鄂教版科学九下大气污染与温室效应相关.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,#,大气污染的综合防治措施,全面规划，合理布局,严格环境管理,技术措施研究与应用：,生产工艺改进与提高,综合利用,高烟囱、废气净化,经济策略,绿化造林,第一章 大气和大气污染,大气的组成,大气组成相对稳定,2,、对流层,对流层的高度,特点：温度垂直分布、对流交换强、温湿度分布,对流层的分层：常见的有边界层概念、逆温层等概念,边界层：又叫摩擦层、行星边界层，是受下垫面影响的空气层次，高度范,围,10002000m,，气象要素分布有明显的地域特点,3,、逆温与逆温层,概念、特点：,有多个逆温层存在，且存在具有时效性对流层逆温层对污染物的扩散具有重要影响，是环境监测、评价和保护重要区域,逆温及逆温现象、逆温对物质水平,/,垂直扩散的影响,逆温示意图,逆温层对污染物扩散的影响,描述大气状态的参量,1,、,温度,表示方法及换算,物体温度的确定,温度的水平分布、周期变化,温度的垂直分布、温度层结、温度廓线,2,、,湿度,3,、,大气环流与风,用风矢表示，由风向秆和风羽组成。,风向秆,:,指出风的业向，下图表示,8,个方位，另外还有,16,个方位的。,风羽,:,由,3,、,4,个短划和三角表示大风风力，垂直在风向杆末端右侧（北半球）,大气环流,大气环流是影响大气污染物扩散的重要因素,大气环流包括纬向环流和经向环流,我国及其大部分国家与人口集中在北温带，该地带上空盛行稳定的西风气流，称为西风带,由于大气环流的作用，大气污染具有了全球性,地转角速度与地转力,4,、,能见度,概念,分级：根据能见距离的不同，分为,10,级，见下表（表中视程为“白日视程”，单位,m,）,大气污染对气候与生态环境的影响,对气候的影响,以,CO,2,等气体的,“,温室效应,”,为例,另外，气溶胶对气候也有重要影响，如降低大气能见度、增加云雾量等,对生态环境的影响,对生态环境的影响主要表现为对生物原始生境的改变，及生物对生态环境改变的适应，包括：,原始生态环境破坏：,生物发生适应，不适应者被淘汰,原始生态环境毁灭：,原生物灭绝，但可能引入或创生新物种,原始生态环境灭绝（可逆）：,生物消失，但可恢复,原始生态环境灭绝（不可逆）：,生物消失且不可恢复,大气污染对人主要表现为呼吸道疾病，另外降低能见度导致紫外线强度城市比农村少,10,25%,，,城市佝偻发病率增加大气污染使植物生理机制受抑制，生长不良，抗病抗虫能力减弱，甚至死亡大气污染物能腐蚀物品，影响产品质量酸雨使河湖、土壤酸化、鱼类减少甚至灭绝，森林发育受影响,第二章 燃烧与大气污染,第一节 燃料性质,请仔细阅读教材,重点了解和掌握煤炭、石油、天然气，同种燃料产地不同，可能性质差异巨大,新能源：太阳能、水能、风能、生物能、核能等对环境保护的作用,太阳能发电及其悖论,水能风能、生物能（生物柴油、沼气等）实际上是广义的太阳能,燃料分类,按获得方法分,按物态分,天然燃料,人工燃料,固体燃料,木柴、煤等,木炭、焦炭等,液体燃料,石油,汽油、煤油、柴油、重油,气体燃料,天然气,高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气,部分燃料的元素组成及发热值,燃料名称,元素组成,%,平均密度,kg/m,3,低位发热值,C,H,2,S,O,2,N,2,灰 分,110,7,J/kg,（,kcal/kg,）,木柴,（水分,20%,）,泥 煤,褐 煤,烟 煤,无烟煤,半 焦,焦 