大气环境化学(3)-9-29
【环境化学】环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介

环境化学第一章绪论第一节环境化学一、环境问题二、环境化学第二节环境污染物一、环境污染物的类别二、环境效应及其影响因素三、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介表1-1环境化学分支学科划分注:①“环境生态学也可列为平行的另一个分支学科第二章大气环境化学第一节大气中污染物的迁移一、大气温度层结和密度层结二、辐射逆温层三、气块的绝热过程和干绝热递减率四、大气稳定度五、影响大气污染物迁移的因素第二节大气中污染物的转化一、光化学反应基础1 光化学反应过程 2 量子产率 3 大气中重要吸光物质的光离解二、大气中重要自由基的来源1.大气中HO和HO2自由基的浓度2.大气中HO和HO2的来源3.R、RO和RO2等自由基的来源三、氮氧化物的转化1 大气中含氮化合物2 氮氧化物的气相转化四、碳氢化合物的转化1 大气中主要的碳氢化合物2 碳氢化合物在大气中的反应表2-3 HO、O与烷烃反应的速度常数五、光化学烟雾1 光化学烟雾2 光化学烟雾形成的简化机制3 光化学烟雾的控制对策六、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 1 二氧化硫的气相氧化2 二氧化硫的液相氧化 3 硫酸烟雾型污染表2-6 伦敦型烟雾与洛杉矶烟雾的比较七、酸性降水 1 降水的PH 2 降水PH的背景值 3 降水的化学组成4 酸<a name=baidusnap0></a>雨的</B>化学组成5 影响酸雨形成的因素表2-7 世界某些降水背景点的pH值表2-8 国外部分地区降水化学成分(μmol/L) 注:本表摘自唐孝炎,1990。
表2-9 国内部分城市降水化学成分(μmol/L) 表2-9 国内部分城市降水化学成分(μmol/L) 注:本表摘自唐孝炎,1990。
表2-15 我国部分地区降水酸度和主要离子含量(μmol/L)表2-16 降水中离子浓度比较注:本表摘自王晓蓉,1993。
①北京和天津城区数据平均值。
②重庆铜元局和贵阳喷水池数据平均值。
环境化学

环境化学是主要研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为与效应及其控制的化学原理和方法的科学。
● 环境化学是化学学科的一个重要分支,也是环境学科的核心组成部分。
● 主要介绍有害化学物质在大气环境、水环境、土壤环境以及生物体内的迁移、转化以及效应(即大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学等),同时,介绍一些目前环境学科领域最新研究成果和进展情况。
● 另外,环境化学是一门综合性非常强的学科,不但需要掌握其有关理论知识,还要具备一定的实验技能。
因此,除了学好环境化学课程外,还要重视环境化学实验。
哲学上——环境是一个相对的概念,是与某一中心或主体相对的客体。
当中心或主体不同的时候,相应的客体即环境的含义也有所不同。
● 英语environment,来自法浯envirommer,意为“环绕”或“包围”。
● 环境学科方面,环境一般是指:● ①一个生物个体或生物群体的周围的自然状况或物质条件——自然环境;● ②影响个体和群体的复杂的社会、文化条件——社会环境。
实际工作中——从工作需要出发给环境做出定义,例如:● 在我国的环境保护法中的环境是指:大气、水、土地、矿藏、森林、草原、野生动物、野生植物、水生植物、名胜古迹、风景游览区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居住区等”。
● 在环境管理体系标准IS014001中对环境的定义是“组织活动的外部存在,包括空气、水、土地、自然资源、植物、动物、人,以及它们之间的相互关系”。
环境化学中的环境是泛指以人类为中心的周围自然环境要素的总称。
