第二章大气环境化学(3)
第三节大气中污染物的转化
二、光化学反应基础
1、光化学反应
一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的反应，称为光化学反应。光化学反应的起始反应(初级过程)是：
A + hν →A* (2-1)
式中A*为A的激发态，激发态物种A*进一步发生下列各种过程。
光解(离)过程：A* → B1 + B2+…(2-2)
直接反应：A* + B → C1+C2+… (2-3)
辐射跃迁：A* → A + hν(荧光、磷光) (2-4)
无辐射跃迁(碰撞失活)：A* + M → A+M (2-5)
其中(2-2)、(2-3)为光化学过程，(2-4)、(2-5)为光物理过程。对于大气环境化学来说，光化学过程最重要的是受激分子会在激发态通过反应而产生新的物种。
初级光化学过程包括光解离过程、分子内重排等。分子吸收光后可解离产生原子、自由基等，它们可通过次级过程进行热反应；光解产生的自由基及原子往往是大气中·OH、HO2·和RO·等的重要来源；对流层和平流层大气中的主要化学反应都与这些自由基或原子的反应有关。
次级过程是指初级过程中反应物、生成物之间进一步发生的反应。例如，H2和Cl2混合物光解，发生链式反应：
Cl2 + hν→2Cl·
Cl· + H2→HCl + H·
H· + Cl2→HCl + Cl·
2Cl·→Cl2
2、光化学定律
1）格鲁塞斯(Grotthus)与德雷伯(Drapper)提出了光化学第一定律：只有被分子吸收的光，才能有效地引起分子的化学变化。
2）爱因斯坦(Einstein)光化学第二定律：在光化学反应的初级过程中，被活化的分子数(或原子数)等于吸收光的量子数，或者说分子对光的吸收是单光子过程，即光化学反应的初级过程是由分子吸收光子开始的。
E=hν=hC/λ
E = hνN0 = N0hC/λ
式中：λ为光量子的波长；h为普朗克常数，6.626×10-34J·s/光量子；C为光速，2.9979×1010 cm/s；N0为阿伏加德罗常数，6.022×1023/mol；代入上式得：
E= 119.62 ×106/λ
若λ=300 nm, E=398.7 kJ/mol ；λ=700 nm, E=170.9 kJ/mol 。
一般化学键的键能大于167.4 kJ/mol ，因此波长大于700 nm 的光量子就不能引起光化学反应。
3、量子产率
由于被化学物种吸收了的光量子不一定全部能引起反应，所以引入光量子产额的概念来表示光化学反应的效率。光物理过程的相对效率也可用量子产额来表示。
当分子吸收光时，其第i 个光化学或光物理过程的初级量子产额φi 可 由下式给出：
单位时间）体积吸收的光子数目（单位单位时间）子数目（单位体积过程所产生的激发态分??=Φi i
对于光化学过程，一般有两种量子产额；初级量子产额(φ)和总量子产额(Φ)。初级量子产额仅表示初级过程的相对效率，总量子产额则表示包括初级过程和次级过程在内的总的效率。
如果一个物质在光吸收过程中有部分进行光物理过程，又有部分产生光化学过程，那么， 所有初级过程量子产额之和必定等于1。即Σφi =1.0。
单个初级过程的初级量子产额不会超过1，只能小于1。当化学过程的φ<<1时，则说明物理过程可能是很重要的。但光化学反应的总量子产额可能大于1，甚至远大于1。该链式反应总量子产额可达106。
4、大气中重要吸光物质的光解离
由于高层大气中的N 2、O 2特别是平流层中的O 3对于λ＜290 nm 的光近乎完全吸收，故低层大气中的污染物主要吸收300～700 nm(相当于398～167 kJ/mol)的光线；下面就主要污染物质的光吸收和初始光解反应特性作一介绍。
（1）氧分子和氮气分子的光解
O 2键能：O-O 键，E 0=493.8KJ/mol ，对应能够使其断裂的光子波长为243nm 。
可见，氧原子在243nm 处开始吸光，于147nm 处达到最大。
一般认为波长小于240nm 以下的紫外光能够引起氧分子的光解：O 2+hv(<240nm)→O 2*→O+O
（2）O 3的光解
臭氧的键能为101.2 KJ/mol ，相应的解离波长为1180nm ，反应式为：
O* + O 2 + M → O 3 + M
O 3光解后产生的原子氧和分子氧，是否都为激发态取决于激发能。
O 3 + h ν(λ≤320 nm) →O 2 (1△g) + O (1D)
O 2 (1△g)和O(1D)都是激发态。
O 3 + h ν(λ≥320 nm) →O 2 (1△g 或1Σg ＋) + O(3P)
反应成了自旋禁戒跃迁。
O 3 + h ν(λ=440～850 nm) →O 2(x3Σg -) + O (3P)
O 2 (x 3Σg -)和O(3P)都是基态。O 3光解在λ=300 nm 时，φ=1；λ＜300 nm 时，φ值略小于1；λ＞300 nm 时，φ逐渐下降。由O 3产生的O(1D)一般有两个去除途径，即与水
蒸气反应生成·OH，或被空气去活。
(3) NO2的光解
二氧化氮是城市大气中最重要的光吸收分子。在低层大气中，它可吸收可见和紫外光。λ(NO2)≤420nm的光，发生光解：
NO2 + hν(λ≤420 nm) →NO+O
O + O2→O3
波长300 nm＜λ≤380 nm时，其量子产额φ≈1；λ＞380 nm时，φ迅速下降；λ=405 nm时，φ=0.36；当λ＞420 nm时，φ=0，即NO2不再发生光离解。其原因在于N-O的键能是305.4 kJ/mol，这相当于400 nm左右波长光子提供的能量；波长大于400 nm的光子，其能量已不足以使键断裂。
（4）硝酸和亚硝酸的光解
HO－NO2键能为199.4kJ/mol，对120－335nm的辐射均有不同程度的吸收。
HNO3 (HONO2) + hν→NO2 +·OH
上述反应对300 nm以上的光吸收弱，所以它们在大气污染化学中并不重要。
HO－NO键能为201.1kJ/mol，H－ONO的键给为324.0kJ/mol，对200－400nm的光有吸收。
HNO2 (HONO) + hν→NO +·OH
RONO + hν→NO + RO·
吸收300～400 nm光时，上述反应发生光解，它们是仅次于NO2光解的最重要的光解初始反应。
（5）SO2的光解
SO2分解成SO和O的离解能为565 kJ/mol，这相当于波长为218 nm光子的能量，所以在低层大气中SO2不光解；但SO2在240～330 nm区域有强吸收：
SO2 + hν→SO2 (1A2，1B1)
SO2 (1A2，1B1)是两种单重激发态。而在340～400 nm处有一弱吸收：
SO2 + hν→SO2 (3B1)
SO2(3B1)为三重态。因此，对流层中SO2的转化去除不是靠光解反应。然而，所形成激发态分子的化学反应活性有所提高。
（6）醛的光解
(1) HCHO是对流层大气中的重要光吸收物质，它能吸收290～370 nm波长范围内的光，并进行光解：
HCHO + hν→ HCO·+ H·λ＜370 nm
HCHO + hν→CO +H2λ＜320 nm
