环境化学第二章__大气环境化学-wps课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,七、大气中硫氧化合物的转化,（一）,SO,2,的气相氧化（重点）,1,、直接光氧化（是否能直接光解？）,SO,2,+hv(340-400nm),3,SO,2,(,三重态，能态低,),SO,2,+hv(290-340nm),1,SO,2,(,单重态，能态高,),但,1,SO,2,不稳定，转化,1,SO,2,+MSO,2,+M,1,SO,2,+M,3,SO,2,+M,七、大气中硫氧化合物的转化（一）SO2的气相氧化（重点）,1,大气中,3,SO,2,分子比基态,SO,2,分子容易被直接氧化：,3,SO,2,+O,2,SO,4,(,3,SO,2,和,O,2,的结合体，不稳定，分解很快,),SO,3,+O,SO,2,+SO,4,2SO,3,基态的,SO,2,分子没有,3,SO,2,分子化学性质活泼，,所以三重态,SO,2,对于酸雨的贡献更大,大气中3SO2分子比基态SO2分子容易被直接氧化：SO2+S,2,2,、被自由基氧化,间接光氧化,1,）与,HO,的反应（,重要反应,）,SO,2,+HO,+M,HOSO,2,+M,（,不稳定）（控速步骤）,进一步与大气中的氧分子作用：,HOSO,2,+O,2,+M,HO,2,+SO,3,+M,SO,3,+H,2,OH,2,SO,4,HO,2,+NOHO,+NO,2,(,污染大气中有,NO,，所以,HO,重生,),(,均相气相氧化,),均相反应,:,亦称“单相反应”。在同一相中进行的化学反应。,异相反应,:,在两相或者三相中进行的化学反应，即在反应过程中与其他物相具有物质交换的反应。,2、被自由基氧化间接光氧化(均相气相氧化)均相反应:亦,3,2,）与其他自由基的反应,二元活性自由基,CH,3,C,HOO,+SO,2,CH,3,CHO+SO,3,(,白天主要与,HO,反应，夜间发生该反应,),SO,2,+HO,2,OH,+SO,3,SO,2,+CH,3,O,2,CH,3,O,+SO,3,SO,2,+CH,3,C(O)O,2,CH,3,C(O)O,+SO,3,3),被原子氧氧化,污染大气中的原子氧主要来自,NO,2,的光解,O+SO,2,SO,3,NO,2,+hvNO+O,2）与其他自由基的反应,4,（二）,SO,2,的液相氧化,被水直接吸收,SO,2,(g)+H,2,O,SO,2,H,2,O,SO,2,H,2,O,H,+,+HSO,3,-,HSO,3,-,H,+,+SO,3,2-,1,、第一阶段：扩散溶解,2,个主要阶段：,（主要）,2,、第二阶段：,S,（,）被氧化成,S,（,）,（二）SO2的液相氧化 被水直接吸收SO2(g)+H2,5,1,）非催化氧化,O,3,+SO,2,H,2,O,2H,+,+SO,4,2-,+O,2,O,3,+HSO,3,-,H,SO,4,-,+O,2,O,3,+SO,3,2-,SO,4,2-,+O,2,O,3,HSO,3,-,(aq)+H,2,O,2,(aq)+H,+,H,2,SO,4,+H,2,O,H,2,O,2,1）非催化氧化O3+SO2H2O2H+SO42-+O2,6,反应需要催化剂、氧化剂（,Mn,2+,、,Fe,3+,、,O,2,）,2,）催化氧化,2SO,2,(aq)+O,2,(aq)+2H,2,O 2H,2,SO,4,Mn,2+,+SO,2,MnSO,2,2+,2MnSO,2,2+,+O,2,2MnSO,3,2+,MnSO,3,2+,+H,2,O,Mn,2+,H,2,SO,4,总反应：,Mn,2+,反应需要催化剂、氧化剂（Mn2+、Fe3+、O2）,7,环境化学第二章_大气环境化学-wps课件,8,SO,2,1,SO,2,3,SO,2,SO,4,SO,3,H,2,SO,4,3,SO,2,O,2,H,2,O,SO,2,OHSO,2,.SO,3,H,2,SO,4,OH,.,O,2,SO,2,SO,3,H,2,SO,4,RO,2,.,HO,2,.,O,.,SO2 