20世纪30-60年代震惊世界的八大公害事件:(1)马斯河谷烟雾事件(episode)(2)洛杉矾光化学烟雾事件(episode)(3)多诺拉烟雾事件(episode)(4)伦敦烟雾事件(London smog event) (5)四日市(哮喘)事件(event)(6)水俣病事件(event)(7)骨痛病事件(富山事件,event)(8)米糠油事件(event)目前,环保界谈“松”色变,心有余悸,应非常慎重对待化学品安全以及化工行业环保问题。
环境化学:第二章大气环境化学 3

-4
λ < 120 nm
N2 + hν
N+N
120 160 200 240
λ (nm)
图2-29 O2吸收光谱(R. A. Bailey, 1978)
第三节 大气中污染物的转化
(2)臭氧的光离解
O + O2 + M 低碰于撞1反00应0 km的大气中,O3 + M
臭氧吸收1180 nm以下的光就可以离解,但主要 吸收290 nm以下的光,较长波长的光可以进入对流 层和地面。
A :B 能量 A+ + BA :B 能量 A·+B·
不对称裂解 对称裂解
自由基——由对称裂解生成的带单电子的原子或原子 团称为自由基。
第三节 大气中污染物的转化
2、自由基反应(free radical reaction)
凡是有自由基生成或由自由基诱发的反应都 叫做自由基反应。
CCl3F + hγ(175~220nm)
c. H2O2 + hν 2·OH
第三节 大气中污染物的转化
1、 HO 自由基的来源
HO最高含量出现在热带,因为那里温度高,太阳辐射强。
第三节 大气中污染物的转化
2、 HO2自由基的来源
a. 甲醛光解(主要来源):
HCHO + hν
H + HCO
H+O2 + M HCO+O2
HO2 + M HO2+CO
第三节 大气中污染物的转化
3、大气中重要吸光物质的光离解 4
(1) O2和N2的光离解
3
2
O2键能493.8KJ/mol。相
1
应波长为243nm。在紫外区 lgε
自考环境化学题目与答案

环境化学习题集及答案一、名词解释题环境污染: 是指由于自然或人为的(生产和生活)的原因往原先处于正常状态的环境中附加了物质、能量或生物体,其数量和强度超过了环境的自净能力,使环境质量变差,并对人们的健康或环境中某些有价值的物质产生有害影响者。
环境污染化学: 主要研究化学污染物在生态环境体系中的来源、转化、归宿及生态效应的学科,又分为大气、水体和土壤三个部分。
化学污染物:指由人类活动产生的与天然环境化学组分共存和相互作用又可能产生不良生态效应或健康效应的化学物质。
环境化学:是一门研究有害物质在环境介质中的存在形态、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。
污染物的迁移:污染物在环境中所发生的空间位移及其所有引起的富集、分散和消失的过程谓之污染物的迁移。
污染物的转化:污染物的转化是指污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变存在形态或转变为另一种物质的过程。
酸雨: 酸性物质的湿沉降而形成pH<5.6的降水。
温室效应:大气中的浓度越来越高的CO2、H2O、CH4等物质具有使太阳辐射通过到达地面,却大量吸收了来自地面的长波辐射,从而使地面温度升高的现象。
光化学烟雾: 碳氢化合物和NOx等一次污染物在强烈太阳光作用下发生光化学反应而生成一些氧化性很强的二次污染物(如O3、PAN,硝酸等),这些反应物(一次污染物)和产物(二次污染物)的混合物(其中有气体和颗粒物)所形成的烟雾,称为光化学烟雾。
积聚膜:颗粒物的有效直径在0.05-2 μm范围内,主来源于爱根核膜的凝聚,燃烧过程所产生蒸汽冷凝、凝聚,以及由大气化学反应所产生的各种气体分子转化成的二次气溶胶等。
爱根核膜:爱根核膜:粒径小于0.05 μm,主要来源于燃烧过程所产生的一次气溶胶粒子和气体分子通过化学反应均相成核转换的二次气溶胶粒子,所以又称成核型。
敏化光解: 水体中存在的天然物质(如腐殖质等)被阳光激发,又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解反应;生物积累: 生物从周围环境中(水、土壤、大气)和食物链蓄积某种元素或难降解物质,使其在机体内的浓度超过周围环境中浓度的现象。
环境化学_戴树桂版_第二版_课件_1第一章

3)降雨中的环境化学 rainfall and Environ. Chem.
