三节大气污染物化学转化市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

,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,*,第三节,大气污染物化学转化,第1页,第1页,一、光辐射几种概念,1,辐射强度：用单位时间、单位面积上所通过能量值来量度。,J/(cm,2,.s),第2页,第2页,2,光子：是指电子在两个能级之间做一次跃迁所发射出电磁波。它即是一个电磁波也是一个能量。能量大小用下式表示：,=,hv,=,h,C/,h,为普朗克常数，,v,为光频率,第3页,第3页,3,光化辐射：指波长,=380nm,光。由于只有这部分光才干参与对流层光化学反应。,低层大气中影响光化学反应速率主要原因就是光化辐射强度。,第4页,第4页,二、大气层光化学特性,光化学反应：大气中原子、分子、自由基或离子等吸光物质吸取光子所引起反应。,第5页,第5页,大气环境中污染物能否进行光化学反应，要取决于两个方面：一是污染物本身性质，即在大气中必须有能吸取太阳光，使其发生早期反应物质，才干在大气中引起光化学反应。二是要具备一定波长光，普通是可见光,.,第6页,第6页,大气中污染物受阳光辐射，吸取光子而使物质分子处于某种电子激发态，而引起与其它物质发生化学反应。光化学反应分为两个过程：,初级过程为物质分子吸取光量子，形成激发态物种：,A+,hv,A,第7页,第7页,一定分子或原子只能吸取一定能量光子，吸取光能后激发态分子是不稳定，可马上发生其它改变。,主要过程主要有：,第8页,第8页,1,光（离）解：,A,B,1,+B,2,2,与其它物质发生反应：,A,+B C1+C2,3,发生荧光回到基态：,A,A+,hv,第9页,第9页,4,通过碰撞消耗活化能后又回到基态：,A,+M A+M,式中：,M,为吸取能量分子；,B1,、,B2,、,C1,、,C2,为反应产物。,第10页,第10页,二、硫酸烟雾,（一）二氧化硫氧化作用,1,SO,2,光氧化作用,SO,2,直接光化学氧化：,第11页,第11页,SO2在大气中有两个吸取光谱，一个在290nm处，一个在384nm处，当SO2吸取不同光波时，可形成不同激发态SO2，,SO2+hv（290-340nm）1SO2（单重态）,SO2+hv（340-400nm）3SO2（三重态）,第12页,第12页,空气中,SO,2,光氧化为,SO,3,机制是,:,3,SO,2,+O,2,SO,4,SO,3,+O,或,SO,4,+SO,2,2SO,3,同时，也存在激发态,SO,2,猝灭反应，也就是通过碰撞作用回到基态，,3,SO,2,+M SO,2,+M,M,为,N,2,、,O,2,、,CO,、,CO,2,、,CH,4,等,第13页,第13页,由,SO,3,进一步形成硫酸及硫酸盐气溶胶过程：,SO,3,+H,2,O H,2,SO,4,+H,2,O,（,H,2,SO,4,）,m,（,H,2,O,）,n,第14页,第14页,2.SO,2,催化氧化：,二氧化硫在大气中通过粉尘中铁、锰等触媒催化作用形成硫酸过程，称为,SO,2,催化氧化过程，也称,SO,2,触媒氧化过程。,第15页,第15页,首先，二氧化硫溶解在水滴中：,SO,2,+H,2,O H,+,+HSO,3,-,另一方面，在铁、锰硫酸盐和氯化物触媒作用下，亚硫酸氧化为硫酸：,2HSO,3,-,+2 H,+,+O,2,2 H,2,SO,4,第16页,第16页,两式合并为：,2 SO,2,+2H,2,O+O,2,2 H,2,SO,4,上述反应是可逆，二氧化硫氧化速率决定于二氧化硫向粉尘扩散快慢；二氧化硫在水中溶解度决定于触媒剂种类、溶液,PH,值、大气温度、湿度以及大气中氮含量。,第17页,第17页,几种催化媒催化效率大小：,MnSO,4,MnCl,2,CuSO,4,NaCL,第18页,第18页,三、氮氧化物在大气中化学转化,(,一,),二,氧化,氮光化学反应,NO,2,+,hv,（,290-430nm,）,NO+,O,O,+O,2,+M O,3,+M,第19页,第19页,O,3,+NO NO,2,+O,2,M,为大气中,N,2,、,O,2,或其它分子，能够吸取过剩能量而使生成,O,3,分子稳定。假如没有其它反应干扰，,O,3,浓度取决于,NO,2,/NO,。,第20页,第20页,（二）二氧化氮化学反应,NO,2,在大气中化学反应主要是光解反应，另外，还能与一系列自由基反应，如,OH,、,HO,2,等。,1,NO,2,与,OH,基反应,NO,2,+OH HONO,2,第21页,第21页,2.NO,2,与,O,3,反应,NO,2,+O,3,NO,3,+O,2,NO+2 O,2,这个反应是对流层中一个主要反应，它是大气中,NO,3,主要起源。,第22页,第22页,3,NO,2,与,NO,3,反应,NO,2,+NO,3,N,2,O,5,这是一个可逆反应。,第23页,第23页,(,三,)HONO,化学反应,亚硝酸在大气中发生光解反应速度快于其与,OH,反应。它和,OH,基反应生成水和二氧化氮。,1,OH,与,NO,作用：,OH+NOHONO,第24页,第24页,2,表面催化反应：,NO+NO,2,+H,2,O 2HONO,2NO,2,+H,2,O HONO+HNO,3,值得注意是，亚硝酸能够成为室内二次污染物，并且亚硝酸与仲胺反应生成致癌物亚硝基胺。