1SO2 3SO2SO2,9,SO,2,SO,2,.H,2,O H SO,3,-,_,SO,3,2-,H,2,O,非催化氧化（,O,3,、,H,2,O,2,）催化氧化（,O,2,、,铁锰）,H,2,SO,4,SO2 SO2.H2 O,10,（三）硫酸烟雾型污染（,重点,）,1,、硫酸烟雾也称为伦敦烟雾,2,、,主要是由于,燃煤排放的二氧化硫,、颗粒物、以及由,于二氧化硫氧化生成的硫酸盐颗粒物所造成的大气,污染现象。,3,、,一般发生在,冬季、气温低、湿度高和日光弱,的天气,条件下。,4,、硫酸烟雾形成过程中，二氧化硫转化为三氧化硫的,氧化反应主要靠雾滴中锰、铁、氨的,催化氧化,过程。,（三）硫酸烟雾型污染（重点）,11,伦,敦,烟,雾,事,件,伦,12,环境化学第二章_大气环境化学-wps课件,13,项目,伦敦烟雾（硫酸型烟雾）,洛杉矶烟雾（光化学烟雾）,发生时间,白天、夜间连续出现,一般在白天，夜间消失,主污染物,颗粒物、硫酸雾、,SO,2,HC,、,PAN,、,NO,x,、醛类、,O,3,污染来源,燃煤,燃烧汽油、柴油等石油类产品,气象条件,冬季、气温低、湿度高、日光弱,夏季、气温高、湿度低、日光强,危害作用,对呼吸道刺激，对建筑材料损伤,对眼睛和呼吸道刺激强烈，橡胶开裂,烟雾性质,还原型,氧化型,项目伦敦烟雾（硫酸型烟雾）洛杉矶烟雾（光化学烟雾）发生时间,14,四、,NOx,的转化,五、碳氢化物的转化,重点掌握自由基与其反应的过程、产物,重点掌握气相转化过程其产物,七、大气中硫氧化合物的转化,六、光化学烟雾,概念、日变化曲线,、发生的简化化学机制,烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用,SO,2,的气相氧化,、,SO,2,的液相氧化,硫酸烟雾型和光化学烟雾的区别,四、NOx的转化五、碳氢化物的转化重点掌握自由基与其反应的过,15,第,三节 全球性大气环境问题,一、酸性降水,二、温室气体和温室效应,三、臭氧层的形成和破坏,第二部分,第三节 全球性大气环境问题,16,一、酸性降水,指通过降水，如雨、雪、雾、雹等将大气中的酸性物质迁移到地表的过程。通常指的是,湿沉降,，又称酸雨。,湿沉降,指大气中的物质通过降水而落到地面的过程。,干沉降,是指大气中的酸性物质随气流的对流、扩散作用被地球,表面的土壤、水体和植被等吸附去除的过程，具体包括,重力沉降，与植物、建筑物或地面,(,土壤,),碰撞而被捕获,(,被表面吸附或吸收,),的过程。,酸沉降,是指大气中的酸性物质通过干、湿沉降两种途径迁移,到地表的过程。,一、酸性降水指通过降水，如雨、雪、雾、雹等将大气中的酸性物,17,（,一）降水的化学组成,1、大气中固定的气体组分：N,2,、O,2,、,CO,2,、H,2,2、无机物：,土壤衍生矿物 Al,3+,、Ca,2+,；,海洋盐类 Na,+,、K,+,、Ca,2+,、Mg,2+,；,气体转化物质 SO,4,2-,、NO,3,-,；,人为排放的各种金属As、Cu、Pb、Hg等,3,、有机物：有机酸、醛、烷烃、烯、芳烃等。,4,、光化学反应产物：,H,2,O,2,、,O,3,、,PAN,等,5,、不溶物：土壤颗粒、燃料燃烧尘粒,（一）降水的化学组成1、大气中固定的气体组分：N2、O2、,18,（,二）降水中的主要离子成分,降水的离子组成中对环境影响最大的是：,SO,4,2-,、,NO,3,-,、,Cl,-,、,NH,4,+,、,Ca,2+,、,H,（,三）降水中的有机酸,含碳有机物的气相、液相氧化或汽车尾气,1,、含碳有机物的气相氧化,1,）甲醛被,HO,2,氧化成甲酸,2,）烷烃被氧化成甲酸,（二）降水中的主要离子成分降水的离子组成中对环境影响最大的是,19,3,）芳香烃被,氧化成乙酸,RH+hv