炭,油页岩,燃料油,煤低温干馏重油,49,49,60,80,80,76,88,15,85,86,6,5,5,4,1,3,25,12.5,11.5,1,2,1,2,1,1,1,1,43,28,20,7,1,1,7,1,1,1,2,1,1,1,0.2,0.2,1,15,12,7,16,20,10,72,0.3,0.3,400,250,650,860,1000,400,500,1400,970,1000,0.6272,1.4636,1.2545,2.0908,1.2545,2.5090,3.3453,1.6726,2.9271,2.0908,2.9271,2.5090,2.9271,0.5436,1.0454,3.9307,4.098,3.7634,3.9307,（,燃烧的本质：高温条件下剧烈的化学反应,燃料组成对燃烧的影响,碳：可燃元素。,1 kg,纯碳完全燃烧时，放出,32860 kJ,的热量。,不完全燃烧生成,CO,时，放出,9268kJ,的热量。,无烟煤含碳量约,90%98%,，一般煤的含碳量约,50%95%,。,氢：是燃料中发热量最高的元素。,煤中氢的含量为,2%10%,1 kg,氢完全燃烧时能放出,120500 kJ,的热量。,燃料组成对燃烧的影响,氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量,氮：燃料中含氮量很少，一般为,0.5%1.5%,硫：以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为,SO,2,和,SO,3,，其中,SO,2,占,95%,以上。,燃料组成对燃烧的影响,水分：,煤中水分由表面（外部）水分和吸附（内部）水分组成。,外部水分可以靠自然干燥除去。,内部水分要放在干燥箱中加热到,102105,C,，保持,2h,后才能除掉。,灰分：是燃料中不可燃矿物质。,面条可燃,煤的分类和组成,煤的基本分类,褐煤：热值为,30004000kcal/kg,最低品位的煤，形成年代最短,挥发分大于,40%,，适于烧锅炉、气化,烟煤：热值为,42007500kcal/kg,形成年代较褐煤长，碳含量,75%90,，成焦性较强,挥发分在,10%40%,之间，适于炼焦、气化、动力燃料,无烟煤：热值为,42007500kcal/kg,煤化时间最长含碳量最高（高于,93,），成焦性差,挥发分小于,10%,，适于民用、冶金、建材、气化,煤的分类和组成,煤的成分分析,工业分析（,proximate analysis,）,测定煤中水分、挥发分、固定碳和灰分。估测碳含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。,元素分析（,ultimate analysis,）,用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。,煤的分类和组成,煤中硫的形态,煤的分类和组成,煤的成分的表示方法,要确切说明煤的成分，必须同时指明百分比的基准，常用的基准有以下四种,：,收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分,空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为,100%,的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分,煤的分类和组成,干燥基：以去掉全部水分的燃料作为,100%,的成分，干燥基更能反映出灰分的多少,干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为,100%,的成分,煤的分类和组成,煤的成分的表示方法及其组成的相互关系,第二节 