其中途径a尤其重要，生成的HCO·和H·自由基很快与O2反应生成HO2·，是大气HO2·的主要来源，因而也是?OH的来源。当290 n m＜λ＜320 nm时，Φ为0.71～0.78。
(2) 乙醛可能的光解过程如下：
CH3CHO + hν→CH4 + CO →·CH3 + HC·O →CH3C·O + H·
（7）卤代烃的光解
卤代烃中，卤代甲烷包括：四卤代甲烷、三卤代甲烷、二卤代甲烷、一卤代甲烷以及氟氯烃类（氟里昂）
光解过程为：
一卤代甲烷：CH3X+hv→CH3+X(表示F、Cl、Br、I)
二、三、四卤代甲烷：断裂顺序I→Br→Cl→H→F,
如CC l2Br2+hv→CC l2Br+Br
CC l2Br2+hv（高能紫外线）→CClBr+Br+Cl
氟里昂：CFC-11: CFCl3+hv→CFCl2+Cl
CFC-12: CF2Cl2+hv→CF2Cl+Cl
上述过程中光解出的自由基F、Cl、Br、I成为臭氧层破坏的重要物质：
Cl+O3→ClO+O2
ClO+O→Cl+O2
总反应：O3+O→2O2（即反应过程中Cl等自由基并不减少，这导致反应的不断进行，使臭氧层损耗）
三、大气中重要的自由基及其来源
自由基反应是大气化学反应过程中的核心反应。光化学烟雾的形成，酸雨前体物的氧化，臭氧层的破坏等都与此有关；许多有机污染物在对流层中的破碎、降解也与此有关。1961年Leighto首次提出在污染空气中有自由基产生，到60年代末，在光化学烟雾形成机理的实验中才确认自由基的存在。近10多年来对自由基的来源和反应特征有了较多的研究，开拓了大气化学研究的一个新领域。已经发现大气中存在各种自由基，如·OH、HO2·、NO3·、R·、RO2·、RO·、RCO·、RCO2·、RC(O)O2·、RC(O)O·等，其中·OH、HO2·、RO·、RO2·是大气中重要的自由基，而·OH自由基是迄今为止发现的氧化能力最强的化学物种，能使几乎所有的有机物氧化，它与有机物反应的速率常数比O3大几个数量级。
1、氢氧自由基(hydroxyl radical，·OH)
·OH是大气中最重要的自由基，其全球平均浓度约为每cm3含7×105个。近十几年来的研究表明，·OH自由基能与大气中各种微量气体反应，并几乎控制了这些气体的氧化和去除过程。如·OH与SO2、NO2的均相氧化生成HOSO2和HONO2是造成环境酸化的重要原因之一；·OH与烷烃、醛类以及烯烃、芳烃和卤代烃的反应速率常数要比与O3的反应大几个数量级。由此可见，
·OH在大气化学反应过程中是十分活泼的氧化剂。·OH自由基的来源主要有以下几个方面: 1）O3的光分解
·OH自由基的初始天然来源是O3的光分解。当O3吸收小于320 nm光子时，发生以下过程，得到的激发态原子氧O(1D)与H2O分子碰撞生成·OH：
O3 + hνO(1D) + O2
O(1D) + H2O →2·OH
2）HNO2光分解
HONO + hν ·OH + NO
而HONO的可能来源有：NO2 +H2O、·OH + NO、NO + NO2 + H2O，也有可能来自汽车尾气的直接排放。
3）H2O2光分解
H2O2+ hν 2·OH
4）过氧自由基与NO反应
HO2 + NO→NO2 +·OH
以上四个光解反应中HNO2光解是·OH的主要来源，在清洁地区·OH主要来自O3的光分解。
2、HO2·的主要来源
HO2·的主要来源是大气中甲醛(HCHO)的光分解：
HCHO + hνH·+ HC·O
H·+O2HO2·
HC·O + O2→CO + HO2·
任何反应只要能生成H·或HC·O自由基就是对流层HO2·的源。乙醛(CH3CHO)光解也能生成H·和HC·O，因而也可以是HO2·的源，但是它在大气中的浓度比HCHO要低得多，故远不如HCHO重要。
·OH和HO2·自由基在清洁大气中能相互转化。·OH在清洁大气中的主要去除过程是与CO和CH4起反应：
CO+·OH →CO2 + H·
CH4 +·OH→·CH3 + H2O
所产生的H·和·CH3自由基能很快地与大气中的O2分子结合，生成HO2·和CH3O2·(RO2·)自由基。而HO2·自由基的一个重要去除反应是与大气中的NO或O3反应，将NO转化成NO2，与此同时又产生·OH：
HO2·+NO→NO2 +·OH
HO2·+O3→2O2 +·OH
此反应是HO2·-·OH基相互转化的关键反应。
自由基还会通过复合反应而去除，例如：
HO2·+·OH→H2O + O2
·OH +·OH→H2O2
HO2·+ HO2·→H2O2 + O2
生成的H2O2可以被雨水带走。
3、烃基、烃类含氧基或过氧基
大气中的自由基各有其形成的途径，同时又可以通过多种反应而消除。虽然它们寿命很短，由于形成反应和消除构成了循环，使它们作为中间体在大气中保持一定的浓度。尽管自由基的浓度很小(一般是10-7mL/m3数量级)，然而却是大气中的高活性组分，在大气污染化学中
占有重要地位。
《大气环境化学》重点习题及参考答案 1．大气中有哪些重要污染物？说明其主要来源和消除途径。 环境中的大气污染物种类很多，若按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类；若按形成过程则可分为一次污染物和二次污染物。按照化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物。主要按照化学组成讨论大气中的气态污染物主要来源和消除途径如下： （1）含硫化合物 大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（COS）、二硫化碳（CS 2 ）、二甲基 硫（CH 3） 2 S、硫化氢（H 2 S）、二氧化硫（SO 2 ）、三氧化硫（SO 3 ）、硫酸（H 2 SO 4 ）、 亚硫酸盐（MSO 3）和硫酸盐（MSO 4 ）等。大气中的SO 2 （就大城市及其周围地区来 说）主要来源于含硫燃料的燃烧。大气中的SO 2约有50%会转化形成H 2 SO 4 或SO 4 2-， 另外50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。H 2 S主要来自动植物机体的腐烂， 即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。大气中H 2 S主要的 去除反应为：HO + H 2S → H 2 O + SH。 （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（N 2 O）、一氧化氮 （NO）和二氧化氮（NO 2）。主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO 2 ），用通式 NO x 表示。NO和NO 2 是大气中主要的含氮污染物，它们的人为来源主要是燃料的 燃烧。大气中的NO x 最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去除。其中湿沉降是最主要的消除方式。 （3）含碳化合物 大气中含碳化合物主要包括：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO 2 ）以及有机的碳氢化合物（HC）和含氧烃类，如醛、酮、酸等。 CO的天然来源主要包括甲烷的转化、海水中CO的挥发、植物的排放以及森林火灾和农业废弃物焚烧，其中以甲烷的转化最为重要。CO的人为来源主要是在燃料不完全燃烧时产生的。大气中的CO可由以下两种途径去除：土壤吸收（土 壤中生活的细菌能将CO代谢为 CO 2和 CH 4 ）；与HO自由基反应被氧化为CO 2 。 CO 2 的人为来源主要是来自于矿物燃料的燃烧过程。天然来源主要包括海洋
