大气化学基础课件

第第1页页/共共55页页第第1页页/共共55页页1大气组成的分类按停留时间的长短：1)准永久气体：停留时间106-107a，N2,Ar,Ne,Kr,Xe2)可变化组分：停留时间几年-10几年 CO2,CH4,N2O,H2,O23)强可变组分：停留时间小于1a，CO,NOx,H2O,NH3,SOx,VOCs,aerosol 按浓度：1)主要成分：1%,N2,O2,Ar2)微量成分：1ppm1%,CO2,CH4,H2O,He,Kr 3)痕微量成分：1ppm,H2,O3,CO,N2O,NOx,SOx,VOCs,aerosol 第第2页页/共共55页页大气组成的分类按停留时间的长短：第大气组成的分类按停留时间的长短：第2页页/共共55页页2大气温度层结构对流层平流层中间层热层逃逸层第第3页页/共共55页页大气温度层结构对流层第大气温度层结构对流层第3页页/共共55页页3大气各层的质量分布全球大气总质量为全球大气总质量为5.131015t对流层大气总质量为对流层大气总质量为4.221015t，占，占82%强强平流层大气总质量为平流层大气总质量为9.061014t，占，占18%弱弱30km以上大气占全球大气总质量的以上大气占全球大气总质量的1%平流层以上大气占全球大气总质量的平流层以上大气占全球大气总质量的0.1%弱弱大气化学研究的范围多为对流层大气化学研究的范围多为对流层+平流层平流层第第4页页/共共55页页大气各层的质量分布全球大气总质量为大气各层的质量分布全球大气总质量为5.131015t第第4页页4第第5页页/共共55页页第第5页页/共共55页页5理想气体状态方程 PV=NRT P：气压：气压 V：体积：体积N：摩尔数：摩尔数T：绝对温度：绝对温度R：通用常数：通用常数P取取atm，R=0.0826atm/(mol.K)P取取Pa，R=8.314J/(mol.k)第第6页页/共共55页页理想气体状态方程理想气体状态方程 PV=NRTR：通用常数第：通用常数第6页页/6大气成分的表示方法按照摩尔比和分压比空气密度变化时，mi保持常数，具有守恒性质常用浓度单位：常用浓度单位：1 ppmv=1x10-6 mol mol-1 1 ppbv =1x10-9 mol mol-1 1 pptv =1x10-12 mol mol-1第第7页页/共共55页页大气成分的表示方法按照摩尔比和分压比常用浓度单位：第大气成分的表示方法按照摩尔比和分压比常用浓度单位：第7页页/共共7大气成分的表示方法个数/cm3表示方法 N/V=P/RT在P=101325Pa下 T为298K时 每cm3的分子数=2.461019分子/cm3 1ppm=?1ppb=?1ppt=?OH自由基=106分子/cm3第第8页页/共共55页页大气成分的表示方法个数大气成分的表示方法个数/cm3表示方法第表示方法第8页页/共共55页页8大气成分的表示方法ug/m3表示法第第9页页/共共55页页大气成分的表示方法大气成分的表示方法ug/m3表示法第表示法第9页页/共共55页页9对物体对物体i第第10页页/共共55页页对物体对物体i第第10页页/共共55页页10从体积混合比从体积混合比ppb到质量浓度到质量浓度g/m3：第第11页页/共共55页页从体积混合比从体积混合比ppb到质量浓度到质量浓度g/m3：第：第11页页/共共55页页11大气化学的一些基本概念气体循环气体循环：大气组分通过大气圈与其它三个圈之间发生的物理、化学或者生物化学过程，不断进行着物质交换或者转化，我们称这一过程为气体循环源：产生气体的过程，称为气体的源（Sources）汇：大气中去除气体的过程是被除气体的汇（Sinks）储库：大气是各种气体的微粒组分的储库，某种气体的储库即为该组份气体在大气中的一种储存停留时间：某种组分在大气储库中存在的平均时间第第12页页/共共55页页大气化学的一些基本概念气体循环：大气组分通过大气圈与其它三个大气化学的一些基本概念气体循环：大气组分通过大气圈与其它三个12大气污染源大气污染源向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所，设备和装置。的场所，设备和装置。