大气污染的主要产生过程：燃烧,1.,燃烧过程及燃烧产物,燃烧过程是可燃物的快速氧化过程（放热反应）,完全燃烧的产物：,CO,2,、,H,2,O,不完全燃烧的产物,：,CO,2,、,H,2,O&CO,、黑烟及其他部分氧化产物,如果燃料中含有,S,和,N,，则会生成,SO,2,和,NO,空气中的部分,N,可能被氧化成,NO,热力型,NO,x,2.,燃烧过程产生的污染物,燃烧可能释放的污染物：,CO,2,、,CO,、,SO,x,、,NO,x,、,CH,烟、飞灰、金属及其氧化物等,温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响（见后图）,燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响,3.,燃烧产物与温度的关系,也就是污染物,4.,燃烧条件,影响完全燃烧的条件：,空气条件,充足的空气。过小，气量不足；过大，温度不能保证。,温度条件,达到着火点,时间条件,燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间,湍流混合,燃料与空气的混合条件,链式反应,释放的热量足够维持燃烧,适当的控制这些因素：空气与燃料之比、温度时间和湍流度，是在大气污染物排放量最低条件下实现有效燃烧所必须的，评价燃烧过程和燃烧设备时，必须认真地考虑这些因素。,通常把温度、时间和湍流称为燃烧过程的三“,T”,用风机灭火,空气条件,燃料燃烧时必须保证供应与燃料燃烧相适应的空气量,空气供应不足，燃烧就不完全,空气量过大，会降低炉温，增加锅炉排烟损失,因此，有必要按燃烧不同阶段供给相适应的空气量,温度条件,着火温度：在氧存在下可燃质开始燃烧所必须达到的最低温度。各种燃料都具有自己特征的着火温度，按固体燃料、液体燃料、气体燃料的顺序亡升。,为什么燃气和油料更容易着火，甚至爆炸？,燃料只有达到着火温度才能与氧化合而燃烧,常见燃料的着火温度见教材,燃烧的维持：燃烧过程的放热速率高于向周围的散热速率，从而维持较高的温度,为什么燃气和油料更容易着火,时间条件,燃料在高温区的停留时间应不短于燃料燃烧所需要的时间,停留时间由燃烧室的大小、形状和燃料燃烧速度（即温度）共同决定,燃料与空气的混合条件,燃料和空气的充分混合可加快燃烧过程，混合程度则取决于空气的湍流度,混合不充分，将导致不完全燃烷,对于气相的燃烧，湍流可加速液体燃料的蒸发,对于固体燃料，湍流有助于破坏燃烧产物在燃料颗粒表面形成的边界层，从而提高表面反应的氧利用率并使燃烧过程加速,5,、燃料燃烧的理论空气量,燃料燃烧所需要的氧一般从空气中获得,单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量称为理论空气量,理论空气量由燃料的组成决定可根据燃烧方程式计算求得,按化学反应的需氧量而供给的空气量。,液体燃料完全燃烧时所需的理论空气量,C+O,2,CO,燃烧,1kg,碳需用氧,=2.67 kg H,2,+O,2,H,2,O,燃烧,1kg,氢需用氧,=8 kg S+O,2,SO,2,燃烧,1kg,硫需用氧,=1 kg,理论空气量的计算,空气其他成分与氧气的比：氧,21,，其他,79,空气过剩系数,燃料完全燃烧所需实际空气量取决于理论空气量和“三,T”,条件,实际燃烧中的“三,T”,条件不可能达到理想程度，为使燃料完全燃烧必须供给过量空气,般把超过理论空气量多供给的空气量称为过剩空气量,实际空气量与理论空气量之比即为,空气过剩系数,过剩空气系数一般在,1.051.25,之间,取决于以下几个方面：,1.,燃料情况，烧煤、烧气还是烧油,2.,通风情况，自然通风还是强制通风,3.,炉内气氛，是正压还是负压,通过仪表可直接测定过剩空气系数，一般是通过测定烟气中的含氧（氧气、一氧化碳）量,炼油工程师手册,P505,过剩空气系数 燃 油 燃气燃烧器类型自然通风,1.25 1.20,强制送风,1.20 