第三节大气环境(一) 一、课程标准 ●运用图表说明大气受热过程 （1）标准解读 本条以及后两条“标准”关注的对象是自然环境组成要素之一——大气。本条“标准”旨在认识导致大气运动的基本原理，为后面学习大气环流、天气系统以及全球气候变化打下理论基础。 本条“标准”虽然简短，但它要求的内容是比较多的。从有关大气各条“标准”综合来看，可以从以下几方面把握本条“标准”。 第一，作为自然环境组成要素，“标准”中的“大气”是指低层大气，其高度不超过对流层顶。 第二，了解大气受热，需要明确大气的热量来源，即导致大气运动的能量来源。太阳辐射是大气根本的热源，下垫面辐射（包括陆面和海面）是大气直接的热源。 第三，大气受热过程，实际上是太阳辐射、地面辐射和大气辐射之间相互转化的过程。其中，大气温室效应及其作用是需要重点阐述的基本原理。 第四，学习大气受热过程，是为理解大气运动打基础，所以，大气热力环流是需要阐述的另一个基本原理。大气热力环流是大气不均匀受热的结果。大气不均匀受热主要是由太阳辐射的纬度差异和下垫面性质差异引起的。大气不均匀受热是大气运动的主要原因，大气热力环流则是理解许多大气运动类型的理论基础。小到城市热岛环流，大到全球性大气环流，都可以用大气热力环流的原理来解释。 第五，学习和说明大气受热过程，需要借用一些原理示意图，如大气温室效应示意图、大气热力环流形成示意图等。 （2）教学重点 ●大气各垂直分层特点及与人类的关系； ●大气对太阳辐射的削弱作用； ●太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射四种辐射之间的关系； ●大气的温室效应。 （3）教学目标 ●搜集资料说一说大气各垂直分层有哪些事物和现象，概括对流层大气与人类的关系。 ●列表比较大气对太阳辐射的削弱作用，并用所学解释实际事例。 ●画出简图说明大气的受热过程，解释大气受热的直接原因。能用简图推导月球表面昼夜温差大的原因。 ●结合温室大棚的实例，分析说明大气是怎样具有保温作用的。尝试写一段文字，表达温室大棚的原理 在农业、建筑、人体保健等方面的应用。 （4）教学方法 ●比较分析法、读图分析法、启发式教学法 二、知识结构（见第二节目标检测后） 三、教学过程 【引入新课】我们学习了地球的宇宙环境之后，知道了地球是宇宙中的一颗既普通又特殊的行星。说地球普通，因为地球具有和其他行星一样的特性，都是物质的和运动的；说地球特殊，则是因为地球是太阳系中唯一有生命物质存在的天体。地球上具有生命物质，其中一个非常重要的原因就是地球有可供生物呼吸的大气。今天我们共同探讨大气环境的一些最基本的特征。 地球的周围包围着的大气是厚厚的，从地面向上，可延伸数千千米的高空。那么，这么高的大气层在垂直方向上有什么变化特点呢？ 一、大气的垂直分布(板书)
第二章第三节大气环境 第3课时气压带和风带对气候的影响 班级姓名小组________第____号 【学习目标】 1.运用海陆性质差异原理||，解释北半球冬、夏季气压中心的形成和分布||。 2.理解东亚、南亚季风的成因及影响||。 3.举例说明气压带风带及气压中心对气候的影响||。 【重点难点】 1．掌握全球气压带、风带的分布及季节移动规律||，能够运用其分析全球气候类型的成因、分布和特点||。(重点) 2．识记北半球冬、夏季因海陆热力性质差异而形成的气压中心；理解东亚、南亚季风的成因及影响||。(重点) 【学情分析】 学生已经掌握了热力环流以及气压带风带的分布和移动规律||，理解本节内容相对不是很难||，但本节是重点||，需要学生们熟练的掌握||。 【导学流程】 自主学习内容 一、回顾旧知 1、影响大气水平运动的作用力||。 2.三圈环流 (1)低纬环流：位于赤道与__________之间||，形成北半球的__________带和南半球的__________带||。 (2)中纬环流：位于副热带与副极地之间||，形成__________带||。 (3)高纬环流：位于极地与副极地之间||，形成__________带||。 3.全球气压带和风带的移动 1．原因：__________有规律的南北移动||。 2．规律：就北半球来说||，大致是夏季__________||，冬季__________||。南半球则恰好相反||。 二、基础知识感知 (一)气压带和风带对气候的影响 1．气压带、风带季节移动与大气活动中心 (1)成因：海陆热力差异影响到海陆的__________分布||。夏季||，大陆上形成__________；冬季||，大陆上形成__________||。
第一章绪论 4．根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程 （1）环境化学的任务、内容、特点：环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。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。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支。 （2）环境化学的发展动向：国际上较为重视元素的生物地球化学循环及其相互耦合的研究；重视化学品安全评价；重视臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染；以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。 （3）学好这门课的观点：环境化学包含大气、水体和土壤环境化学多个分支学科，研究有害化学物质在大气、水体和土壤环境中的来源、存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。这就决定了环境化学研究中需要运用现场研究、实验室研究、实验模拟系统研究和计算机模拟研究相结合的系统研究方法，主要以化学方法为主，还要配以物理、生物、地学、气象学等其他学科的方法。因此，要求研究人员具有较广泛的各相关学科的理论知识和实验动手能力。我们在日常学习中应当以开阔的视野，除了环境化学之外，广泛涉猎各相关学科，并注重培养自己的实验操作，如此才可能学好这门课。 5、环境污染物有哪些类别当前世界范围普遍关注的污染物有哪些特征 答：环境污染物的类别：环境污染物按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等；按污染物的形态，可分为气体污染物、液体污染物和固体污染物；按污染物的性质，可分为化学污染物、物理污染物和生物污染物；按污染物在环境中物理、化学性状的变化，可分为一次污染物和二次污染物（一次污染物称为原生污染物，二次污染物又称为次生污染物）。当前世界范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，以及环境内分泌干扰物。 第二章大气环境化学 1大气的主要层次是如何划分的每个层次具有哪些特点 根据温度随海拔高度的变化情况划分的：对流层气温随着海拔高度的增加而降低，大约每上升100m，温度降低℃、密度大；平流层温度随海拔高度的升高而明显增加、空气没有对流运动，平流运动占优势、空气比对流层稀薄得多、有厚约20km的一层臭氧层；中间层温度随海拔增加迅速降低、空气较稀薄、对流运动非常激烈；热层空气高度电离、更加稀薄、大气温度随海拔高度增加而迅速增加。
