铁等金属元素的化合物。海洋溅沫所释放出来的颗粒物，其成分主要铁等金属元素的化合物。海洋溅沫所释放出来的颗粒物，其成分主要铁等金属元素的化合物。海洋溅沫所释放出来的颗粒物，其成分主要铁等金属元素的化合物。海洋溅沫所释放出来的颗粒物，其成分主要有氯化钠粒子、硫酸盐粒子，还含一些镁化合物。有氯化钠粒子、硫酸盐粒子，还含一些镁化合物。有氯化钠粒子、硫酸盐粒子，还含一些镁化合物。有氯化钠

318、粒子、硫酸盐粒子，还含一些镁化合物。n n人为来源释放出来的无机颗粒物人为来源释放出来的无机颗粒物人为来源释放出来的无机颗粒物人为来源释放出来的无机颗粒物，如动力发电厂由于燃煤及石油而排，如动力发电厂由于燃煤及石油而排，如动力发电厂由于燃煤及石油而排，如动力发电厂由于燃煤及石油而排放出来的颗粒物，其成分除大量烟尘外，还含铍、镍、钒等的化合物。放出来的颗粒物，其成分除大量烟尘外，还含铍、镍、钒等的化合物。放出来的颗粒物，其成分除大量烟尘外，还含铍、镍、钒等的化合物。放出来的颗粒物，其成分除大量烟尘外，还含铍、镍、钒等的化合物。市政焚烧炉会排放出砷、铍、镉、铬、铜、铁、汞、镁、锰、镍、铅、市政焚烧

319、炉会排放出砷、铍、镉、铬、铜、铁、汞、镁、锰、镍、铅、市政焚烧炉会排放出砷、铍、镉、铬、铜、铁、汞、镁、锰、镍、铅、市政焚烧炉会排放出砷、铍、镉、铬、铜、铁、汞、镁、锰、镍、铅、锑、钛、钒和锌等化合物。汽车尾气中则含有大量的铅。锑、钛、钒和锌等化合物。汽车尾气中则含有大量的铅。锑、钛、钒和锌等化合物。汽车尾气中则含有大量的铅。锑、钛、钒和锌等化合物。汽车尾气中则含有大量的铅。n n一般来讲，一般来讲，一般来讲，一般来讲，粗粒子主要是土壤及污染源排放出来的尘粒，大多是一次粗粒子主要是土壤及污染源排放出来的尘粒，大多是一次粗粒子主要是土壤及污染源排放出来的尘粒，大多是一次粗粒子主要是土壤及污染源排

320、放出来的尘粒，大多是一次颗粒物。颗粒物。颗粒物。颗粒物。这种粗粒子主要是由硅、铁、铝、钠、钙、镁、钛等这种粗粒子主要是由硅、铁、铝、钠、钙、镁、钛等这种粗粒子主要是由硅、铁、铝、钠、钙、镁、钛等这种粗粒子主要是由硅、铁、铝、钠、钙、镁、钛等30303030余种余种余种余种元素组成。细粒子主要是硫酸盐、硝酸盐、铵盐、痕量金属和炭黑等。元素组成。细粒子主要是硫酸盐、硝酸盐、铵盐、痕量金属和炭黑等。元素组成。细粒子主要是硫酸盐、硝酸盐、铵盐、痕量金属和炭黑等。元素组成。细粒子主要是硫酸盐、硝酸盐、铵盐、痕量金属和炭黑等。 三、大气颗粒物的化学组成三、大气颗粒物的化学组成(Chemical Compo

321、sitions of Particulate Matters)(Chemical Compositions of Particulate Matters)1. 1. 无机颗粒物无机颗粒物无机颗粒物无机颗粒物 (Inorganic Materials)(Inorganic Materials)200环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。Inorganic Materials and their Origins in

322、 Particles201环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。Origins of Some Atmospheric Particle Constituents Al, Fe, Ca, Si: Soil erosion, rock dust, coal combustion C: Incomplete combustion of carbonaceous fuels Na, Cl: Marine aerosol

323、s, chloride from combustion of organic halide polymers Sb, Se: Volatile elements from combustion of oil, coal, refuse V : Combustion of some kinds of residual petroleum Zn: Combustion sources Pb: Combustion of lead-contaminated materialsFly ash from mineral matter in fuelsToxic metals Lead formerly