冲 刷 尘 埃 ? O2=O+O , SO3+H2O=H2SO4,NO2+H2O=HNO3
O+O2=O3 , O3=O2+O ,
4)原野湿地静悄悄 :栖息地、酸雨、臭氧层、疾病、化学污染物
一、环境问题—旧话重提
1、Environment
1)定义 环境是指与某一中心事物有关(相适应)的周
围客观事物的总和,中心事物是指被研究的对象。 对人类社会而言,环境就是影响人类生存和发展 的物质、能量、社会、自然因素的总和。
8
9
一定程度上,自然环境中适应的本质是化学物质作用结果
➢小麦种在麦仙翁(一种野草)群落中,产量明显提高; ➢ 羊角芹的种子同期它植物种子种植在一起,其它植物不会发芽; ➢ 黄鱼不能生长在淡水中; ➢ 鲤鱼不会生长在海水中; ➢ 人体血液中元素含量和地壳中元素的丰度具有高度的一致性; 2)分类:环境包括自然环境和社会环境两大部分。
(4)伦敦烟雾事件:发生在1952年12月5~8日,四天内中毒死亡4000 多人。
(5)四日市哮喘事件:1955年以来日本四日市石油提炼和工业燃油产生的 废气严重污染城市大气,哮喘病患者达817人,死亡36人。
(6)痛痛病事件:1955~1972年日本富山县内的锌、铅冶炼厂等排放的 含镉废水污染神通川水体,两岸居民利用河水灌溉农田,使稻米含镉,居 民食用含镉米和饮用含镉水而中毒,患者超过280人,死亡数十人。
环境化学
32学时
东华大学环境科学系:宋新山
Tel: 67792550;13044120556
E-mail:newmountain@
第3篇大气环境化学第1章大气成分

rs
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qs p0 .e3s7(T 8e)s(T)esp(T)
2020/2/19
23
地球大气成分 V -水汽密度
纯水汽状态方程
e VRVT
假设纯水汽的状态方程式对湿空气中的水汽也适用,仍以e表示
水汽压,利用干空气的比气体常数Rd
e
1
V
r e pe
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p 0.378e
大气中通常e60hPa,可认为
r q e p
2020/2/19
17
地球大气成分-纯水汽的饱和水汽压
纯水汽的饱和水汽压仅与温度有关。
饱和水汽压随温度的变化率→
克拉珀龙-克劳修斯方程
des LV es dT RV T 2
式中 T-温度, e s ( T ) -纯水平液面时的饱和水汽压 RV-水汽的比气体常数 LV-相变(汽化)潜热。
500km:O,He,N2,H和 O2; 1000km:He,H和O
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大气的分层和结构-化学成分分层
外大气层
500km以上的热层顶开始的大气层(或 称逸散层)
(1)大气处于电离状态,质子含量大大超过 中性氢原子的含量
(2)空气粒子数稀少,中性粒子之间碰撞平 均自由程达到104m。
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大气的分层和结构-电磁特性分层
电离层 60km~500~1000km气层 太阳电磁辐射(主要是短于0.1m的
紫外线、X射线)和微粒辐射(从太阳 发出的质子、电子等及宇宙线粒子)的 作 )用电→离空(气正分离子子和和原自子由电(子N2),→O2产,生O与等 复合→平衡→形成电子数密度的垂直分 布
环境化学复习内容
《环境化学》习题与思考题一、填空题1. 环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。
2. 污染物在环境中所发生的空间位移称为迁移过程。
3. 污染物在环境中通过物理、化学或生物作用改变存在形态的过程称为转化的过程。
4. 世界环境日为_6月5日_。