第三节大气环境 从容说课 本节教材内容多，容量大，主要介绍了对流层大气的受热过程，全球气压带、风带的分 第一部分：大气的受热过程是本节的重点，是为学习大气的运动和全球的气压带与风带作铺垫的，要求学生了解太阳辐射是地球上最主要的能量来源，大气对太阳辐射的吸收具有选择性，大气对地面起保温作用，并通过小活动，把大气保温作用与温室保温作对比，让学 第二部分：全球气压带和风带的分布、移动，既是本节的重点，也是难点。教学中可利用多媒体来模拟热力环流的形成过程，以此来突破难点，使学生真正理清环流形成的因果关系。关于“大气的水平运动”可通过多媒体演示，让学生观察分析高空和近地面不同受力情况下风向与等压线的关系，在理解了前面内容的基础上，利用多媒体课件来突破全球气压带、 第三部分：气压带和风带对气候的影响，也是本节的重难点之一。引导学生分析海陆分布对大气环流的影响，季风环流是大气环流的重要组成部分，对这部分内容可以利用活动题 第四部分：常见的天气系统，其中天气系统的形成及天气状况是重、难点，教学中可充分运用比较法指导学生，从不同角度对天气系统进行比较，并运用图示和列表对比的方法作 教学重点1. 2. 3． 4. 5. 教学难点1. 2. 3. 4. 教具准备 课时安排5 三维目标 一、知识与技能 1.运用图表分析 2.通过绘制全球气压带、风带分布示意图，了解气压带、风带的形成、分布、移动规律 3. 二、过程与方法 1. 2.通过绘制全球气压带、风带分布示意图，培养学生的动手能力，提高学生的读图和析 3.充分对比，理解概念的含义，如冷锋与暖锋，低压与高压，气旋与反气旋，培养学生 通过对自然现
第2课时大气运动教案 ●教学目标 知识与技能 1.理解热力环流形成，影响大气水平运动的“三力”及其作用下的风向。 2.掌握气旋、反气旋的运动方向。 3.在等压线图上表示实际大气中的风向。 过程与方法 1.通过分析等压线分布图，初步学会绘制气旋、反气旋示意图。 2.初步学会读简单的等压线图。 情感态度与价值观 1.使学生认识大气运动与人们生活和生产活动的关系，明确人类活动应如何趋利避害。 2.能将所学知识运用于实际，服务于社会。 ●教学重点 1.理解热力环流的形成。 2.理解大气的水平运动——风。 3.掌握气旋、反气旋的运动方向。 ●教学难点 1.热力环流的动态过程引起的等压面的弯曲方向。 2.影响大气水平运动的“三力”及其作用下的风向。 ●教学方法 1.实验法：结合本课的活动，课前安排学生实验观察证明热力环流。 2.利用多媒体课件演示气旋、反气旋的动态情况，帮助学生理解它们的运动。 3.讲述法：详细讲述分别受三种力作用下的风向。 ●教具准备 投影仪(片)、多媒体、补充资料及一些小实验用具如烧杯、燃纸片等工具。 ●课时安排 一课时 ●教学过程 ［导入新课］
地球周围的大气好像一部巨大的机器，日夜不停地运动着。它的运动形式多种多样，范围有大有小，正是这种不停的大气运动，形成了地球上不同地区的天气和气候。大气为什么会运动，以及怎样运动这是我们这一节课要学习的内容。下面我们就来学习第三节的内容。 ［讲授新课］ 一、大气的运动(板书) 本课的引言部分可以看做是整个大气运动相关内容的前言部分。请同学们先阅读课本引言，分析一下引言概括了大气运动的哪些内容。 大气时刻不停地运动着。大气中热量和水汽的输送，以及一切天气变化，都是通过大气运动实现的。这说明了大气运动的重要性。 其次，大气运动的能量来源于太阳辐射。由于各纬度获得的太阳辐射能多少不均，造成高低纬度间温度的差异，这是引起大气运动的根本原因。 再次，大气运动的形式有水平运动和垂直运动之分。其中，大气的垂直运动表现为气流的上升或气流的下沉；大气的水平运动即是风。 (承转)同学们，课前安排大家观察烧一锅开水时，锅里沸腾的开水，中间水向上冒，锅边水往下沉。点燃一小堆纸时，纸片和灰烬从火堆上升，在空中流向四周，又从火堆四周下沉，然后又进入火堆。以上这两种现象都是由于中间和四周受热不均而形成的热力环流现象。那么，大气的运动情况到底是怎样的呢？我们先学习第一部分内容。 （一）、热力环流(板书) 由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流。它是大气运动的一种最简单的形式。 下面我们就这两幅图一起来分析一下热力环流的动态过程。 (投影片展示) (1)若A、B、C三地(如左上图)受热均匀，则①三地气温相同；②三地气压相同；③三地气压随高度递减的规律相同；④三地上空同一水平面上各点的气压相等，等压面为互相平行的水平面。
第二章大气环境化学 一、名词解释： 热岛环流光化学反应光化学烟雾硫酸烟雾温室效应二次污染物 二、填空 1.大气中的NO2可以转化成HNO3 、NO3和N2O5。 2.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。 3.大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度和化学性质有关，去除方式有干沉降和湿沉降。 4.导致降水酸性的主要物质是硫酸，其次是硝酸，还有有机酸等其他酸类。 5.许多大气污染事件都与逆温现象有关，逆温可分为辐射逆温、平流逆温、地形逆温、下沉逆温、锋面逆温。 6.SO2的催化氧化速度与溶液中S(IV)和Fe(III)的浓度、pH，离子强度和温度有关。 7.降水中主要阴离子有SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-。 8.大气中最重要的自由基为HO·和HO2·。 9.能引起温室效应的物质主要有CO2、CH4、N2O、CFC。 10.气团在大气中的稳定性与气温垂直递减率和干绝热减温率两个因素有关。 11.造成大气环境污染的人为因素主要包括：燃料燃烧、工业排放、固体废弃物焚烧和农业排放。 12.按污染成因分，气溶胶可分为分散性气溶胶和凝聚性气溶胶。 13.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。 14.大气中的主要碳氢化合物有烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃。它们是光化学烟雾形成的重要一次污染物。 15.伦敦烟雾事件是由燃煤而排放出来的二氧化硫、颗粒物以及二氧化硫氧化所形成硫酸盐颗粒物引起的。 16.酸雨中关键性离子组分是SO42-、Ca2+、NH4+3种。 17.近海地区的降水中通常含有较多的Na+、Cl-和SO42-；而在远离海洋的森林草原地区， HCO3-、SO42-、Ca2+和有机成分；在工业区和城市，降水中则含SO42-、NO3-和NH4+较多。 18. Whitby等依据大气颗粒物按表面积和粒径分布的关系得到三种不同的粒度膜，即爱根核膜、积聚膜和粗粒子膜。 19.温室效应产生的最主要的原因是二氧化碳的过多排放。 20.大气颗粒物按粒径大小可分为总悬浮颗粒物(TSP)、飘尘、降尘、可吸入粒子(IP)。 21.为了防止酸雨的危害，关键是要控制NO x和SO2等致酸物质的排放。 22.燃烧过程中NO的生成量主要与燃烧温度和空燃比有关。 23.污染物在大气中的扩散能力主要受风和大气湍流的影响。 24.氟氯烃类化合物既可以破坏臭氧层也可以导致温室效应。 三、选择题 1、由污染源排放到大气中的污染物在迁移过程中受到ABCD 的影响。 A、风 B、湍流 C、天气形势 D、地理地势