324、in leaded fuels Cadmium and mercury in batteries that are burnedRadioactive particles Largely polonium from decay of radium gasFrom Environmental Chemistry, Manahan S E, CRC Press, 2004202环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。硫

325、酸及硫酸盐颗粒物硫酸及硫酸盐颗粒物 硫酸主要是由污染源排放出来的硫酸主要是由污染源排放出来的SO2氧化后溶于水而氧化后溶于水而生成的。硫酸再与大气中的生成的。硫酸再与大气中的NH3化合而生成化合而生成(NH4)2SO4颗颗粒物。硫酸也可以与大气中其他金属离子化合生成各种硫粒物。硫酸也可以与大气中其他金属离子化合生成各种硫酸盐颗粒物。酸盐颗粒物。硫酸盐颗粒物对光吸收和散射的能力较强，从而降低硫酸盐颗粒物对光吸收和散射的能力较强，从而降低大气的能见度。因此，对硫酸盐气溶胶的研究越来越受到大气的能见度。因此，对硫酸盐气溶胶的研究越来越受到重视。重视。 在正常的大气条件下，尽管所形成的硫酸盐颗粒物是在

326、正常的大气条件下，尽管所形成的硫酸盐颗粒物是属于核模范围，而核模粒子之间能迅速凝聚，从而进入积属于核模范围，而核模粒子之间能迅速凝聚，从而进入积聚模粒径范围。积聚模是十分稳定的聚模粒径范围。积聚模是十分稳定的，在沉降过程中，半，在沉降过程中，半寿期可达数月。寿期可达数月。 203环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。硝酸及硝酸盐颗粒物硝酸及硝酸盐颗粒物 由于由于HNO3比比H2SO4更容易挥发，所以在通常情况下，

327、在相对湿度更容易挥发，所以在通常情况下，在相对湿度不太大时，不太大时， HNO3多以气态形式存在于大气中。与硫酸盐颗粒物相类似，多以气态形式存在于大气中。与硫酸盐颗粒物相类似，如果如果HNO3 一开始就能形成爱根核，并能迅速长大时，则硝酸及其盐的一开始就能形成爱根核，并能迅速长大时，则硝酸及其盐的粒子也可能存在于积聚模中。粒子也可能存在于积聚模中。 NH3 + HNO3 NH4NO3(s) H2SO4(l) + NH4NO3(s) NH4HSO4(s) + HNO3(g)当当HNO3或或NH3的浓度很低时，或者的浓度很低时，或者H2SO4的浓度很高时，亦或温的浓度很高时，亦或温度较高时，都能促

328、使第一个反应所生成的度较高时，都能促使第一个反应所生成的NH4NO3 (s)变得不稳定。这变得不稳定。这时常表现出时常表现出HNO3与土壤粒子的反应更重要些，从而使与土壤粒子的反应更重要些，从而使HNO3并入粗粒并入粗粒子模态中去。子模态中去。 对于沿海城市，由于污染源排放的对于沿海城市，由于污染源排放的NOx与从海洋中不断逸出的与从海洋中不断逸出的NaCl相遇，所以就会建立起一个由相遇，所以就会建立起一个由NaCl，NOx，水蒸气和空气构成的，水蒸气和空气构成的体系，因而其大气中的硝酸盐颗粒物就显得比较重要。体系，因而其大气中的硝酸盐颗粒物就显得比较重要。 3NO2 + H2O + 2NaC

329、l 2NaNO3 + 2HCl(g) + NO 204环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。n n有机颗粒物有机颗粒物有机颗粒物有机颗粒物是指大气中的有机物质是指大气中的有机物质是指大气中的有机物质是指大气中的有机物质凝聚而形成的颗粒物，凝聚而形成的颗粒物，凝聚而形成的颗粒物，凝聚而形成的颗粒物，或有机物质或有机物质或有机物质或有机物质吸附在其他颗粒物上面而形成的颗粒物吸附在其他颗粒物上面而形成的颗粒物吸附在其他