污污染染物物的的来来源源天然污染源天然污染源 火山喷发、森林火灾、自然尘、火山喷发、森林火灾、自然尘、森林植物释放森林植物释放 、海浪飞沫、海浪飞沫 人为污染源人为污染源 燃料燃烧燃料燃烧 工业生产过程排放工业生产过程排放 交通运输过程中排放交通运输过程中排放 农业活动排放农业活动排放 点源点源线源线源面源面源第第13页页/共共55页页大气污染源向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场大气污染源向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场13天然源第第14页页/共共55页页天然源第天然源第14页页/共共55页页14第第15页页/共共55页页第第15页页/共共55页页15第第16页页/共共55页页第第16页页/共共55页页16第第17页页/共共55页页第第17页页/共共55页页17大气污染物的汇机制干沉降（重力和非重力）湿沉降化学反应去除向平流层输送第第18页页/共共55页页大气污染物的汇机制干沉降（重力和非重力）第大气污染物的汇机制干沉降（重力和非重力）第18页页/共共55页页18大气中的重要污染物及其源汇简介1）含硫化合物（SO2,H2S,DMS,COS,H2SO4）2)含氮化合物（NO,NO2,NH3,HNO3,N2O,PAN）3)碳氧化物（CO,CO2）4)碳氢化合物及其衍生物（烃，醛，酮，酸等）5）光化学氧化剂（O3,PAN,H2O2）6)卤素化合物（HF,HCl,CFCs）7)大气气溶胶（硫酸盐、硝酸盐、PAH、BC、EC）8)放射性物质（氡气等）第第19页页/共共55页页大气中的重要污染物及其源汇简介大气中的重要污染物及其源汇简介1）含硫化合物（）含硫化合物（SO2,H219第第20页页/共共55页页第第20页页/共共55页页20第第21页页/共共55页页第第21页页/共共55页页21第第22页页/共共55页页第第22页页/共共55页页22DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云对阳光增加云对阳光的反照率的反照率进入地球表面进入地球表面的辐射减少的辐射减少影响浮游生物产生影响浮游生物产生DMS的过程的过程 温度下降温度下降海-气输送化学氧化+-+/-?+/-?+/-?+/-?第第23页页/共共55页页DMS(aq)DMS(gas)CCN 增加云对阳光进入地球表面增加云对阳光进入地球表面23第第24页页/共共55页页第第24页页/共共55页页24第第25页页/共共55页页第第25页页/共共55页页25第第26页页/共共55页页第第26页页/共共55页页26第第27页页/共共55页页第第27页页/共共55页页27第第28页页/共共55页页第第28页页/共共55页页28第第29页页/共共55页页第第29页页/共共55页页29第第30页页/共共55页页第第30页页/共共55页页30第第31页页/共共55页页第第31页页/共共55页页31第第32页页/共共55页页第第32页页/共共55页页32第第33页页/共共55页页第第33页页/共共55页页33第第34页页/共共55页页第第34页页/共共55页页34第第35页页/共共55页页第第35页页/共共55页页35第第36页页/共共55页页第第36页页/共共55页页36第第37页页/共共55页页第第37页页/共共55页页37第第38页页/共共55页页第第38页页/共共55页页38第第39页页/共共55页页第第39页页/共共55页页39第第40页页/共共55页页第第40页页/共共55页页40第第41页页/共共55页页第第41页页/共共55页页41第第42页页/共共55页页第第42页页/共共55页页42第第43页页/共共55页页第第43页页/共共55页页43第第44页页/共共55页页第第44页页/共共55页页44第第45页页/共共55页页第第45页页/共共55页页45第第46页页/共共55页页第第46页页/共共55页页46第第47页页/共共55页页第第47页页/共共55页页47第第48页页/共共55页页第第48页页/共共55页页48第第49页页/共共55页页第第49页页/共共55页页49第第50页页/共共55页页第第50页页/共共55页页50第第51页页/共共55页页第第51页页/共共55页页51第第52页页/共共55页页第第52页页/共共55页页52第第53页页/共共55页页第第53页页/共共55页页53第第54页页/共共55页页第第54页页/共共55页页54第第55页页/共共55页页第第55页页/共共55页页55