第2章：大气环境化学1.ppt

第二章：大气环境化学当前三大全球环境问题：气候变化、酸沉降、臭氧层损耗都发生在大气圈内第一节、污染物在大气中的迁移1、对流层:平均厚度12km,赤道19km，两极8-9km，云雨主要发生层，夏季厚，冬季薄。
特点:（1）气温随高度升高而降低。
（2）空气密度大。
（3）天气复杂多变。
（4）对流层下部湍流。特点：
（1）空气基本无对流，平流运动占显著优势。
（2）空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，很少有天气现象，透明度极高。
（3）在15-35km的范围内（平流层上层），厚度约20km的臭氧层。3、中间层从平流层顶到约85km的高度。二、基本气象要素其中R=8.314J．mol-1．K-1,M气体摩尔质量（空气的摩尔体积为22.4l．mol-1，空气密度=1.29g．l-1,所以M=22.4*1.29=28.869gmol-1）,所以R’=R/M=287J．kg-1．K-1。
由（1）和（2）得到：

=

=>

=>

=>

=>（3）

可见只要知道温度随高度的分布函数形式，就可以推得气压随高度的变化函数形式。
风玫瑰图（m/s）4、云

大气中水汽凝结的产物
一般用云量、云高来确定大气稳定度
云高：云层底部距离地面的高度，高云（>5000m）中云（2500-5000m）低云（<2500m）
云量：云遮蔽天空的成数。将可见天空分为10份，被云遮挡了几份，云量就是几。晴空无云，云量为0，乌云遮天，云量为10.三、气块的绝热过程和干绝热递减率2、气团运动的绝热方程
根据热力学第一定律：
dq=du+dw(q—外界加于体系的热量，u—体系内能变化，w—体系对外做功)
绝热过程中：
外界加于体系的热量dq=0
体系对外做功dw=pdv(体系膨胀或压缩)
体系内能变化du=nCvdT(体积不变情况下，内能变化，定容比热Cv)所以：pdv=-nCvdT（4）
又由于pv=nRT,取全微分得到：pdv+vdp=nRdT（5）
由（4）和（5）可得：nRdT—vdp=pdv=-nCvdT
=>=>=>

对于空气R=287Jmol-1K-1Cp=996.5Jmol-1K-1

所以：

3、干绝热递减率
气团干绝热升高或降低单位距离时，温度降低或升高的数值，称为干绝热递减率:

推导过程：rd=-

因为：（干绝热方程）所以rd=-=

又因为

所以：rd==

又由于p=ρRT

故rd===0.98K/100m

（1N=1kgms-2,1J=1Nm）四、大气稳定度解释：
当r<rd时，气团离开原来位置上升到某一高度时，由于r<rd，所以气团内降温（速率为rd）要比气团外降温（速率为r）幅度大，相同起始温度情况下，气团内温度会比气团外温度低，所以气团有回归趋势。
当r〉rd时，气团离开原来位置上升到某一高度时，由于r〉rd，所以气团内降温（速率为rd）要比气团外降温（速率为r）幅度小，相同起始温度情况下，气团内温度会比气团外温度高，所以气团有继续移动离开趋势。五、逆温
几种常见典型逆温的形成
1、辐射逆温（最常见地面逆温）
地面辐射出大量的热量后，温度过度降低。
晴朗无云，无风夜晚，没有云层阻挡，地面辐射丧失大量能量，温度降低过多，易于形成辐射逆温（地面冷）；
若风速在2-3m/s，辐射逆温不易形成，若风速大于6m/s，则可完全阻止辐射逆温的形成，这是由于风带来气流运动，使外界较暖气团运动过来后补充了当地地面辐射的热量损失。
2、下沉逆温（地面逆温）
下沉压缩增温效应引起，一般上升降温，下沉增温；六、局地环流对污染物扩散的影响2、城郊风
主要动力是城市热岛效应造成的
城市空气从上层流向郊区，郊区温度较低的空气从下部流向城市，形成城市和郊区间的大气局地环流。
使得污染物在城区很难扩散出去，形成城市烟幕，导致市区大气污染加剧。七、思考题