330、颗粒物上面而形成的颗粒物吸附在其他颗粒物上面而形成的颗粒物。大气。大气。大气。大气颗粒污染物主要是这些有毒或有害的有机颗粒物。颗粒污染物主要是这些有毒或有害的有机颗粒物。颗粒污染物主要是这些有毒或有害的有机颗粒物。颗粒污染物主要是这些有毒或有害的有机颗粒物。n n有机颗粒物种类繁多，结构也极其复杂。已检测到的主要有机颗粒物种类繁多，结构也极其复杂。已检测到的主要有机颗粒物种类繁多，结构也极其复杂。已检测到的主要有机颗粒物种类繁多，结构也极其复杂。已检测到的主要有烷烃、烯烃、芳烃和多环芳烃等各种烃类。另外还有少有烷烃、烯烃、芳烃和多环芳烃等各种烃类。另外还有少有烷烃、烯烃、芳烃和多环芳烃等各种烃

331、类。另外还有少有烷烃、烯烃、芳烃和多环芳烃等各种烃类。另外还有少量的亚硝胺、含氮杂环化合物、环酮、酮类、酚类和有机量的亚硝胺、含氮杂环化合物、环酮、酮类、酚类和有机量的亚硝胺、含氮杂环化合物、环酮、酮类、酚类和有机量的亚硝胺、含氮杂环化合物、环酮、酮类、酚类和有机酸等。这些有机颗粒物主要是由矿物燃料燃烧、废弃物焚酸等。这些有机颗粒物主要是由矿物燃料燃烧、废弃物焚酸等。这些有机颗粒物主要是由矿物燃料燃烧、废弃物焚酸等。这些有机颗粒物主要是由矿物燃料燃烧、废弃物焚化等各类高温燃烧过程所形成的。在各类燃烧过程中已鉴化等各类高温燃烧过程所形成的。在各类燃烧过程中已鉴化等各类高温燃烧过程所形成的。在各类

332、燃烧过程中已鉴化等各类高温燃烧过程所形成的。在各类燃烧过程中已鉴定出来的化合物有定出来的化合物有定出来的化合物有定出来的化合物有300300300300多种。按类别分为多环芳香族化合多种。按类别分为多环芳香族化合多种。按类别分为多环芳香族化合多种。按类别分为多环芳香族化合物、芳香族化合物、含氮、氧、硫、磷类化合物、羟基化物、芳香族化合物、含氮、氧、硫、磷类化合物、羟基化物、芳香族化合物、含氮、氧、硫、磷类化合物、羟基化物、芳香族化合物、含氮、氧、硫、磷类化合物、羟基化合物、脂肪族化合物、羰基化合物和卤化物等。合物、脂肪族化合物、羰基化合物和卤化物等。合物、脂肪族化合物、羰基化合物和卤化物等。合

333、物、脂肪族化合物、羰基化合物和卤化物等。 2. 2. 有机颗粒物有机颗粒物有机颗粒物有机颗粒物 (Organic Materials)(Organic Materials)205环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。表表2-31 城市颗粒物中已检出的各类有机化合物城市颗粒物中已检出的各类有机化合物(1)化合物化合物类类型型例例城市大气中的城市大气中的质质量量浓浓度度/ /（ngng mm-3-3）烷烃类烷烃类(C

334、(C1818CC5050) ) n nC C2222H H46461 0004 0001 0004 000（1966196719661967年美国年美国217217个城市个城市观观察站）察站）烯烃类烯烃类n nC C2222H H44442 0002 000（1966196719661967年美国年美国217217个城市个城市观观察站）察站）苯苯烷烃类烷烃类8068080680（19731973年美国加利福尼年美国加利福尼亚亚州，州，WestconinaWestconina）萘类萘类4050040500（19721972年年9 9月美国加利福尼月美国加利福尼亚亚州，州，PasadenaPasa

335、dena）多多环环芳芳烃类烃类苯并苯并 a a 芘芘6.66.6（1958195919581959年美国年美国100100个城市个城市观观察站）察站）3.23.2（1966196719661967年美国年美国3232个城市个城市观观察站）察站）2.12.1（19701970年美国年美国3232个城市个城市观观察站）察站）芳香酸芳香酸类类9038090380（19701970年年9 9月美国加利福尼月美国加利福尼亚亚州，州，PasadenaPasadena）环酮类环酮类8 8（19651965年前美国城市平均年前美国城市平均值值）240240（19681968年年7 7月美国城市）月美国城市）醌

336、类醌类0.040.120.040.12（1972197319721973年，各种异构体）年，各种异构体）酚酚类类0.30.3（19751975年比利年比利时时，AntwerpAntwerp）酯类酯类2913229132（19761976年比利年比利时时，AntwerpAntwerp）211211（19751975年美国年美国纽约纽约）206环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。化合物化合物类类型型例例城市大气中的