5.造成环境污染的因素有物理的、化学的和生物的的三方面,其中化学物质引起的约占80%-90%。
6.环境中污染物的迁移主要有机械迁移、物理—化学迁移和生物迁移三种方式。
7.当今世界上最引人瞩目的几个环境问题_光化学烟雾__、_温室效应__、__臭氧层破坏__等是由大气污染所引起的。
8.根据温度垂直分布可将大气圈分为对流层、平流层、_中间层__、热层和逃逸层。
9. 许多大气污染事件都与逆温现象有关,逆温可分为_乱流逆温_、_下沉逆温_、_锋面逆温_。
10.气团的稳定性与_大气的垂直递减率_和_干绝热垂直递减率_两个因素有关。
11. 醛类光解是大气中HO2—自由基的重要来源。
12. 自由基在其电子壳层的外层有一个不成对电子,所以具有很高的活性和强氧化作用,其中以HO—和HO2—自由基最为重要。
13. 大气污染化学中所说的氮氧化物主要是指__NO_和__NO2__。
14.碳氢化合物是大气中的重要污染物,是形成光化学烟雾的主要参与者。
15. 大气中主要温室气体有_CO2_、__CH4_等。
16. 污染物在大气中扩散取决于__热力学因素__、__动力因素_和_地形地貌_等因素。
18. 大气颗粒物按表面积与粒径分布关系分为三种粒度膜,分别是_Aitken核膜_、_积聚膜_和_粗粒子膜_。
19. 当大气中_O3_浓度比较高时,可以使烯烃生成二元自由基。
20. HNO2的光解是污染大气中_HO—_自由基的重要来源之一。
21. 清洁大气中HO的重要来源是___O3的分解____。
22. 烷基和空气中O2结合形成__过氧化烃_。
环境化学知识点
1.环境化学研究的容主要涉及:①有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态②潜在有害物质的来源,以及它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为③有害物质对环境和生态系统以及人体安康产生效应的机制和风险性④有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。
2.环境化学的特点〔从学科研究任务来说〕是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径,其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。
3.优先污染物毒性强、难降解、残留时间长、在环境中分布广的污染物〔我国首批68种,美国环保局率先公布129种〕5.“三致〞当前世界围最关注的化学污染物主要是持久性有机污染物,具有致突变、致癌变、和致畸变作用的所谓“三致〞化学污染物,以及环境分泌干扰物。
6.化学污染物元素、无机物、有机化合物和烃类、金属有机物和准金属有机化合物、含氧有机化合物、有机氮化合物、有机卤化物、有机硫化合物、有机磷化合物。
7.人类社会活动不同功能产生的污染物:工业、农业、交通运输、生活8. 污染物在环境中的迁移①机械迁移②物理-化学迁移③生物迁移按受污染物影响的环境要素分:大气污染物、水体污染物、土壤污染物按形态分:气体污染物、液体污染物、固体废弃物,按性质分:化学污染物、物理污染物、生物污染物第二章大气环境化学1.环境中的大气污染物种类很多:⑴按物理状态①气态污染物②颗粒物⑵按形成过程①一次污染物(直接从污染源排放的污染物质如CO,SO₂,NO)②二次污染物(由一次污染物经化学反响形成的污染物质如O₃,硫酸盐颗粒物)⑶按化学组成①含硫化合物:氧硫化碳(COS)二硫化碳(CS2)、二甲基硫[(CH3)₂S]、硫化氢(H ₂S), SO₂,SO₃,H₂SO₄、亚硫酸盐(MSO3)和硫酸盐〔MSO₄〕②含氮化合物:大气中存在的含量比较高的氮的氧化物主要包括氧化亚氮(N₂O是底层大气中含量最高的含氮化合物)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)来源:光化学反响、闪电、微生物固化、火山爆发森林火灾,人为污染:氮肥、炸药、燃料燃烧③含碳化合物:大气中含碳化合物主要包括CO、CO₂及有机的碳氢化合物和含氧烃类,如醛酮酸等④含卤素化合物2. SO2主要来源于含硫燃料的燃烧〔煤、石油〕,SO2参与了硫酸烟雾和酸雨的形成成为了重要的大气污染物3.