1.15,空燃比,空燃比：单位质量燃料,燃烧,所需要的空气质量,空燃比可由燃烧方程式直接求得,汽油理论空燃比约为,14.7,例甲烷在理论空气量下的完全燃烧的空燃比计算为：,不一定完全燃烧,6,、燃烧产生的污染物,（回顾）,7,、热化学关系式,发热量,燃料的发热量：单位燃料完全燃烧，在状态相同条件下，初始反应物与反应终产物之间的热量变化,(,通常为,298K,和,1atm),单位：,kJ,kg,或,kJ,m,3,高位发热量,包括燃料燃烧生成物中,水蒸汽的汽化潜热,低位发热量是指燃烧产物中的水蒸汽仍以气态存在时完全燃烧所释放的热量,一般燃烧设备小的排烟温度均远远超过水蒸汽凝结温度，因此大部按低位发热量计算燃料发热量,气体燃料的发热值,1,标准立方米燃料完全燃烧时所放出的热量，单位,kJ/nm,3,。,高发热值：,低发热值：,燃料发热,量,计算,燃料油发热值,1,公斤燃料完全燃烧时所放出的热量，单位,kJ/kg,。,1),根据燃料油元素组成（质量百分数）计算,:,高发热值：,低发热值：,(2),根据燃料油的相对密度计算,:,燃料设备的热损失,主要包括：,排烟热损失,不完全燃烧热损失,炉体散热损失,第三节,排污量的计算,1,、烟气体积计算,理论烟气体积：,理论空气量下的烟气体积,烟气体积和密度的校正：,根据气体方程将烟气换算为标气,过剩空气校正：,因为一般存在过剩空气，所以实际烟气应为理论烟气体积与过剩空气量之和。可用奥氏分析仪测定烟气成分与过剩系数。,2,、排污量的计算与估算,可根据燃烧方程计算排污量，参考教材。,估算：物料衡算法（见例）,产品估算法,经验估算法,估测估算法,重油：,C 88.3%,；,S 1.6%,；,H,2,O 0.5%,；灰分,0.10%,，确定理论空气量、产物量,1kg,重油中,第四节,主要污染物,1,、含硫化合物,大气中的含硫化合物有,SO,2,、,H,2,S,、,H,2,SO,4,以及各种硫酸盐。,硫是地壳中含量相当丰富的一种元素，几乎所有的燃料都含有硫，各种金属矿也多为硫化矿，因此在发电、取暖、冶金、化工等过程中，都会有大量的含硫方气或硫化物颗粒排入大气中，其中最主要的就是,SO,2,、,H,2,S,。,进入大气中的,SO,2,在潮湿的情况下很快就会被氧化为,SO,3,。,SO,2,的来源一是工业，另一就是自燃，包括,S,和,H,2,S,的自燃、煤的自燃等。,H2,S,的人工来源量较小，只有自然界排放量的,2%,左右。进入大气后，一般认为,H,2,S,的归宿是被氧化为,SO,2,。,SO,2,的危害：酸雨、呼吸道感染等,酸雨的分布,世界最严重的三大酸雨区是西北欧、北美和中国,1983,年世界降水,pH,年均值分布,一、欧洲,北欧瑞典和挪威酸雨比较突出，在,70,年代，降水,pH,值已经低至,4.04.5,。英国则是欧洲,SO,2,和,NO,x,排放量最大的国家之一，酸雨也比较严重。根据有关的资料分析，欧洲,SO,2,排放量分布与,SO,4,2-,含量分布趋势十分相似，高值区出现在欧洲主要工业区，东自东德工业区和西德鲁尔，向西延伸到法国东北部、比利时荷兰南部，过英伦海峡，延伸到英国大的工业区。由此可见，酸雨形成与工业区排放的,SO,2,之间有密切关系。,二、北美,北美降水中,pH,值以美国和加拿大最低，为,4.04.5,，最低值出现过,3.2,。美国酸雨始于,50,年代初期，由于美国很早就在发电站和大企业采用,200300m,高烟囱排放,SO,2,，令,SO,2,等污染物大量被扩散到远离排放口的地区，这使与其相邻的加拿大深受其害。加拿大境内的不少酸雨，污染源竟远在美国。美国的酸雨自西向东逐渐加重。,80,年代开始，美国采取一系列措施控制,SO,2,和,NO,x,排放量，使整个美国降水,pH,没有继续降低。