337、城市大气中的质质量量浓浓度度/ /（ngng mm-3-3）醛类醛类CHO(CHCHO(CH2 2) )n nCHOCHO3054030540（19721972年年9 9月美国加月美国加利福尼利福尼亚亚州，州，PasadenaPasadena）脂肪脂肪羧羧酸酸C C1515H H3131COOHCOOH220220（19641964年年2 2月，美国月，美国纽约纽约）脂肪二元脂肪二元羧羧酸酸类类HOOC(CHHOOC(CH2 2) )n nCOOHCOOH401350401350（19721972年年9 9月美国加月美国加利福尼利福尼亚亚州，州，PasadenaPasadena）氮氮杂环类杂环

338、类0.20.2（19631963年美国年美国100100个城市个城市综综合合值值）0.010.01（19761976年美国年美国纽约纽约）0.50.5（19761976年比利年比利时时，AntwerpAntwerp）N N亚亚硝基胺硝基胺类类(CH(CH3 3) )2 2NNONNO0.030.960.030.96（19751975年美国年美国马马里里兰兰州，州，BaltimoreBaltimore）16.616.6（19761976年年7 7月美国月美国纽约纽约）硝基化合物硝基化合物CHO(CHCHO(CH2 2) )n nCHCH2 2ONOONO2 2401010401010（19721

339、972年年9 9月美国加月美国加利福尼利福尼亚亚州，州，PasadenaPasadena）检检出（出（Prague, CzechoslovakiaPrague, Czechoslovakia）硫硫杂环类杂环类0.0140.020.0140.02（19761976年美国年美国纽约纽约）检检出（美国印第安出（美国印第安纳纳州，州，IndianapolisIndianapolis和和GaryGary）SOSO2 2加合物加合物218 nmol218 nmol mm-3-3（19761976年美国年美国纽约纽约）烷烷基基卤卤化物化物类类C C1818H H3737ClCl2032020320（1972

340、1972年美国加年美国加利福尼利福尼亚亚州，州，PasadenaPasadena）芳基芳基卤卤化物化物类类0.530.53（19721972年美国加年美国加利福尼利福尼亚亚州，州，PasadenaPasadena）多多氯氯酚酚类类5.77.85.77.8（19761976年比利年比利时时，AntwerpAntwerp）表表2-31 城市颗粒物中已检出的各类有机化合物城市颗粒物中已检出的各类有机化合物(2)207环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网

341、应用为重点的“群众性治安防控工程”。第四节第四节 大气颗粒物大气颗粒物 (Particulate Matter in the Atmosphere)一、大气颗粒物的来源与消除一、大气颗粒物的来源与消除 (Source and Elimination of Particulate Matter)二、颗粒物的粒度和表面性质二、颗粒物的粒度和表面性质 (Particle Size and Surface Properties)三、大气颗粒物的化学组成三、大气颗粒物的化学组成 (Chemical Compositions of Particulate Matters)四、大气颗粒物来源的识别四、大气颗

342、粒物来源的识别 (Source Apportionment of Particulate Matters)五、大气颗粒物中的五、大气颗粒物中的PM2.5 (PM2.5 in Particulate Matters)208环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。四、大气颗粒物来源的识别四、大气颗粒物来源的识别 (Source Apportionment of Particulate Matters) 由由于于大大气气

343、颗颗粒粒物物的的来来源源不不同同，其其组组成成元元素素也也不不相相同同，因因而而可可以以根根据据颗颗粒粒物物的的组组成成推推断断它它的的来来源源。这样有助于解决污染源控制问题。这样有助于解决污染源控制问题。209环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1富集因子法富集因子法富富集集因因子子法法是是用用于于研研究究大大气气颗颗粒粒物物中中元元素素的的富富集集程程度度，判判断断和和评评价价颗颗粒粒物物中中元元素素的的天

344、天然然来来源源和和人人为为来来源源。其其优优点点是是能能消消除除采采样样过过程程中中各各种种不不定定因因素素的的影影响响。它它是是双双重重归归一一化化数数据据处处理理的的结结果果。首首先先选选定定一一种种环环境境中中存存在在的的相相对对稳稳定定的的元元素素R作作参参比比元元素素，用用颗颗粒粒物物中中待待考考查查元元素素i与与参参比比元元素素R的的相相对对含含量量 (xi/xR)颗颗粒粒物物和和地地壳壳中中相相对对应应元元素素i和和R的的相相对对含含量量(xi/xR)地地壳壳，按按下下式求得富集因子式求得富集因子(EF)：210环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是

