环境化学-8-天然大气和重要污染物.

在大气压为101325Pa（标准气压）、温度为25℃（298K）时，
ppm mg / m3 22.4 M
2.1.3 单位体积内物质的数量表示法
用于比ppt还要低的浓度水平，例如自由基浓度等，表示 每立方厘米空气中有多少个分子、原子或自由基。可 以由ppm换算过来。 在 大 气 压 为 101325Pa （ 标 准 气 压 ） 、 温 度 为 25℃ （298K）时，每立方厘米的分子数为
空燃比与NO的排放量关系如图2-6所示,由 图可见,空燃比低时,尾气中HC、CO含量高, 而NO含量低；空燃比逐渐增高,NO含量增 加；空燃比等于化学计量时,NO达到最大值; 当空燃比超过化学计量时,由于大量空气使 火焰冷却,NO又降低。
图2-6碳氢化合物、一氧化碳和NOx的排放量与空燃比的关系
植物对粒子的去除效率与粒子大小、植物表 面大小、形状以及湿度都有关系。对于气态 污染物，干沉降也是很重要的一种去除途径。 地表吸收的机制尚不十分清楚，看来与许多 因素，如气象条件、地表的物理、化学性质 以及气体本身的性质等有关。
二、湿沉降(湿去除)
大气中的物质通过降水而落到地面的过程，称湿 沉降。被降水湿去除或温沉降对气体和颗粒物都 是最有效的大气净化机制。 湿沉降有两类：雨除（rainout）和冲刷（洗脱） (washout)。
大气污染物主要有以下八类：
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 含硫化合物(SO2、H2S、（CH3）2S和H2SO4等)； 含氮化合物(NO、NO2、NH3、HNO3和N2O等)； 一氧化碳与二氧化碳； 碳氢化合物和碳、氢、氧化合物(烃类,醛，酮等)； 光化学氧化剂(O3、PAN、H2O2等)； 含卤素化合物(HF、HCl和CFCs等) 颗粒物〔H2SO4、SO4-2、NO3、多环芳烃及重金 属元素等〕； ⑧ 放射性物质。

《环境化学》教学大纲一.课程基本信息中文名称：环境化学英文名称：Environmental Chemistry课程编码：08122C课程类别：专业选修课程总学时：30（含实验9学时）理论学时：21总学分：2适用专业：化学先修课程：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学开课系部：应用化学系二.课程的性质与任务环境化学是环境科学的一个分支学科，主要是运用化学科学的理论和方法，探索、认识环境问题的本质，是研究有害化学物质在环境介质中的存在形态、化学行为和生物效应，及其控制的化学原理和方法的科学。

本课程的目的任务是通过系统教学使学生了解《环境化学》在环境科学中和解决环境问题上的作用，掌握环境化学的基本概念、基本理论和环境化学研究的基本技能。

使学生掌握主要环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程，具备一定的处理实际环境问题的思路、方法和技术，牢固树立环境意识。

三.课程教学基本要求理论课程第一章绪论教学目的和要求：了解当今世界面临的全球性环境问题、我国环境污染防治面临的主要问题；了解主要环境污染物，掌握环境化学在环境科学中和解决环境问题上的地位和作用，它的任务、内容、特点和发展方向；了解现代环境问题的认识发展以及环境化学的任务，明确环境化学课程学习的目的。

教学重点：环境化学的任务、内容、学科体系、特点和发展方向。

教学内容：1、我们面临的世界2、人与环境3、什么是环境化学4、环境化学的基本内容5、环境化学研究第二章水环境化学教学目的和要求：使学生了解天然水的基本性质，掌握无机污染物在水体中的沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉降等迁移转化的基本原理及有关计算；掌握有机污染物的迁移转化及生物降解的有关规律及计算。

教学重点：水中污染物在迁移转化过程的基本原理及污染物防治。

教学内容：1、水的组成与性质2、化学平衡3、化学动力学4、酸碱化学5、配位化学6、氧化还原化学7、相间作用8、水污染9、水处理第三章大气环境化学教学目的和要求：了解大气的组成与结构；掌握大气污染物迁移扩散规律及其影响因素；掌握大气中主要污染物(如氮氧化物、含硫化合物、有机物、颗粒物等)的来源、迁移转化规律；掌握大气污染的几个主要问题(如光化学烟雾、酸性降水、煤烟型污染、温室效应，臭氧层破坏等)产生的原因、危害及对策。

把大气圈看做一个盒子，是各种大气组分的储库 （Reservoir）
当Fi＝Ri时，大气组分的质量Mi恒定（千百年的地质 变化过程中，Fi＝Ri）
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当Fi > Ri时：
污染物相 对积累
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第二章 大气环境化学 / 第一节 大气的组成和主要污染物
1.3 大气环境化学研究中的基本概念
3. 停留时间（Residence time）
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研究停留时间的意义
某组分的停留时间越长，表明该组分在离开大气或转 化成其它物质以前，在环境中存留的时间也越长；
某组分的停留时间越长，表明该组分在大气中的储量 相对于输入（出）来说是很大的，即使人类活动改变 了该组分的的输入（出）速度，对其总量的影响也不 明显；
若组分停留时间越短，其输入（出）速率的改变就对 总贮量很敏感。
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大气中各组分的停留时间
惰性气体：Ar、Ne、He、Kr、Xe－ τ ＞107（a），准永久性气体或 非循环气体
生物循环气体：N2（100a）、O2（6000a） H2（5a）、 CO2（10a） CH4（2.4a）、N2O（8～15a） CO（1a） －可变化组分
小于1年的气体： H2O（10.1d） O3（＜1d） SO2（＜0.02a）NH3（1d） NO和NO2（＜1 month）－强可变化组分
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第二章 大气环境化学 / 第一节 大气的组成和主要污染物
1.3 大气环境化学研究中的基本概念
2. 汇（Sink）和汇强（Ri）
汇－ 指大气组分从大气中去除的途径和过程
降水湿去除 化学反应转化 地表物质吸收或反应去除 向平流层输送
汇强－从大气输出组分的速率（Ri）
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大气中重要吸光物质的光离解
4 3
（1） O2和N2的光离解
2
1 O2键能493.8KJ/mol。相 应波长为243nm。在紫外区 lgε 0 120-240nm有吸收。
O2 + hν
λ < 240 nm
-1 -2
O· + O·
N2键能：939.4KJ/mol。 对应的波长为127nm。
-3
-4
HNO
3
h ν HO NO
2
2
HO CO CO
H
2
H O 2 M HO 2HO
2
M
(有CO存在时）
H 2O 2 O 2
产生过氧自由基和过氧化氢
(5) SO2对光的吸收
SO2的键能为545.1kJ/mol， 吸收光谱 中呈现三条吸收带，键能大，240 - 400 nm 的光不能使其离解，只能生成激发态：

思考题:
太阳的发射光谱 和地面测得的太阳光 谱是否相同?为什么?
3.3大气中重要自由基来源
自由基 由于在其电子壳层的外层有
一个不成对的电子，因而有很高的活 性，具有强氧化作用。如：
CH 3 C(O)H hv H 3 C HCO
由于高层大气十分稀薄，自由基的半 衰期可以是几分钟或更长时间。自由基参 加反应，每次反应的产物之一是自由基， 最后通过另一个自由基反应使链终止，如：
SO 2 h SO 2
*
240 400 nm
SO2*在污染大气中可参与许多光化学反应。
（ P73,图2－32）
(6) 甲醛的光离解
HCHO中H-CHO的键能为 356.5 kJ/mol， 它对 240 – 360 nm 范围内的光有吸收， 吸光后的光解反应为：