湘教版必修1高中地理《第二章第3节大气环境》专项测试题 一、单项选择题 1?一架飞机由北极向赤道飞行，保持万米高度，它穿过的大气层是： A、始终在对流层E、由平流层进入对流层 C、始终在平流层 D、由对流层进入平流层 2?大气垂直分层中形成航空最佳飞行层的主要原因是该层： A、气温相对下高上低，大气稳定 E、水汽含量较多，但尘埃少，水汽不易成云致雨 C、大气易电离，有利于保持与地面的短波通讯 D、大气以平流为主，大气的能见度好 3?大气各组成成分分别有以下作用： A、氧是生物体的基本成分E、臭氧大量吸收红外线，对地面起保温作用 C、二氧化碳大量吸收紫外线，是地球生命的保护伞 D、水汽和固体杂质是成云致雨的必要条件 4?有关低层大气增温的叙述正确的是： A、主要是地面的长波辐射被大气中的水汽和二氧化碳吸收的结果 E、主要是太阳晒热地面，地面又将热量传导给空气的结果 C、主要是太阳辐射被大气中的水汽和二氧化碳吸收的结果 D、主要是受太阳光热照射的结果 5?有关大气对太阳辐射的削弱作用，正确的叙述是： A、大气通过反射、散射方式，削弱了到达地面的太阳辐射 E、大气逆辐射削弱了到达地面的太阳辐射 C、大气对太阳辐射的削弱作用具有纬度差异 D、吸收、反射、散射作用都具有选择性 6.下面关于大气运动的说法正确的是： A、在水平气压梯度力作用下空气并不能产生运动 E、实际上空气不可能沿着等压线运动 C、地转偏向力只改变风的方向，不能改变风的速度 D、摩擦力可以改变风的速度，不能改变风的方向
7.大气环流: A、是大气运动的最简单的形式E、是大气运动的最经常的形式 C、是区域性有规律的大气运动 D、使高低纬度之间、海陆之间的热量和水汽得到交换 8.下图中正确的大气运动为（箭头表示空气运动方向） 9?有关气压带的叙述，正确的是: A、低气压带均盛行下沉气流E、高气压带均是由空气遇冷收缩下沉而形成 C、气压带分布是具有高低相间的规律 D、高气压带均易成云致雨 10.关于天气系统的说法，正确的是： A、不同天气系统控制下天气不同，同一天气系统控制下天气相同 E、天气系统形成的直接原因是地面冷热不均 C、冷锋锋面是冷空气在锋面上方，暖锋锋面是暖空气在锋面的上方 D、天气系统处在不断地生长、移动和消亡中，使同一地点不同时间的天气不同 11.锋面系统的特点有： A、是狭窄的过渡地带，水平范围约几米到十几米 E、锋面两侧的温度、湿度、气压有明显的差别 C、锋面的移动方向与冷气团的移动方向一致 D、锋面与气旋相伴而生，只有在温带地区能形成 12.有关风带的叙述，正确的是： A、同一半球的信风与极地东风的风向基本相同 E、盛行西风与信风在南北纬30度附近辐合 C、盛行西风在北半球是西北风，在南半球是西南风 D、信风由高纬吹向低纬，容易成云致雨 13.目前人类影响局部地区气候的着眼点主要在于： A、改变大气环流E、改变太阳辐射C、改变大洋环流D、改变地面状况
《环境化学》 第一章绪论 一、填空 1、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三方面，其中化学物质引起的约占________。 2、污染物的性质和环境化学行为取决于它们的和在环境中的。 3、环境中污染物的迁移主要有、和三种方式。 4、人为污染源可分为____________、____________、____________、和____________。 二、选择题 1、属于环境化学效应的是 A热岛效应 B温室效应 C土壤的盐碱化 D噪声 2、五十年代日本出现的痛痛病是由______污染水体后引起的。 A Cd B Hg C Pb D As 3、五十年代日本出现的水俣病是由______污染水体后引起的。 A Cd B Hg C Pb D As 三、问答题 1、环境中主要的化学污染物有哪些？ 2、举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。 第二章大气环境化学 一、填空 1、大气中的NO2可以转化成、和。 2、碳氢化合物是大气中的重要污染物，是形成烟雾的主要参与者。 3、大气颗粒物的去除与颗粒物的和有关，去除方式有 和。 4、当今世界上最引人瞩目的几个环境问题_________、__________、__________等是由大气 污染所引起的。 5、许多大气污染事件都与逆温现象有关，逆温可分为________、________、________。 6、大气中的重要自由基有、、、、等。 7、温室气体主要包括、、、、、等，其中 对温室效应贡献最大的是。 8、大气的扩散能力主要受__________和__________的影响。 9、污染物在大气中扩散取决于三个因素，即、、。 10、根据温度垂直分布可将大气圈分为对流层、平流层、________、热层和逃逸层。 11、硫酸型烟雾为型烟雾，而光化学烟雾为型烟雾。 12、大气中CH4主要来自________、________、_________的排放。
第3课时全球气压带和风带教案 【教学目标】 知识与技能 1.理解三圈环流与气压带风带的形成与模式。 2.了解1月、7月北半球海陆气压形势。 3.掌握季风环流是大气环流的重要组成部分。 4.理解气压带和风带对气候的影响。 过程与方法 1.运用对比、类比方法，在三圈环流示意图上理解、识记三圈环流、七个气压带、六 个风带的特点。 2.读“亚洲季风”图，会分析季风的形成，特别是东亚、南亚季风形成的区别。 3.读1月、7月海平面等压线图，分析北半球海陆气压形势。 情感态度与价值观 1.通过三圈环流的学习，了解大气环流对全球的热量平衡和水量平衡的重要作用，同时也 影响各地天气变化和气候的形成，认识地理要素间相互影响、相互渗透、相互制约的辩证关系。 2.理解我国的气候深受季风环流的影响，从而能将所学知识用于实际，服务于社会。【教学重点】 1.近地面气压带和风带的名称、成因、对气候的影响。 2.亚洲和太平洋地区受海陆热力差异形成的高低压中心名称、所在位置、成因及冬夏 季风的关系。 3.气压带和风带对气候的影响。 【教学难点】 1.三圈环流形成的动态过程。 2.季风环流形成，东亚与南亚季风的区别。 【教学方法】 1.启发式教学，采用图文结合的方式，一边引导启发，一边画板图和读图讲授有助于学生理解本课难点。