345、以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2化学元素平衡法富富集集因因子子法法可可推推测测污污染染物物在在某某一一地地区区富富集集的的程程度度以以及及污污染染源源受受天天然然或或人人为为污污染染的的程程度度。但但是是它它给给不不出出各各种种不不同同类类型型污污染染源源相相对对贡贡献献的的定定量量结结果果，只能做出定性的判断。只能做出定性的判断。化化学学元元素素平平衡衡法法是是属属于于受受体体模模型型的的一一种种。所所谓谓受受体体是是指指某某一一相相对对于于排排放放源源被被研研究究的的

346、局局部部大大气气环环境境。受受体体模模型型是是研研究究大大气气颗颗粒粒物物来来源源的的数数学学模模型型之之一一。它它不不考考虑虑颗颗粒粒物物从从排排放放源源到到受受体体传传输输过过程程中中的的化化学学变变化化和和化化学学反反应应动动力力学学过过程程，而而是是靠靠测测定定直直接接从从受受体体处处采采集集样样品品的的化化学学组组成成来来推推测测出出它它们们的来源类型，并计算出不同来源类型所占的比例。的来源类型，并计算出不同来源类型所占的比例。 此此法法假假定定环环境境颗颗粒粒物物中中各各元元素素的的组组成成是是各各污污染染源源排排放放颗颗粒粒物物元元素素组组成成的的总总和和，即即它它们们之之间间存

347、存在在着着线线性性组组合合的的关关系系。根根据据质质量量守守恒恒原原理理，其其表达式为表达式为：i某采样点所得颗粒物中元素某采样点所得颗粒物中元素 i 的质量浓度；的质量浓度；j从污染源从污染源 j 产生的颗粒物总质量浓度；产生的颗粒物总质量浓度；wij从污染源从污染源 j 排出的颗粒物中元素排出的颗粒物中元素 i 的质量分数。的质量分数。211环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。Atmospheric Env

348、ironment 41 (2007) 903912Source apportionment of PM10 in six cities of northern ChinaXiaohui Bi, Yinchang Feng, Jianhui Wu, Yuqiu Wang, Tan ZhuState Environmental Protection Key Laboratory of Urban Ambient Air Particulate Matter Pollution Prevention and Control,College of Environmental Science and E

349、ngineering, Nankai University, No. 94 Weijin Road, Tianjin 300071, ChinaAmbient PM10 was sampled in six northern China cities (Urumqi, Yinchuan, Taiyuan, Anyang, Tianjin and Jinan) from December 1999 to July 2002, and analyzed for 16 chemical elements, two water-soluble ions, total carbon, and organ

350、ic carbon. In addition, chemical source profiles consisting of the same particulate components were obtained from a number of naturally occurring geological sources (soil dust from exposed lands) and sources of atmospheric particulates resulting from human activities (suspended dust, cement, coal co

351、mbustion fly ash, vehicle exhaust, and secondary particles). Ambient and source data were used in a chemical mass balance (CMB) receptor model to determine the major source of PM10 in these six cities. Results of CMB modeling showed that the major source of ambient PM10 in all the cities was suspend

352、ed dust. Significant contributions from coal fly ash were also found in all six cities.文献学习文献学习212环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。IntroductionSource apportionment of ambient particulate matter (PM) is conventionally attem

353、pted using receptor-oriented models such as the chemical mass balance (CMB) model, which infers source contributions by determining the best-fit combination of emission source chemical composition profiles needed to reconstruct the chemical composition of ambient samples (Watson et al., 1991, 1994).