,pH,值分布,硫酸盐沉降量,硝酸盐沉降量,总氮沉降量,中国 酸雨,我国的能源结构以燃煤为主，酸雨多属于硫酸型,中国自,70,年代开始对酸雨进行监测,中国酸雨大部份分布在长江以南，其中四川、贵州、湖南、广西、广东、江西、安徽、江苏、浙江等附近酸雨频率在,40%,以上，西自四川峨眉山、重庆、金佛山、贵州遵义、广西柳州、湖南洪江和长沙，向东直至安徽徽州，形成一条突出的酸雨带，酸雨频率均在,80%,以上,我国酸雨一直呈发展趋势，已经形成华中、西南、华南和华东四大酸雨区。目前，中国已成为仅次于欧洲和北美的世界第三个主要酸雨区。,中国酸雨频率分布示意图（,1983,年）,酸雨腐蚀后的森林,酸雨腐蚀的雕塑,2,、,NO,x,NO,x,中重要的污染物有,NO,和,NO,2,。,NO,和,NO,2,在世界各地的浓度因地理位置不同而有很大的不同，其主要来源是燃料燃烧、汽车和工业排废。,NO,是在高温燃烧条件下（如汽车的发动机）产生的，产生率与温度呈正相关,NO,x,是光化学反应和光化学污染的物质,NO,与血红蛋白亲和力强，类似,CO2,的作用；,NO,2,对心、肺、肾及造血组织都有影响,对植物的影响,使植物矮化，生长瘦小，座果率和产量降低,用,0.5ppm,的,NO,2,处理的蚕豆和番茄，持续,10,22,天，植物鲜重和干重降低,25,3,、,CO,x,CO,和,CO,2,是低层大气的主要污染物，主要来源是燃料燃烧，工业、交通业是主要的来源。,CO,和,CO,2,的危害很不相同。,CO,是无色、剧毒、比空气稍轻的气体（是洛阳大火致死人员主要因素），也参与光化学反应。,CO,2,的污染作用主体现在生态环境上，是温室气体最重要成分,4,、氟化物,氟的化学性质活泼，自然界含量丰富，所以氟的污染也十分普遍。如土壤中含有大量氟，经加热（如砖瓦玻璃的烧制等）在高温下会有含氟废气排放。,工业排放的氟化物以,HF,的数量为最大。主要的氟污染源为电解铝厂、钢铁厂、磷肥厂以及砖瓦玻璃业等。,氟化物的危害：对哺乳动物，主要影响,Ca,的代谢，导致骨骼和牙齿出现畸形；其他主要影响蚕桑生产。,氟斑牙 氟骨症,氟化物对植物的影响,氟化物对葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、磷酸（酯）酶和半胱氨酸脱巯基酶等均具有抑制作用，从而使植物的磷代谢受到破坏。钙对植物细胞保持一定的形态，以及维持生物膜的透性，都具有密切关系。氟化物侵入植物体后，能与钙结合生成氟化钙，从而破坏了钙的功能，导致植物钙营养障碍，使细胞外渗性变大，内容物容易渗出，生长点、新叶、顶芽易发生溃烂，生长点枯死,叶片出现伤害症状时，光合作用速率下降，下降速率与伤害面积成正比。氟化物影响植物的光合作用，与对叶绿素的破坏及影响色素的合成有关，氟化物可能与叶绿素中的镁结合，而使叶绿素受到破坏。氟化物也可能对色素合成的早期阶段产生影响，阻碍了叶绿素的合成。氟化物还能抑制希尔反应，使光合作用强度降低低浓度氟化物对植物的呼吸作用有促进作用，这种促进作用一般发生在可见伤害之前；高浓度氟化物对一些植物的呼吸作用有促进作用，对另一些植物的呼吸作用则有抑制作用,5,碳氢化合物,主要是各种烃。其主要来源是石化工业和以石油作为动力的行业,烃的危害因烃的种类不同而有很大的不同：气态烃（,CH,4,、,C,2,H,2,）对人的健康状况目前还不构成危害，但,C,2,H,2,对农作物属于剧毒；醛类对人存在刺激作用；某些多环芳烃则是强致癌物质,甲醛是重要的室内污染物。有人认为，大气污染正由煤烟污染、光化学污染转化为室内污染,6,光化学氧化剂,不属于单独种类的污染物，而是多种强氧化污染物的综合,光化学氧化剂指空气中氧化性能高的那些化合物，主要有,O,3,、,PAN,、,NO,X,、各种活性基团等。,PAN,对植物的影响,光合作用受到抑制，碳水化合物及纤维素的合成受到影响,光合作用受到抑制与叶绿素被破坏及某些含,SH,基的酶被抑制有关。