2.讲授要循序渐进、前后呼应、步步深入，提高学生认识问题、分析问题的能力，最终促使学生对本节课知识要点的理解和有效地掌握。 【教具准备】 投影仪(片)、自绘或多媒体制作全球气压带、风带分布图及其运动图、季风图等。【课时安排】 一课时 【教学过程】 ［导入新课］ 大气时刻不停地运动着，运动的形式和规模复杂多样，既有尺度很小的局地性运动，像上节课我们所学内容可以说是小尺度的大气运动，也有规模很大的全球性运动。那么，全球性的大气运动又是怎么样运动？这就是今天这节课我们要学习的内容。 ［讲授新课］ 一、全球性大气环流(板书) 具有全球性的有规律的大气运动，通常称为大气环流。大气环流是大气运动的一种主要形式，它使高低纬度之间，海陆之间的热量和水汽得到交换，调整了全球的水热分布，对全球的热量平衡和水量平衡有重要作用，也是各地天气变化和气候形成的重要因素。本节课主要讲述最具典型意义的两种环流形式：三圈环流和季风环流。下面我们先来学习三圈环流。 （一）全球气压带和风带的分布(板书) 为了简化起见，假设大气是在均匀的地球表面上运动的，而且不考虑地球自转的影响，此时，引起大气运动的因素是高低纬度间的受热不均。因而在终年炎热的赤道地区，大气受热膨胀上升；在终年严寒的两极地区，大气冷却收缩下沉。这样，在高空，赤道形成高气压，气压梯度力的方向指向极地，大气由赤道上空流向两极上空。在近面，赤道地区形成低气压，两极形成高气压，气压梯度力 的方向指向赤道，大气由两极流回赤道。因此，在北半球， 赤道和极地之间形成了单圈闭合环流。
第三节 大气环境 一、教学目标 1、知识与技能 A.运用图表分析说明大气的组成和垂直分层。 B. 熟记并掌握大气层的特点 C. 掌握大气的受热过程和影响地面辐射的影响因素。 2、过程与方法 A.运用图表说明大气的组成及各组成的作用、大气的垂直分层和各层的特点。培养学 生对图表的观察总结的能力。 B.黑板上画图重点分析大气的受热过程，培养学生的空间分析。 C.用生活中的例子，通过对比点解，培养学生对比分析问题、总结的能力。 3 通过对自然现象的科学解释，形成唯物主义的世界观，增强大气环境保护意识，以及利用大气环境发展生产的观念。 二、教学重难点 教学重点： 1.大气的受热过程。 2. 大气的垂直分成和特点。 3 ．对流层大气的受热过程。 三、教具：课本插图、多媒体课件、图片。 教学难点： 1.大气的垂直分成和特点。 2．对流层大气的受热过程 四、课时课型。45分钟新课。 五、教学过程 师：上课，有谁知道今天的最高气温和最低气温？，那么你能推算出今天的昼夜温差是多大吗？今天老师看到了一则新闻，是这样说的， 月球上，在阳光直射的地方,温度高达127°C;夜晚温度可低到-183 °C ，你们算算月球上的日温差是多少？你们发现什么？（月球温差大约地球）谁知道这是为什么吗？ 生：地球上有大气 师：对，这是两幅在宇宙空间拍摄的卫星云图，从图中可以看出，地球外围有蔚蓝色的大气圈，正是由于地球上大气的存在，才使得生命免受太阳辐射的危害，保证了生命的生存和发展，这节课，我们就来了解地球上的大气。要了解大气环境，我们首先要简单地了解大气的基本组成，这是书本上没有的知识，同学们可以做下笔记 师：我们来看看大气是由什么组成的？ 大气主要由干洁空气、水汽和杂质组成，干洁空气就是指不含水汽和杂质的空气，其中干洁空气又分为氮气、氧气、臭氧和二氧化碳；其中氮气是干洁空气的主要成分，占到干洁空气的78%，氧气占21%，其余气体包括臭氧、二氧化碳等只占1%； 不同的大气成分作用不同 氮气是维持生物体活动的基本成分，比如植物必需的三元素是氮磷钾，所以种植作物需要施氮肥；氧气我们都知道，无论是人类、动物还是植物，都需要氧气维持生物的呼吸；臭氧主要是吸收紫外线，是人类的保护伞，因为紫外线的辐射会造成人类皮肤的癌变；二氧化碳现在我们经常提到，因为温室效应，全球海平面上升，其中有一部分原因就是人类活动，使得大气中的二氧化碳含量升高，而二氧化碳吸收红外线，有保温作用；水汽和杂质是成云致雨的必要条件，当空气中含有水汽、杂质比较多的时候，空气遇冷就容易成云致雨。这就是大气的组成及其意义，我们只需要了解。 师：好，了解了大气的组成之后我们来看两幅图片，图片显示的是运动员登陆珠穆朗玛峰的
第三节大气环境 三维目标 一、知识与技能 1. 2.通过绘制全球气压带、风带分布示意图，了解气压带、风带的形成、分布、移动规律 3.运用简易天气图，简要分析锋面、低压、高压等天气系统的特点。 二、过程与方法 1. 2.通过绘制全球气压带、风带分布示意图，培养学生的动手能力，提高学生的读图和析 3.充分对比，理解概念的含义，如冷锋与暖锋，低压与高压，气旋与反气旋，培养学生 通过对自然现象的科学解释，形成唯物主义的世界观，增强大气环境保护意识。 教学重点1. 2. 3 4. 5. 教学难点1. 2. 3. 4. 教具准备 课时安排5 第1课时 教学过程 导入新课 师 (情景导入)太阳辐射既能到达地球表面，又能到达月球表面，可是月球表面白天的温度可高达127 ℃，夜晚温度则降至－183 ℃。与月球相比，地球的昼夜温差要小得多， 生 师回答得非常好。大气为地球生命的繁衍和人类的发展提供了必要的条件。这节课，我们就来学习—— 板书： 第三节大气环境 推进新课
师 师 生（ 师（总结）看来随着高度的变化，大气层也会发生变化，那么，大气在垂直方向上的变化规律如何呢？ 投影： 师 生（观察图片，思考并回答）大气在垂直方向上分为：对流层→平流层→高层大气，其中，对流层的气温随着海拔的升高而逐渐降低，平流层的气温随着海拔的升高而升高，高 师 （1 （2 师（1）与人类关系最密切的是对流层；对流层是贴近地面大气的最底层，整个大气质
量的3/4和几乎全部水汽、固体杂质都集中在这一层，人类生活在对流层的底部， 因此，该 （2 ）飞机飞行在平流层，这是因为该层水汽、固体杂质极少，天气晴朗，能见度好， （承转）太阳辐射透过大气到达地球表面，在地表和大气之间进行着一系列能量转换。 其中，对流层的气温变化和风、霜、雨、雪等天气过程，都是能量在对流层中传递和转换的 板 （一）大气对太阳辐射的吸收作用 师 生 （看书后回答）主要表现为吸收、散射和反射。 投影： 大气对太阳辐射的削弱作用表 7%（包括 X γ射 提问：在太阳辐射能中，波长由短到长，主要分为哪几类光？各波段能量分别占太阳辐 生 （读表后回答）按波长由短到长分别有紫外光、可见光、红外光。紫外光占太阳辐射能的比例为7%，波长范围是040微米以下。可见光占太阳辐射能的比例是50%，波长范围是0.40～0.76微米之间。红外光占太阳辐射能的比例是43%，波长范围是大于0.76微米。 师 （进行激励性评价并提问）这些光线在经过大气时被大气削弱的情况是否相同，为 生 （合作讨论后回答）不相同。紫外光几乎完全被上层大气吸收，绝大部分被臭氧层吸收。可见光绝大部分能直接到达地面，波长较短的蓝色光等易为大气分子所散射。对流层 师 激励性评价，并 问题探究：（1 （2 生 （小组合作探究并回答）（1）对流层大气基本上不能直接吸收太阳辐射的能量；对流层大气对太阳辐射的吸收具有选择性；波长较短的蓝色光最易被散射，因此散射也具有选 师 回答得非常好，那么晴朗的天空为什么呈蔚蓝色呢，请同学们结合投影图片思考回答。