,第25页,第25页,(,四,)HNO,3,化学反应,硝酸光解反应很慢，在大气中主要通过干沉降或湿沉降方式到达地表，由于硝酸溶解度很高，吸水能力强，不久形成酸雨。,第26页,第26页,四、大气污染,“,光化学烟雾,”,形成,光化学烟雾：是指含有氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物大气，在阳光中紫外线照射下反应所产生产物及反应物混合物。,第27页,第27页,形成光化学烟雾特性是：烟雾呈蓝色，含有强氧化性，刺激人眼睛，伤害植物叶子，能使橡胶开裂，大气能见度减少。,第28页,第28页,光化学烟雾形成条件：（,1,）地理条件：由于烟雾形成与,NO,2,光分解有直接关系，而光分解又必须有,290-430,波长辐射作用下才有也许。因此，纬度不小于,60,度地域，入射角较大，太阳辐射小，不容易发生光化学烟雾。,第29页,第29页,（,2,）季节：夏季发生光化学烟雾也许性比冬季大。一天中，中午前后光线最强，发生也许性较大。（,3,）污染源条件：以石油为原料工厂排气和汽车尾气是形成烟雾前提。,第30页,第30页,1,光化学反应,光化学烟雾形成时化学反应主要有三个过程,：（,1,）,O,3,生成；（,2,）碳氢化合物氧化；（,3,）过氧乙酰基硝酸酯系列（,PAN,）生成。,第31页,第31页,2,光化学烟雾形成,通过大量大气污染实测发觉，光化学烟雾形成，在某种程度上与交通流量随时间改变相关。,第32页,第32页,第四节 大气中污染物扩散,第33页,第33页,一、影响大气污染气象原因,大气扩散：由于大气中各种迁移转化过程造成大气污染物在时间上、空间上再分布现象。,影响大气扩散能力主要原因有两个，一是气象动力因子，如风、湍流；二是热力学因子，即温度层结等。,第34页,第34页,1风和湍流,普通把空气水平运动称为风。风有风向和风速。,作用：输送作用；冲淡稀释作用。,大气湍流：指气流在大气中无规则、三维小尺度运动。,作用：表现为气流速度和方向伴随时间和空间位置不同呈随机改变，并由此引发温度、湿度以及污染物质浓度等气象属性随机涨落。,第35页,第35页,依据形成大气湍流和影响它强度原因不同分为机械湍流和热力湍流。,由机械或者动力作用引发湍流叫机械湍流，它主要取决于风速分布和地面粗糙度。,因为大气垂直方向温度改变所引发湍流叫热力湍流，它主要由大气垂直稳定度引发。,大气污染物扩散，主要靠大气湍流作用。,第36页,第36页,2,温度层结,温度层结就是垂直方向温度梯度。温度层结决定了大气稳定度，影响大气湍流强弱。,（,1,）,气温垂直分布,第37页,第37页,近地面大气层中气温垂直分布普通有三种情况：,A,：气温随高度递减，这种情况普通出现在白天，风速不大时。,B,：气温随高度逆增，这种情况普通出现在少云、无风夜晚。,C,：气温基本不随高度改变，这种情况普通出现于多云或阴天，风速比较大情况。,第38页,第38页,气温随高度改变通常以气温垂直递减率,来表示。它是指垂直于地球表面方向上，每升高,100m,气温改变值,（,2,）,逆温,气温垂直递减率小于零时大气层温度分布出现温度逆增，简称为逆温。,第39页,第39页,逆温层下限称逆温高度，上下限温度差称为逆温强度。,依据逆温层发生原因可分为辐射逆温、湍流逆温、锋面逆温和地形逆温。,第40页,第40页,（,3,）,大气稳定度,大气稳定度指垂直方向上大气稳定程度。当一空气块受某种原因受到外力作用产生了上升或下降运动后，也许发生三种情况：稳定，不稳定和中性稳定,。,第41页,第41页,三种情况：,(1),当外力清除后，气块就减速并有返回本来高度趋势，称这种大气是稳定；,(2),当外力清除后，气块加速上升或下降，称这种大气是不稳定；,(3),当外力清除后，气块被外力推到那里就停到那里或作等速运动，称这种大气是中性。,第42页,第42页,干绝热递减率,d,:,干空气块或未饱和湿空气块在绝热条件下每升高单位高度,(,通常取用单位高度为,100m),所造成温度下降数值。,理论和实践都证实，对于一个干空气块或未饱和湿空气块在大气中绝热上升（下降）,100m,，气块气温下降（上升）,0.98.,第43页,第43页,当,-,d,0,时，,a,0,，气块加速运动，大气不稳定,;-,d,0,时，,a,0,，气块减速运动，大气稳定；当,=,d,时，,a,0,，大气是中性。,第44页,第44页,（,4,）,大气稳定度与大气污染,大气稳定度与大气污染有着密切关系。大气稳定度对污染物扩散影响有常见五种类型：翻卷型（波浪型）、锥型、扇型（平展型）、屋脊型（上扬型）、漫烟型（熏烟型）。,第45页,第45页,第46页,第46页,第47页,第47页,二、影响大气污染地理原因,1,、地形和地物影响：障碍物体积、形状、高下等影响风向风速改变。,2,、山沟风：谷风，反谷风。,第48页,第48页,3,、海陆风：海风，陆风,第49页,第49页,4,、都市热岛环流：都市热岛环流是由城乡温度差引起局地风。,三、影响大气污染其它原因,(,一,),污染物性质和成份,(,二,),污染源几何形状和排放方式,按污染源几何形状分类，可分为点源、线源、面源；按施放污染物连续时间分类，有瞬时源和连续源；按排放源高度分类可分为地面源、高架源等。,第50页,第50页,第51页,第51页,第52页,第52页,第53页,第53页,