354、 Total suspended particulates (TSP) and PM with the aerodynamics diameter less than 10 mm (PM10) are causes of heavy air pollution in China, especially in northern China.Efforts have been made to reduce soot pollution in China since the 1980s, and from 1997 to 2002, soot emissions decreased 36.4%. B

355、ut PM concentrations still did not meet the NAMAAQS (State Environmental Protection Administration (SEPA), 2003). This chronic, serious particulate pollution indicates that control measures directed solely at these traditional soot pollution sources are incomplete, and suggest that other significant

356、 sources of PM contribute to the pollution.The source identification and apportionment of PM10 in urban areas of the six northern Chinese cities were determined via a CMB receptor model.213环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。

357、第四节第四节 大气颗粒物大气颗粒物 (Particulate Matter in the Atmosphere)一、大气颗粒物的来源与消除一、大气颗粒物的来源与消除 (Source and Elimination of Particulate Matter)二、颗粒物的粒度和表面性质二、颗粒物的粒度和表面性质 (Particle Size and Surface Properties)三、大气颗粒物的化学组成三、大气颗粒物的化学组成 (Chemical Compositions of Particulate Matters)四、大气颗粒物来源的识别四、大气颗粒物来源的识别 (Source Ap

358、portionment of Particulate Matters)五、大气颗粒物中的五、大气颗粒物中的PM2.5 (PM2.5 in Particulate Matters)214环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。五、大气颗粒物中的五、大气颗粒物中的PM2.5 (PM2.5 in Particulate Matters)从城市化过程开始后，大气颗粒物就成为城市空气污染的重从城市化过程开始后，大气颗粒物就成

359、为城市空气污染的重要原因。但过去人们一直着重于研究直接排放的一次颗粒物，要原因。但过去人们一直着重于研究直接排放的一次颗粒物，20世纪世纪50年代后，人们逐渐从研究总悬浮颗粒物年代后，人们逐渐从研究总悬浮颗粒物(TSP)转向转向可吸入颗粒物可吸入颗粒物(PM10，Dp 10m)。而在。而在20世纪世纪90年代后年代后期，则开始重视二次颗粒物的问题。目前人们对大气颗粒物期，则开始重视二次颗粒物的问题。目前人们对大气颗粒物的研究更侧重于的研究更侧重于 PM2.5 (Dp 2.5m)甚至超细颗粒甚至超细颗粒(纳米纳米)的的研究，并从总体颗粒的研究过渡到单个颗粒的研究。研究，并从总体颗粒的研究过渡到单

360、个颗粒的研究。215环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1. 1. 大气中大气中大气中大气中PMPM2.52.5来源来源来源来源 (Sources of PM(Sources of PM2.52.5 in the Atmosphere) in the Atmosphere)各类排放源对细粒子各类排放源对细粒子(TSP，PM210， PM2)的贡献比例的贡献比例土壤扬尘、海洋气溶胶和土壤扬尘、海洋气溶胶和机动车尾

361、气最为重要。机机动车尾气最为重要。机动车排气管排放的主要是动车排气管排放的主要是细小的颗粒物即细小的颗粒物即PM2.5。美国的资料表明，按美国的资料表明，按PM2.5的排放源划分，上路车辆的排放源划分，上路车辆占总排放量的占总排放量的10，非上，非上路活动排放源占路活动排放源占18，固，固定源占定源占72。可以看出，。可以看出，机动车辆是城市机动车辆是城市PM2.5污染污染的一个重要来源。的一个重要来源。排放源排放源TSP/%TSP/%PMPM210210/%/%PMPM2 2/%/%土壤土壤扬尘扬尘6363 2 22121 2 21414 3 3生物生物质质燃燃烧烧6 6 1 18 8 2

362、2海洋气溶胶海洋气溶胶1818 2 2矿矿山山飞飞灰灰1313 2 2二次二次颗颗粒物粒物2525 1 1公路灰公路灰尘尘1313 2 21212 1 11313 2 2车辆车辆尾气尾气6 6 1 11717 2 21717 2 2燃煤燃煤1111 2 21010 3 31010 2 2工工业业4 4 1 12 2 2 21313 2 2水泥水泥1 1 1 1注：表中“”为标准偏差。216环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治

363、安防控工程”。2002年上海市年上海市PM2.5监测点源的解析结果认为：监测点源的解析结果认为：电厂锅炉、燃煤中小锅炉等仍是上海市城区大气电厂锅炉、燃煤中小锅炉等仍是上海市城区大气PM2.5中富中富集元素的主要来源之一。集元素的主要来源之一。在靠近长江口或者海边的地带，海盐对在靠近长江口或者海边的地带，海盐对PM2.5含量及成分的含量及成分的影响十分明显。影响十分明显。在市中心交通繁忙地带，机动车尾气的排放成为相当重要在市中心交通繁忙地带，机动车尾气的排放成为相当重要的污染源。的污染源。上海市是滨海城市，又属于季风性气候，从各固定污染源上海市是滨海城市，又属于季风性气候，从各固定污染源排出的大