对于一个城市或地区的空气污染,风向、风速并不是经常起决定行作用的因素,尤其是对于城市空气强污染期的形成,大气稳定度和低层逆温的作用可能更大。
一级学科名称 环境科学与工程、生态学 专业名称 环境科学、环境
陈能汪
黄金良
彭本荣
6
环境模型与信息系统
研究内容:环境模型,地理信息系统和遥感的应用、流域综合管理信息系统、城市环境管理信息系统、海洋管理信息系统等。
特色与意义:以流域综合管理信息系统、城市环境管理信息系统、海洋管理信息系统为特色,为管理的自动化和信息化服务。
曹文志(*)
江毓武
黄金良
张文舟
黄邦钦(*)
王大志(*)
焦念志(*)
7
环境海洋学
研究内容:环境海洋学是研究在全球变化背景下,人类社会发展与海洋环境和生态系统的相互作用规律、寻求人与海洋协调发展的学科。该专业包括河口近岸动力学、近海生物地球化学、近海生态学与生物多样性和海洋环境生态毒理学。
黄邦钦(*)
史大林(*)
李炎
陈炳章
陈能汪
刘广山
王文雄(*)
王新红
周克夫
洪海征
郭丰
王明华
陈荣
郁昂
6
海洋分子生态学
研究内容:分子生态学是20世纪90年代初发展起来的新兴交叉学科,是利用分子生物学技术与方法(包括DNA和蛋白质两个水平)研究生物对其所处环境的适应以及产生这种适应反应的分子机制。海洋分子生态学是围绕着海洋生态现象的分子活动规律这个中心进行的,特别是种群动态的分子机理。本研究方向目前的研究课题包括海洋生物(主要是微型生物)的遗传多样性、分子进化与分子系统学;海洋微型生物的分子鉴定;海洋初级生产过程的分子机制;浮游植物磷、氮代谢的酶学和分子基础;海洋生物修复环境污染的分子机制等。
三课程设置序号课程类型课程名称学期学分总学时授课语言任课教师职称公共学位英语春季秋季72中文研究生院统一安排中国特色社会主义理论与实践研究春季36中文研究生院统一安排自然辩证法概论秋季18中文研究生院统一安排专业学位环境科学前沿秋季54中文生态学前沿秋季54中文可持续发展进展秋季54中文环境化学春季54中文环境生态学秋季54中文环境监测春季54中文10环境管理秋季54中文11环境规划秋季54中文12环境经济学与环境政策春季54中文13环境工程学秋季54中文14生态工程原理与方法春季54中文15水污染控制工程专题秋季54中文16河口与沿岸海洋学春季54中文17海洋立体监测系统秋季54中文18流域与近海生物地球化学春季54中文19生态学研究技术与方法秋季54中文20咼级生态学秋季中文21湿地生态学秋季54中文22选修英文报告春季36中文23生物多样性及其保护秋季36中文24分子生态毒理学春季36中文25仪器分析及其实验技术秋季2336中文26环境变化研究方法春季36中文27数据统计分析与处理秋季36中文28放射性核素测量方法基础秋季36中文29环境评价秋季36中文30水文与水环境春季36中文31海岸带综合管理秋季36英文32gis在环境科学中的应用春季36中文33环境地理学
大气环境化学
大气环境化学绪论1.大气环境化学主要研究大气中对环境有影响的重要组分在大气中的来源、存在形式,迁移过程中的化学转化,归宿以及对大气质量的影响等。
2.大气环境化学的研究方法主要有:现场试验研究,实验室研究和模式计算。
3.一个大气即所有的污染问题都发生在同一个大气下,各种问题通过自由基化学或关键物种的化学过程而彼此相关联,应采取综合性的方法对各种相关的污染问题进行整体考虑,以避免在解决一个问题的同时又产生了新的问题。