第二章大气环境化学 本章重点：1 污染物在大气中迁移过程 2 光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理 第一节大气中污染物的转移 大气层简介 一、大气温度层结 对流层(troposphere) ：（0km-17km）空气具有强烈的对流（垂直），集中了大气中90.9%天气现象，污染物排放直接进入对流层 平流层（stratosphere）：17-55km气体状态稳定，垂直对流很小，大气透明度高 中间层（mesosphere）：55-85Km气温下降达-92℃，垂直运动剧烈，发生光化学反应。 热层（thermsphere）：800Km空气密度很小，温度升高到1000k，电离层 逸散层：>800Km 气体分子受地球引力极小,因而大气质点会不断向星际空间逃逸。 出示大图： 图1 大气温度的垂直分布 图2 大气密度的垂直分布 大气垂直递减率 二、辐射逆温层 三、绝热过程与干绝热过程 四、大气稳定度的判定 五、影响大气污染物迁移的因素 1、风和大气湍流的影响 风—使污染物向下风向扩散 湍流—使污染物向各风向扩散 浓度梯度—使污染物发生质量扩散 2、天气形势和地理地势的影响
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 什么是光化学反应？ 分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应称光化学反应，大气光化学反应分为两个过程。 初级过程： A + hνA* 次级过程 举例： HCl + hνH + Cl H + HCl H2 + Cl Cl + Cl Cl2 2、量子产率（不做介绍） 3、大气中重要吸光物质的光离解 （1）氧分子和氮分子的光离解 O2 + hνO + O N2 + hνN + N （2）臭氧的光离解 O3 + hνO + O2 （3）NO2的光离解 NO2 + hν N O + O （4）亚硝酸和硝酸的光离解 HNO2 + hνHO + NO HNO2 + hνH + NO2
第4课时全球气压带和风带对气候的影响 上一节课,我们了解到了全球有七个气压带和六个风带,它们随着太阳直射点的南北移动而移动。但是那是假想地球表面是均一的情况,事实上,地球表面有海有陆,有高山有低谷。这种情况下气压带和风带还是呈条带状分布吗? 1.了解海陆分布对大气运动的影响。 2.掌握东亚、南亚季风环流及其成因。 气压带、风带对气候的影响 1.大气活动中心 (1)成因:①差异。 (2)分布 北半球:夏季②带被大陆③压切断,④最突出;冬季⑤ 带被大陆⑥压切断,⑦最突出。 南半球:气压带呈⑧分布。 2.季风环流 (1)东亚季风 成因:⑨的差异。 风向:冬季⑩风,夏季风。 (2)南亚季风 成因:的季节移动和的差异。 风向:夏季风,冬季风。 【答案】①海陆热力性质②副热带高气压③热低④亚洲低压⑤副极地低气压⑥冷高⑦亚洲高压⑧带状⑨海陆热力性质⑩西北东南气压带、风带 海陆热力性质西南东北 1.为什么北半球冬、夏季气压带呈块状分布? 【提示】北半球的陆地面积比南半球的大,且海陆相间分布,海陆热力性质差异导致海陆气温的差异,进而在海洋上和陆地上形成不同的气压中心。 2.海陆热力性质差异是形成季风的唯一原因吗? 【提示】海陆热力性质差异是形成季风的重要原因,但不是唯一原因。气压带和风带的季节移动也是形成季风的原因。例如,我国西南地区及印度一带夏季的西南季风,就是南半球的东南信风北移越过赤道,在地转偏向力的影响下向右偏转而形成的。 读1月份海平面等压线图,回答1~2题。
1.下列关于上图的叙述,正确的是( )。 A.甲为亚洲低压,乙为夏威夷高压 B.此时被切断的气压带为副热带高气压带 C.甲为亚洲高压,乙为夏威夷高压 D.此时被切断的气压带为副极地低气压带 2.图中亚洲东部丙点的风向是( )。 A.东南风 B.西北风 C.东北风 D.西南风 【解析】第1题,1月份为北半球冬季,陆地上形成冷高压,切断了副极地低气压带,在亚欧大陆上形成亚洲高压,太平洋上为低压中心。第2题,亚洲东部丙点在冬季盛行西北风。 【答案】 1.D 2.B 受气压带和风带的影响,非洲北部的沙尘会被吹到美国及巴西等地。据此回答3~4题。 3.非洲北部沙尘扩散的主要原因是( )。 A.副热带高气压 B.信风 C.西风 D.季风 4.当沙尘向巴西扩散时,最可能的时间是( )。 A.1月 B.4月 C.7月 D.10月 【解析】第3题,从非洲与巴西、美国的位置可知,应是东北信风将沙尘从非洲北部吹到巴西和美国等地。第4题,1月份东北信风带向南移,可将沙尘吹到巴西。 【答案】 3.B 4.A 探究一气压带、风带季节移动与大气活动中心 [互动探究] 1.结合教材相关内容,回答下列问题。 (1)海陆热力性质有何差异?这对大气环流有何影响? (2)为什么南半球,特别是南纬30°以南的地区,气压带基本上是连贯的,而北半球的气压带却被分割成几个范围很大的高、低气压中心? (3)1月份,亚欧大陆和太平洋上各形成了什么气压中心?它们取代了分布于该纬度带上的哪个气压带? (4)7月份,亚欧大陆和太平洋上各形成了什么气压中心?它们取代了分布于该纬度带上的哪个气压带? 【答案】(1)陆地升温快,降温也快;海洋升温慢,降温也慢。所以夏季陆地气温高,形成低压区,海洋气温低,形成高压区;冬季陆地气温低,形成高压区,海洋气温高,形成低压区。 (2)南半球陆地面积较小,海洋占绝对优势,地表相对均匀,所以气压带较完整;北半球陆地比南半球大,海陆热力性质的差异明显,因而气压带相对破碎,形成了若干个高、低气压中心。 (3)亚欧大陆:高压中心(亚洲高压)。太平洋:低压中心(阿留申低压)。副极地低气压带。 (4)亚欧大陆:低压中心(亚洲低压)。太平洋:高压中心(夏威夷高压)。副热带高气压带。 2.读图,回答下列问题。
第二章 大气环境化学 1、对流层和平流层中臭氧各自特征？ 答：①地球上90%的臭氧在平流层，10%在对流层； ②对流层中的臭氧是一种温室气体，其浓度与纬度、经度、高度和季节变化而变化，北半球比南半球高； ③平流层中的臭氧吸收了太阳发射到地球的大量对人类、动物和植物有害的紫外线，为地球提供了防止紫外线辐射的屏障； ④通过观测，平流层臭氧含量减少，对流层增多。由于90%臭氧在平流层，所以总量在减少； ⑤对流层臭氧形成人为来源：NOX 光解反应是它们在大气中最重要的化学反应，是大气中臭氧生成的引发反应，也是臭氧唯一的人为来源： 3 2420nm 2O O O O NO h N0→+?? +??→?+<ν 2、2、已知某污染大气中HO2自由基的浓度为：7.56×10-15molcm-3，HO2与SO2反应：HO2+SO2→HO+SO3 反应速率k=9×10-16 cm3个-1s-1，（1）求SO2每小时的转化百分数（氧化速率）；（2）若定义SO2氧化到起始浓度的1/e(e=2.7183)所需要的时间为SO2与HO2反应的特征时间τ，计算τ值？ 解：（1）根据SO2在单位时间的转化百分数可知 ]SO ][X [k dt ] SO [d 22-= HO 2·与SO 2反应： t ]HO [k 0 2t 22222e ]SO []SO []SO ][HO [k dt ] SO [d -=-=