纤维素的合成受到抑制，也是由于有关的一些酶类受到抑制的结果,PAN,对植物生长发育的影响，主要是促进植株的老化和早衰,不同植物、不同叶龄对,PAN,的敏感程度不同,多数植物的幼叶易于受害，中龄叶和老叶不易受害,有的植物中龄叶易于受害，幼龄叶和老叶不易受害,就植株年龄而论，幼小的、处于生长迅速阶段的植株比较老的植株易于受害。,污染的城市,广州,2007,伦敦,1943,第五节,API,指数,空气污染指数,(API),是一种反映和评价空气质量的方法，就是将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式、并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果简明直观，使用方便，有利于公众了解空气环境质量的优劣。,空气污染指数是根据环境空气质量标准和污染物对人体健康和生态环境的影响来确定的。由于环境空气质量取决于各种污染物中危害最大的污染物的污染程度，因此,API,的计算与报告方法是：用分段线性函数表征污染指数与各项污染物浓度的关系，光用内插法计算各污染物的分指数,In,，取各污染物分指数中最大者代表该区域或城市的污染指数。该指数所对应的污染物即为该区域或城市的首要污染物。当污染指数,API,值小于,50,寸，不报告首要污染物。,目前计入环境空气污染指数的污染物有：,SO,2,NO,2,可吸入颗粒物,(PM,10,),CO,O,3,我国目前采用的环境空气污染指数,(API),分为五级（见下表）,空气污染指数范围及相应的空气质量类别,空气污染指数,API,空气质量,状况,对健康的影响,建议采取的措施,0,50,优,可正常活动,51,100,良,101,150,轻微污染,易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状,心脏病和呼吸系统疾病患者应减少体力消耗和户外活动,151200,轻度污染,201,250,中度污染,心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群中普遍出现症状,老年人和心脏病、肺病患者应在停留在室内，并减少体力活动,251300,中度重污染,300,重污染,健康人运动耐受力降低，有明显强烈症状，提前出现某些疾病,老年人和病人应当留在室内，避免体力消耗，一般人群应避免户外活动,空气污染指数对应的污染物浓度限值,污染指数,污染物浓度（毫克,/,立方米）,API,SO,2,（日均值）,NO,2,（日均值）,PM,10,（日均值）,CO,（小时均值）,O,3,（小时均值）,50,0.050,0.080,0.050,5,0.120,100,0.150,0.120,0.150,10,0.200,200,0.800,0.280,0.350,60,0.400,300,1.600,0.565,0.420,90,0.800,400,2.100,0.750,0.500,120,1.000,500,2.620,0.940,0.600,150,1.200,基本计算式,设,I,为某污染物的污染指数，,C,为该污染物的浓度。则：,API,的计算步骤,a,求某污染物每一测点的日均值,b,求该区域范围内某一污染物的日均值,c,将各污染物的市日均值分别代入,API,基本计算式所得值，便是每项污染物的,API,分指数,d,选取,API,分指数最大值为全市,API,各种污染物的污染分指数都计算出以后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数,API,，则该项污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物,污染指数,污染物浓度（毫克,/,立方米）,API,