第一章1.大气由还原性气氛向氧化性气氛转化。
2.大气分为对流层,平流层,中层,热层和外层。
3.对流层厚度随纬度季节不同而变化。
对流层集中了大气质量的3/4,90%以上的水汽集中在对流层中,大气中主要的天气现象都形成在此层内。
4.自对流层顶向上到55km左右的气层成为平流层。
平流层特点:1.空气没有垂直对流运动,平流运动占据显著优势;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;3.在高约15~35km的范围内,有厚约20km的臭氧层,因为臭氧吸收太阳辐射的紫外线,使得平流层温度升高。
5.大气组分按其停留时间长短可分为准永久性气体,可变化组分和强可变组分。
6.大气组分的浓度表示方法:1)混合比浓度:这种浓度表示法主要用于气态污染物,对于大气中的低浓度物质是适用的。
公式:p29 2)这种浓度表示方法用于比ppt还要低的浓度水平,如自由基浓度等,表示每立方厘米空气中有多少个分子、原子或自由基。
公式p29 3)质量浓度表示法:p307.自由基在其电子壳层的外层有一股不成对电子,它们对于增加第二个电子有很强的亲和力,因此能起强氧化剂的作用。
大气环境质量标准。
(2月份公布的新标准)第二章1.污染物来源:人为源有燃料燃烧,工业排放,固体废弃物的焚烧,农业活动排放,生物质。
天然源有自然尘,森林、草原火灾,火山活动,森林排放,海浪飞沫,海洋浮游植物、海洋表层。
2.大污染物的汇机制。
1)干沉降:重力沉降,与植物、建筑物或地面相碰撞而被捕获的过程;2)湿沉降:大气中的物质通过降水而落到地面的过程;3)化学反应去除:污染物在大气中通过化学反应生成其他气体或粒子而使原污染物在大气中消失;4)向平流层输送。
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硫酸烟雾型污染属于还原性混合物,
称还原性烟雾。
光化学烟雾与伦敦型烟雾的比较
八、酸性降水
20 世 纪 90 年 代 末 我 国 酸 雨 区 域 分 布
酸性降水是指通过降水将大气中的酸
性物质迁移到地面的过程,最常见的就
是酸雨,称湿沉降(wet deposition)。
(二元活性自由基)
HO2 SO2 HO SO3
CH 3O2 SO2 CH 3O SO3
CH3C (O)O2 SO2 CH3C (O)O SO3
c .被氧原子氧化:
NO2 hv NO O
K1
SO2 O SO3
K4
自由基对气相中SO2损耗的贡献(表 2-5)
空气质量日报(或周报)的主要内容 包括“空气污染指数”、“首要污染物”、 “空气质量级别”、“空气质量状况”等。
空气污染指数(Air Pollution Index,简称API)就 是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的 数值形式,并分级表示空气污染程度和空气质量状况。 目前计入空气污染指数的项目暂定为:二氧化硫、一 氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。 不同地区的首要污染物有所不同。
会腐蚀文物古迹和建筑物
会危及人类健康
上图为叶子受酸雨侵害的情形:生斑、发黄
左图为显微镜观察叶子內部的组织: 细胞出现死亡
酸雨的一个间接影响就是溶解在水中的 有毒金属被水果,菜蔬和动物的组织吸 收, 吃下这些动植物会 对人类的产生 严重影响。例如,累积在动物器官和植 物组织中的汞与脑损伤、神经混乱是有 关联的。
3. 颗粒物的粒度和表面性质
粒度:粒径(直径)的大小;
当量直径、有效直径
空气动力学直径(Dp):与所研究粒子有相同终端落速度
的、密度为1的球体直径。
p Dp Dg K 0
Dg — —几何直径;
p — —忽略了浮力效应的颗粒密度; 0 — —参考密度( 0 1g/cm3) ;
K — —形状系数,当粒子为球状时,K 1.0;