于是1h 二氧化硫转化的百分数为 % 100)e 1(]SO []SO []SO [t ]HO [k 0 20 21h t 22?-=-- -= 已知k=9×10-16 cm3个-1s-1=6.022×1023×9×10-16cm-3mol-1s-1 =5.4198×108 cm-3mol-1s-1 所以： %479.1% 100)e 1(% 100)e 1(]SO []SO []SO [3600 1056.7104198.5t ]HO [k 0 20 21h t 215 8 2=?-=?-=-- ????--=- (2) ]SO [e 1 ]SO [e ]SO []SO [22t ]HO [k 02t 22= =-τ k[SO2]t=1 t=1/5.4198×108×7.56×10-15=2.44×105s=67.8h 第三章 水环境化学 4、在一个pH 为6.5，碱度为1.6 mmol/L 的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需加多少mmol/L 的碳酸钠才能使水体pH 上升至8.0。若用NaOH 强碱，又需要加多少碱？ 解： 总碱度 = ][][][2][233+ ----++H OH CO HCO 总碱度 = ][]/[)2(21++-++H H K c W T αα 令 2121 ααα+= 当pH 在5-9范围内、[碱度]≥10-3 mol/L 时，[H+]、[OH-]项可忽略不计，
《环境化学》总复习题 第一章绪论 一、填空 1、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三方面，其中化学物质引起的约占80%-90%。 2、污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学性质和在环境中的迁移。 3、环境中污染物的迁移主要有机械、物理化学和生物三种方式。 4、人为污染源可分为工业、农业、交通运输和生活。 二、选择题 1、属于环境化学效应的是C A热岛效应 B温室效应 C土壤的盐碱化 D噪声 2、五十年代日本出现的痛痛病是由A污染水体后引起的。 A Cd B Hg C Pb D As 3、五十年代日本出现的水俣病是由B污染水体后引起的。 A Cd B Hg C Pb D As 三、问答题 1、环境中主要的化学污染物有哪些？ 2、举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。
第二章大气环境化学 一、填空 1、写出下列物质的光离解反应方程式 （1）NO2 + hνNO + O· （2）HNO2 + hνHO·+ NO 或HNO2 + hνH·+ NO2 （3）HNO3 + hνHO·+ NO2 （4）H2CO + hνH· + HCO·或H2CO + hνH2+ CO 2、大气中的NO2可以转化为HNO 3、N2O5和N2O3。 3、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。 4、乙烯在大气中与O3的的反应机理如下： O3 + CH2 == CH2H2CO+H2COO CH2(O3)CH2 5、大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度和_化学性质_有关，去除方式有干沉降和湿沉降。 6、制冷剂氯氟烃破坏臭氧层的反应机制是： CFmCln + hv CFmCln-1 + Cl· Cl·+ O3O2 + ClO· ClO·+O O2 + Cl 7、当今世界上最引人瞩目的几个环境问题_温室效应_、_臭氧层破坏_、_光化学烟雾_等是由大气污染所 引起的。 8、许多大气污染事件都与逆温现象有关，逆温可分为_辐射逆温_、_平流逆温_、_融雪逆温和地形逆温_。 9、SO2的催化氧化速度与_催化剂_、_温度_和_浓度和PH离子强度_有关。 10、大气中最重要的自由基为_HO·_。 11、燃烧过程中NO的生成量主要与_燃烧温度_和_空燃比_有关。 12、能引起温室效应的气体主要有_CO2_、_CH4_、_CO_、_氟氯烃_。 13、CFC-11的分子式为_CFCl3_和_CF2ClBr_。 14、大气的扩散能力主要受_风_和_湍流_的影响。 15、按污染成因分，气溶胶可分为_一次气溶胶_和_二次气溶胶_。 16、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。 17、伦敦烟雾事件是由_SO2_和_颗粒物_引起的。 18、大气中CH4主要来自_有机物的厌氧发酵_、_动物的呼吸作用_、_原油及天然气的泄漏_的排放。 19、富集因子法可以推断气溶胶污染源，如（EF）地壳＞10，则表示待查元素i________。 20、降水中主要阴离子有_SO42-_、_NO3-_、_Cl-_、_HCO3-_。 二、选择题 1、由污染源排放到大气中的污染物在迁移过程中受到ABCD的影响。 A风B湍流C天气形式D地理地势 2、大气中HO 自由基的来源有ACD的光离解。 A O3 B H2CO C H2O2 D HNO2
第三节 大气环境 第1课时 对流层大气的受热过程 一、单项选择题 （自编题）地球大气层按其成分、温度、密度等物理性质在垂直方向上的变化，自下而上依次是：对流层、平流层和高层大气层，如下图。据此完成1~3题： 1、与人类关系最为密切的是大气层次： A 、对流层 B 、平流层 C 、高层大气 D 、电离层 2、从图中看出对流层大气对流运动强烈、平流层以水平运动为主的原因是： A 、对流层大气密度大，平流层大气密度小 B 、对流层温度低，平流层温度高 C 、对流层大气上热上冷，平流层下冷上热 D 、对流层天气变化复杂，平流层天气变化单一 3、有生命保护伞之称的“臭氧层”在： A 、对流层 B 、平流层 C 、高层大气 D 、对流层和平流层 （自编题）到达地面的太阳辐射能量比大气上界小得多，在太阳光谱上能量分布在紫外光谱区几乎绝迹，在可见光谱区减少40%，而在红外光谱区减至60%。据此完成4~5题： 4、下列关于大气对太阳辐射的削弱作用的理解正确的是： A 、大气对紫外区削弱的能量总量最多 B 、大气对太阳辐射各波长的削弱能力是相当的 C 、大气对可见光近乎于“透明的” D 、削弱能力比较：可见光区＞红外光区＞紫外光区 5、下列大气现象不能解释大气对太阳辐射削弱作用的是： A 、阴雨天空的灰蒙蒙 B 、极地夜空的极光现象 C 、一轮红日喷薄而出 D 、晴天气温日较差大，阴天气温日较差小 （自编题）读“太阳辐射能量在地球大气及地表流动图”（图中序号为不同形式的能源辐射），据此完成6～8题。 6. 对流层大气的直接热源是（ ） A. 箭头① B. 箭头② C. 箭头③ D. 箭头④ 7. 表示大气对地面的保温效应的是（ ） A. 箭头① B. 箭头② C. 箭头③ D. 箭头④ 8. 当大气中的云量和水汽含量增加时（ ） ①箭头①可能减少 ②箭头②可能增强 太阳辐射 大气 地面 ① ② ③ ④ 地球 短波辐射 长波辐射