SO,2,（日均值）,NO,2,（日均值）,PM,10,（日均值）,CO,（小时均值）,O,3,（小时均值）,200,0.800,0.280,0.350,60,0.400,300,1.600,0.565,0.420,90,0.800,例：,SO2=0.9,NO3=0.30,PM10=0.40,CO=60,O3=0.4,各组分,API,值：,API(SO2)=,200,+(0.9-0.8)/(1.6-0.8)100=213,API(NO3)=,200,+(0.3-0.28)/(0.565-0.28)100=207,AIP(PM10)=,200,+(0.4-0.35)/(0.42-0.35)100=271,API(CO)=,200,API(O3)=,200,API=MAX(213,207,271,200,200)=271,主要污染物：,PM10,第六节,大气化学,一、无机物的反应,1 N,化物,N,2,O,的氧化,大气中，,N,2,O,主要是由土壤中的硝态氮、亚硝态氮在厌氧作用下经微生物作用发生硝化反应而产生。,N,2,O,的危害在于进入平流层后所发生的光化学反应对臭氧层的破坏，反应式：,N,2,O+O,3,=2NO+O,2,NO,的氧化,NO,较不活泼，特别是不吸收光，不会发生光化学反应大气中,NO,氧化的途径主要有两条：,氧化为,NO,2,氧化为,HONO,反应式：,氧化为,NO,2,：,NO+O,3,=NO,2,+O,2,氧化为,HONO,：,NO+OH.=HONO,（这一反应发生率低，处于不重要地位）,另外还有一些反应过程，如：,NO+NO,2,+H,2,O=2HONO,NO+HO,2,。,=HNO,3,NO,2,的转化,NO,2,较,NO,活泼，且强烈吸收短波光，是光化学反应的关键污染物,大气中,NO,2,的消除途径主要有两条：,a,、,NO,2,转化为,HNO,3,，反应式：,NO,2,+OH,。,OHNO,2,b,、,NO,2,转化为过氧乙酰硝酸脂（,PAN,）和过氧硝酸,过氧硝酸性质极不稳定，分解迅速，不是主要反应产物,反应式：,PAN,是重要的二次污染源，对人和动物都具有较强的毒性过氧乙酰硝酸脂（,PAN,）反应式：,NH,3,的转化,由于,NH,3,呈碱性，而大气中较多的污染物成分为酸性，所以一般情况下,NH,3,并不构成严重的大气污染。并且由于,NH,3,也属于,N,肥，植物有较强的吸收能力，所以对植物而言容许浓度较高，对人而言，由于,NH,3,具有刺激性气味，所以危害较大,主要转化途径：,植物吸收和吸附,与酸中和,被氧化,2 SO,2,的反应,SO,2,只有在吸收小于,218,纳米的光后才能光解，所以,SO,2,吸光后的光化学反应是生成激发态的,SO,2,分子,低层大气中，光照射时,SO,2,氧化为,SO,3,的量很缓慢，而一旦生成,SO,3,则迅速与水反应生成硫酸，所以一般情况下，大气中的,SO,3,浓度很低,如果大气中同时存在氮氧化合物、碳氢化合物，则,SO,2,氧化为,SO,3,的速度将大大提高。弄清它们之间的反应机制是目前大气污染化学研究的一个重要课题。,SO,2,在大气中光化学氧化,SO,2,在,294,和,384,纳米处存在两个吸收带,在,384,的弱吸收带，,SO,2,转变为第一激发态，即三重态,3,SO,2,，能量较低,较稳定,在,294,吸收带转变为第二激发态，即一重态,1,SO,2,，能量较高，不稳定，进一步反应中或转化为基态,SO,2,，或转化成三重态,3,SO,2,反应终产物是硫酸盐,有,NOx,和烃类作用的,SO,2,光化学反应,在这一体系中，,SO,2,可能有很多的途径氧化为,SO,3,，如,二、有机物反应,1,烃类的反应,A,原子氧和烃类的反应,所有的烃类与原子氧反应均可能生成激发态的自由基，并促使反应进一步进行，直到达到某一平衡或物质耗尽,如：烷烃,RH+OR,。