M
M
(活性自由基)
HOSO2 O2 HO2 SO3
SO3 H 2O H 2 SO4
反应中生成的 HO2,通过反应
HO2 NO HO NO2
使得HO又再生,上述氧化过程又循环 进行,其决定步骤为SO2和HO的反应。
b. 与其他自由基的反应
CH 3CHOO SO2 CH 3CHO SO3
电中性原理: [H ] [OH ] [HCO 3 ] 2[CO 2 ] 3
] K W K H K1PCO2 2K H K1K 2 pCO2 [H [H ] [H ] [H ]2
解这个方程,得pH=5.6。
多年来,国际上一直将此值看作未受污染的大气水的 pH背景值。实际上,影响降水pH值的因素很多,近年来,倾 向于将pH=5.0作为酸雨的界限。
6%,石油含硫 0.5 - 3%。
天然来源主要是火山喷发。
1.SO2的氧化
SO2在大气中的氧化作用主 要通过两种途径:光化学氧化 作用和催化氧化作用。 (1)SO2的光化学氧化 1)直接光氧化: 低层大气光氧化形
成激发态分子,而不解离。
SO2 h (290 340 nm)1SO2 SO2 h (340 400 nm) 3 SO2
此反应中,Fe、Mn的盐类(包括硫酸盐和氯 化物)为催化剂,它们常以颗粒形态悬浮于污染大 气中,在湿度大时,颗粒物质可作为凝结核,或 发生水化作用变为溶液雾滴,这些液滴吸收SO2 和O2,使其在液相中进行一系列化学反应,就是 酸雨的形成。 但有两种情况:①液滴的酸性变高时,氧化 作用减缓,因SO2的溶解度减小;②当大气中有 足够的 (碱性)存在时,可增加SO2的氧化速度。
大气中SO2的转化分为:
阴天时,相对湿度高,颗粒物浓度大的条件下,SO2的转 化途径以催化氧化为主; 在睛天,相对湿度低,大气中同时含有氮氧化物和HC时, 尤其是颗粒物含量少时,SO2的转化途径则以光化学氧化 为主。SO2氧化后,立即与H2O反应生成H2SO4,如果大 气中存在NH3,则生成(NH4)2SO4,
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4. 防治酸雨的方法
提高能源利用率,减少污染气体的排放量 改变能源结构,加速发展无污染能源 “适应政策” 减少 SO2排放量 处理 SO2废气 ,方法如下:
A 氨-酸法: SO2 + NH3·2O == NH4HSO3 H SO2 + 2NH3·2O ==(NH4)2 SO3 + H2O H SO2 +(NH4)2 SO3+ H2O == NH4HSO3 生成的NH4HSO3和(NH4)2 SO3再用浓H2SO4分解,放出 的回收用于生产其他产品如硫酸等。 B 氨-亚硫酸氨法:此法吸收SO2后吸收液不用酸分解, 直接吸收母液加工成来亚硫酸铵。 C 氨-过氧化氢法:此法吸收SO2后直接生成硫酸铵。 D 钙基固硫法;在煤炭燃烧时加入CaO或CaCO3,使其 与硫离子或二氧化硫反应生成亚硫酸钙,并进一步被 氧化成硫酸钙。
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九、大气颗粒物
大气颗粒物处于气溶胶体系,即大气中均 匀地分散着各种固体或液体微粒,沉降速度 极小,常用粉尘、烟、煤烟、沉粒、轻雾、 浓雾、烟气等来描述。
1 大气颗粒物的分类 大气:各种固体或液体均匀地分散在空气中形成的一个 庞大的分散体系,也是气溶胶体系。 气溶胶体系中分散的各种粒子称为大气颗粒物。 有机物
我国70年代末期,北京,上海,南京,
重庆,贵阳等地均出现过,其中以西南
地区最为严重。
的含的工 SO2有 烟 厂 大尘排 量中放
工业上,大量使用含硫的化石燃料:如煤、石油等。
1.降水的pH背景值
未被污染的大气中,可溶于水并含 量较大的酸性气体是CO2, 如果只把CO2 作为影响天然水pH的因素,根据CO2(全
0 0 2 4 6 8
加入H+ (μmol/L )