364、气污染物对各个监测点的影响大小有时呈现出较排出的大气污染物对各个监测点的影响大小有时呈现出较明显的季节差异。明显的季节差异。 217环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2. 2. 影响大气中影响大气中影响大气中影响大气中PMPM2.52.5含量的因素含量的因素含量的因素含量的因素 (Factors Influencing PM(Factors Influencing PM2.52.5 Content in th

365、e Atmosphere Content in the Atmosphere）n n受污染排放和气象条件等多种因素的影响受污染排放和气象条件等多种因素的影响受污染排放和气象条件等多种因素的影响受污染排放和气象条件等多种因素的影响218环境化学环境化学 第二章第二章 大气环境化学大气环境化学“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3. PM3. PM2.52.5的危害的危害的危害的危害 (Adverse Effect of PM(Adverse Effect of PM2

366、.52.5) )n n研究表明：研究表明：研究表明：研究表明：PMPM2.52.5是人类活动所释放是人类活动所释放是人类活动所释放是人类活动所释放污染物的主要载体污染物的主要载体污染物的主要载体污染物的主要载体，携带有，携带有，携带有，携带有大量的重金属和有机污染物。大量的重金属和有机污染物。大量的重金属和有机污染物。大量的重金属和有机污染物。 n n空气污染对健康影响的焦点是可吸入颗粒物。空气污染对健康影响的焦点是可吸入颗粒物。空气污染对健康影响的焦点是可吸入颗粒物。空气污染对健康影响的焦点是可吸入颗粒物。PMPM2.52.5在呼吸过程在呼吸过程在呼吸过程在呼吸过程中能深入到细胞而长期存留在

367、人体中。被吸入后，约有中能深入到细胞而长期存留在人体中。被吸入后，约有中能深入到细胞而长期存留在人体中。被吸入后，约有中能深入到细胞而长期存留在人体中。被吸入后，约有5 5的的的的PMPM2.52.5吸附在肺壁吸附在肺壁吸附在肺壁吸附在肺壁上，并能渗透到肺部组织的深处引起气管炎、上，并能渗透到肺部组织的深处引起气管炎、上，并能渗透到肺部组织的深处引起气管炎、上，并能渗透到肺部组织的深处引起气管炎、肺炎、哮喘、肺气肿和肺癌，导致心肺功能减退甚至衰竭。因肺炎、哮喘、肺气肿和肺癌，导致心肺功能减退甚至衰竭。因肺炎、哮喘、肺气肿和肺癌，导致心肺功能减退甚至衰竭。因肺炎、哮喘、肺气肿和肺癌，导致心肺功能

368、减退甚至衰竭。因此此此此PMPM2.52.5对人类健康有着重要影响。同时，由于对人类健康有着重要影响。同时，由于对人类健康有着重要影响。同时，由于对人类健康有着重要影响。同时，由于颗粒物与气态污颗粒物与气态污颗粒物与气态污颗粒物与气态污染物的联合作用染物的联合作用染物的联合作用染物的联合作用，还会使空气污染的危害进一步加剧，使得呼，还会使空气污染的危害进一步加剧，使得呼，还会使空气污染的危害进一步加剧，使得呼，还会使空气污染的危害进一步加剧，使得呼吸道疾病患者增多、心肺病死亡人数日增。吸道疾病患者增多、心肺病死亡人数日增。吸道疾病患者增多、心肺病死亡人数日增。吸道疾病患者增多、心肺病死亡人数日增。n n细粒子污染不但对人体健康造成了严重影响，同时细粒子污染不但对人体健康造成了严重影响，同时细粒子污染不但对人体健康造成了严重影响，同时细粒子污染不但对人体健康造成了严重影响，同时PMPM2.52.5对对对对大气大气大气大气能见度能见度能见度能见度也起着最主要的作用。细粒子的增加会造成大气能见度也起着最主要的作用。细粒子的增加会造成大气能见度也起着最主要的作用。细粒子的增加会造成大气能见度也起着最主要的作用。细粒子的增加会造成大气能见度大幅度降低。大幅度降低。大幅度降低。大幅度降低。219