文档介绍：第二章大气环境化学
1. 大气环境
大气环境的结构
大气的组分
大气-地球的能量平衡
2. 大气污染物
大气污染物的类别
主要大气污染物及其循环
3. 对流层化学
对流层大气中的光化学过程
光化学烟雾
气溶胶化学
4. 酸沉降化学
5. 平流层化学
平流层臭氧的基本光化学
各活性物种源、汇和储库
大气中源气体与其它气体的变化对平流层臭氧的影响
大气环境化学
1. 研究对象:天然和人为活动产生的大气中重要的活性物质,包括大气、降水中的。
活性是指:①有反应性;②无反应性,但对生物有害,如SOx、NOx、O3、PAN等。
2. 研究范围:对流层和平流层,<50~55km;上层大气稀薄,影响小,划归高空大气物理。
3. 研究空间尺度:大、中、小尺度,化学反应与输送过程相联系,全球、区域、局部。
4. 主要特点:
与光化学密切相关,光辐射
异相反应,气体≒粒子
化学过程主要是动力学问题,非热力学平衡问题
应用微量和痕量分析技术
气象学、大气物理相关联
1. 大气环境
大气环境的结构
大气的组分
大气的化学组成
大气组成的性质
大气组分动态平衡的盒子模式
气体循环
大气组分的停留时间
大气组成的分类
大气-地球的能量平衡
太阳辐射光谱和太阳常数
大气对太阳辐射的削弱作用
地面辐射和大气逆辐射
大气是指包围在地球表面并随着地球旋转的空气层。大气也称为大气圈或大气层。大气是地球上一切生命赖以生存的气体环境。
大气层的重要性还在于:(1)它吸收了来自太阳和宇宙空间的大部分高能宇宙射线和紫外辐射,是地球生命的保护伞;(2)大气也是地球维持热量平衡的基础,为生物生存创造了一个适宜的温度环境。
地表大气平均压力1个大气压,相当于1cm2地表上承受的空气柱的质量为1034g。108km2。大气质量随高度的分布极不均匀,主要集中在下部。大气层没有明确的边界,但从北极光的最高发光点推算,离地面800km的高空还有少量空气存在。所以,一般称大气层的厚度为1000km,但其75%的质量只在10km以下的范围内,99%在30km以下,高度100km以上,空气质量仅是整个大气圈质量的百万分之一。
由于大气的化学成分和物理性质(温度、压力、电离状态等)在垂直方向上有显著的差异,大气层可以分为若干层次。
1962年WHO正式通过下述分层系统,即根据大气温度随高度垂直变化的特征,将大气分为对流层、平流层、中间层、热成层和逸散层。
对流层(troposphere)
对流层是大气的最低层,其厚度随纬度和季节而变化。在赤道附近为16~18km,在中纬度地区为10~12km,两极附近为8~9km。夏季较厚,冬季较薄。
对流层的特点是:(1)气温随高度升高而降低,大约每上升100m,℃。(2)空气密度大。对流层平均厚度为10~12km,仅是大气层厚度的1%,但是大气总质量的3/4以上和几乎所有水汽集中在此层。(3)天气现象复杂多变。
在对流层中,因受地表的影响不同,又可分为两层。在1~2km以下,受地表的机械、热力作用强烈,通称摩擦层,或边界层,也称为低层大气,排入大气的污染物绝大部分活动在这一层。在1~2km以上,受地表影响变小,称为自由大气层,主要天气过程如雨、雪、雹的形成均出现在此层。
平流层(stratosphere)
从对流层顶到约50km的大气层为平流层。在平流层下层,即30~35km以下,温度随高度降低变化较小,气温趋于稳定,所以又称为同温层。在30~35km以上,温度随高度升高而升高。
平流层的特点:(1)空气没有对流运动,平流运动占显著优势。(2)空气比下层稀薄得多,水汽、尘埃的含量甚微,很少出现天气现象,透明度高。(3)在高约15~35km范围内,有厚约20km的一层臭氧层,因为臭氧具有吸收太阳短波紫外线(UV-B、UV-C)的能力,臭氧吸收太阳辐射转化为分子内能,故使平流层的温度随高度升高,也防止了地球生命遭受高能辐射的伤害。
中间层
从平流层顶到80km高度称为中间层。这一层空气更为稀薄,无水分,温度随高度增加而降低。在中间层顶,气温达到极低值(约-100°C)。在约60km的高空,受到阳光照射的大气分子开始电离,所以在60~80km之间是均质层转向非均质层的过渡层。
热(成)层
从80km到约500km称为热层或电离层。这一层温度随高度增加而迅速增加。据卫星观测。在300km以上,气温达到1000°C以上。在热成层大气分子比中间层更加稀薄,受