图 北京、成都、重庆、贵阳城区总颗粒物缓冲曲线
1. 重庆的耗煤量只相当于北京的1/3,每年的SO2排放量 却为北京的2倍。 2. 重庆和贵阳的多山地形; 3. 颗粒物缓冲能力;
3.酸雨的危害
会使河水、湖泊等变酸,水生生物死亡
酸 雨
会使土壤酸化,造成森林死亡
所以大气中的SO2经过一系列的化学转化后,最终形成硫 酸或硫酸盐,以干、湿沉降方式降落到地球表面上。
2.硫酸烟雾型污染
由于煤燃烧而排放出来的SO2、颗粒物
以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成 的大气污染现象。
特点: 发生在冬季,气温低,湿度高,日光弱。 1952年12月伦敦烟雾
SO2转化为SO3的氧化反应主要靠
组成成分 大气颗粒物 状态
无机物
有生命 无生命 固态 液态
2. 大气颗粒物的来源
天然来源:地面扬尘、海浪溅出的浪沫、火山灰、森林 火灾、宇宙陨星尘埃、花粉、孢子 人为来源: 燃料燃烧煤烟、飞灰(Fly Ash)、气态污染物
生成机制:
一次颗粒物:直接由污染源排放的;
二次颗粒物:大气中的某些污染组分之间或这些组分与 大气成分之间发生反应而产生的颗粒物;
实验过程:
收 集 雨 水
测 量 雨 水 pH 值
通常测定酸雨含有如下几种离子:
+ + + H , Ca , NH4 , Na , K , SO42-, NO3-, Cl-, HCO3+ 2+
Mg
2+
我国酸雨中关键性离子组分是:SO42-, Ca2+, NH4+
2 影响酸雨形成的因素
(1) 酸性污染物的排放及转化条件; (2) 大气中的氨及其它碱性气体; 金属催化SO2氧化; 中和作用
4.空气质量日报
通过新闻媒介向全社会发布空气质量周报 是国务院环境保护委员会1997年1月做出的决定, 当时要求在全国46个环境保护重点城市发布空 气质量周报。 当年5月23日,南京市率先在当地新闻媒介 上发布空气质量周报,紧接着,上海、武汉、 沈阳……到1998年6月,46个城市全部推出了空 气质量周报。 这46个城市包括所有的直辖市、省会城市、 经济特区城市以及一部分重点旅游城市。
第二章 大气环境化学
第二节 大气污染物的转化
六、光化学烟雾
第二节 大气污染物的转化
七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 八、酸性降水 九、大气颗粒物 十、温室气体和温室效应 十一、臭氧层的形成与损耗
七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染
含硫矿物燃料燃烧过程中直接排入
大气中的主要是二氧化硫,煤含硫 0.5-
球大气浓度为 330ml/m3)与纯水的平衡,
可以计算出降水的pH值。
KH=3.36X10-7
K1=4.45X10-7
K2=4.69X10-11
CO2水合平衡常数,即亨利定律常数 CO2(g) + H2O K1 KH H2CO3 二元酸H2CO3的一级电离常数 H2CO3 H + HCO3
-
KH
1SO
为单重态,不稳定,3SO2为三重 2
态是大气环境中重要的SO2物质形态,能 量较高的单重态分子跃迁到三重态或回 到基态:
1
SO2 M SO2 M
3
1
SO2 M SO2 M
原子轨道理论
原子是由原子核与核外电子组成,电子绕核作高速运 动,核外电子的轨道为1S、2S2P、3S3P、 4S3d4P……, 通常微观粒子处在能量最低的能级叫基态,原子较稳 定,基态的原子吸收了一定能量的光子,就会跃迁到较高 的能级上。 如果从2S跃迁到3S轨道,叫单重态。如果从2S仅跃 迁到2P(系间窜跃)或是从2S跃迁到3S又回到2P的,都叫 三重态,即从一个能级跃迁到另一能级的为单重态(从谱 线观察到的),而只在能级的系间窜跃的叫三重态,三重 态由于能量低,因此比较稳定,而单重态能量高,不稳定, 还会回迁到三重态或基态。