R,+H,2,O,R,+O,2,RO,2,RO,2,+,RO,2,有机酸,3）芳香烃被氧化成乙酸RH+hv R+H2OR+O,20,环境化学第二章_大气环境化学-wps课件,21,2,、含碳有机物的液相氧化,CH,3,C-OONO,2,+2OH,-,O=,CH,3,C=OOH,+H,2,O+NO,2,-,+O,2,2、含碳有机物的液相氧化CH3C-OONO2+2OH-O=,22,（四）降水的,pH,（,重点,）,清洁大气中，一般只考虑,CO,2,溶于水导致的酸度,CO,2,（,g,）,+H,2,O,CO,2,H,2,O,亨利常数,=3.3610,-7,molL,-1,Pa,-1,（四）降水的pH（重点）清洁大气中，一般只考虑CO2溶于水导,23,CO,2,H,2,O,HCO,3,-,+H,+,一级电离,=4.4710,-7,molL,-1,HCO,3,-,CO,3,2-,+H,+,二级电离,=4.6810,-11,molL,-1,CO2H2O HCO3-+H+一级电离,24,所以，,根据电中性原理：,H,+,=OH,-,+HCO,3,-,+2CO,3,2-,将,H,+,、,HCO,3,-,、,CO,3,2-,带入上式，得：,根据电中性原理：H+=OH-+HCO3-+2,25,其中：,K,H,=3.3610,-7,mol L,-1,Pa,-1,K,1,=4.4710,-7,mol L,-1,K,2,=4.6810,-11,mol L,-1,p,CO,2,=33 Pa,K,w,=1.010,-14,所以,H,+,=2.5110,-6,molL,-1,pH=5.6,环境化学第二章_大气环境化学-wps课件,26,（五）关于,pH=5.6,判别降水是否为酸性降水及是,否受到人为污染的标准争论：,1,、在清洁大气中，除,CO,2,外还存在各种酸、碱性气,态和气溶胶物质，它们通过成云和降水冲刷进人,雨水中，降水酸度是各物质综合作用的结果，其,pH,值不一定是,5.6,。,2,、硝酸和硫酸并不都是来自人为源。,（五）关于pH=5.6判别降水是否为酸性降水及是1、在清洁大,27,3,、,pH,大于,5.6,的降水并不都意味着没有人为污染。,4,、,pH,相同的降水受污染的程度不一定相同。,结论：,pH,和,SO,4,2-,含量一起作为判断降水是否酸化或者是否受污染的标准,推荐标准：,pH=5.0,3、pH大于5.6的降水并不都意味着没有人为污染。结论：pH,28,世界上酸雨来源之争：,加拿大,美国东部、日本,东南亚,中国（大气环流输送）,受酸雨污染的水稻,世界上酸雨来源之争：受酸雨污染的水稻,29,（六）酸雨的形成机理,1,、与,酸性有关的物质,HNO,2,、,HNO,3,：占,30,，,前驱物,NOx,H,2,SO,4,：占,60,，,前驱物,SO,2,有机酸：占,2,，,前驱物,含碳有机物,HCl:,占,5,，,前驱物,天然源的火山喷发或氯化钠与酸反,应；人为源的含氯物被氧化,大气中,NH,3,、,Ca,2+,、,Mg,2+,等则使降水的,pH,有升高的趋势。,Fe,3+,、,Mn,2+,等金属离子在氧化过程中起催化剂的角色。,（六）酸雨的形成机理 1、与酸性有关的物质,30,2,、降水的酸化过程,1,）在,自由大气,里，由于存在,0.l,l0,m,范围的凝结核而造成了水蒸气的凝结，然后通过碰并和聚结等过程进一步生长从而形成云滴和雨滴。,2,）在云内、云滴相互碰并或与气溶胶粒子碰并，同时吸收大气气体污染物，在云内部发生化学反应，这个过程叫污染物的,云内清除或雨除,。,3,）在雨滴脱离云基下落过程中，雨滴冲刷着所经过空气中的气体和气溶胶，雨滴内部也会发生化学反应，这个过程叫做污染物的,云下清除或冲刷,。,重点、难点,形成过程包括,雨除和冲刷,2、降水的酸化过程重点、难点 形成过程包括雨除和冲刷,31,颗粒物、硫酸、硫酸盐、硝酸盐、铵盐氯化物、金属粉尘,SO,2,、,NO,2,、,HCl,、,HNO,3,、,NH,3,、,HCHO,等气态物质,