,+OH,。,B OH,。,与烃类的反应,OH,。,不稳定，氧化性强，与烃类的反应比原子,O,还快，是光化学污染反应中的重要角色,与烃类的反应通式：,RH+OH,。,=R,。,+H,2,O,反应过程中有自由基继续产生，可进一步推动反应进行,2,、氧碳氢化合物的氧化反应,A,光解反应,如,370,纳米光照射下醛的分解反应：,B,与原子氧的反应,如醛的反应：,反应生成一个酰基自由基和一个羧基自由基,C,与,OH,自由基的反应,OH,自由基从醛上脱除一个,H,，生成一分子水，醛转变为酰基自由基，这是把醛从空气中去除的一个重要途径,反应式：,三、光化学反应,不同原子对不同波长的太阳光具有选择吸收性，这与原子结构有关,原子吸收了一定波长的辐射后就变成了激发态，从而为进一步反应创造了条件,处于激发态的分子或原子一般都很不稳定，通常有四种情况发生：本身分解、与另外的分子反应、把所吸收的辐射再放出去而回到基态、碰撞失活,有太阳光参与的反应即为广义的光化学反应,一般地，光化学反应更多地指造成污染的事件的光化学过程,近地层大气污染物主要光化学反应,NO,2,的光化学反应,这是近地层中最重要的光吸收反应，吸收,420,纳米以内的光时,NO,2,出现解离，产生激发态的原子,O,反应式：,臭氧层破坏将导致近地层短波辐射增加，上述反应有加强趋势，更易导致光化学污染,醛和酮的光化学反应,SO,2,的光化学反应,SO,2,吸收光后会变成三重态（第一激发态）、单重态（第二激发态）的,SO,2,，并产生进一步的反应,反应式,光化学烟雾与光化学污染,光化学烟雾是对污染大气的某一类特殊混合物的称呼,光化学烟雾是氮氧化合物和碳氢化合物在太阳光下发生一系列化学反应而形成的,主要成分是,O,3,、,PAN,、,NO,2,和醛类。,1 NO,2,的光解是产生光化学烟雾的起始反应,光化学反应发生的首要条件是必须有能吸收太阳光、发生初始反应的物质的存在，其次是要有吸收太阳光发生反应从而引发整个光化学反应进行的反应过程,低层大气的吸光物质最重要的是,NO,2,，只要是小于,420,纳米的光就可发生光解反应，吸收能力比其它痕量气体高几个数量级,反应式：,太阳高度角为,40,时,1.4,分钟,NO,2,就可有一半被光解，所生成的原子氧可同,O,2,相结合而生成,O,3,，从而与其它物质发生一系列的反应,2 NO,向,NO,2,的转化是产生光化学烟雾的关键反应,低层大气中,NO,2,含量很少，各种过程所排放出的,NO,又不吸收光从而发生光反应,因此，关键反应是,NO,向,NO,2,的转化，只有,NO,源源不断地向,NO,2,转化，使,NO,2,有了来源，从而产生原子氧的来源，使臭氧源源不断地生成，继续与烃及其它的污染物相反应，进而推动链式反应进行下去，逐步消耗大气中的烃等污染物，形成光化学烟雾,NO,向,NO,2,转化的途径很多：一：通过热化学反应氧化成,NO,2,二：,O,3,将,NO,氧化成,NO,2,三：一些自由基和,NO,反应而被氧化为,NO,2,重要的反应有：,ROO,。,+NONO,2,+RO O,3,+NONO,2,+O,2,3,碳氢化合物是产生光化学烟雾的主要成分,碳氢化合物的存在，不但增加了光化学反应的复杂性，而且大大增加了光化学反应的速度,碳氢化合物参与光化学反应的途径有两种：,a,碳氢化合物在光作用下，通过光解形成自由基,B,碳氢化合物在活泼的化学引发物作用下，发生连锁反应,两种反应中的后一种是重要的，反应机理是在自由基作用下打开,H,键使之脱,H,4,臭氧和,PAN,产生是光化学烟雾形成的标志,这二者不但是光化学反应的重要产物和污染物，且它们在大气中的含量随光化学反应的激烈程度而灵敏地变化,臭氧在低层的平均浓度为,25ppb,由于城市的污染,这一浓度可高达正常值的,10,倍以上,