第二章。
主要内容。大气的组成和结构。
大气中主要污染物及其**。
大气污染物的迁移转化。
典型大气污染现象的产生、危害与防治对策。
第一节大气环境化学基础知识。
地球上的大气是自然环境的组成部分。人类一刻也离不开大气，没有大气就没有地球上的生命，就没有生机勃勃的世界。大气又是人类极其重要的自然资源。
在环境保护中，对室内或某个特定场所或区域（如教室、车间等），供人和动植物生存的气体称为“空气”。
而以大区域或全球性的气流为研究对象时，则采用“大气”一词。
总之：空气和大气均指围绕地球周围的气体。
一、大气的组成。
大气总质量约为5.3×1018㎏，相当于地球质量的1 ×106倍，其质量的99.9﹪集中在50km以下范围内（大气厚度为从地表到1000~3000km的高度）。
按体积比含量大小可分为：
主要成分：n2 （78.08%）、o2（20.95%）、ar（0.93%）（三者约占大气总体积的99.96%）
微量成分（次要成分）： 水汽、co2、 ch4、 he、ne、kr
痕量成分：h2 、co、so2、nh3、no2、o3 、xe等。
按成分的可变性可分为：
稳定组分： n2 、o2、 ar、he、ne、kr、xe
可变组分：h2o、co2 、ch4、 o3
不定组分：尘埃、硫氧化物、氮氧化物、有机物等。
是造成大气污染的主要物质。
二、大气层结构。
气象要素（气压、气温、大气密度、化学组成等）的垂直分布情况叫做大气层结构。根据大气温度随高度垂直变化情况将大气层分为五层，分别为对流层、平流层、中间层、热层、逸散层。
a、对流层：大气层最低的一层，平均厚度12km,赤道附近为16~18km，两极8-9km，中纬度地区为10~12km.云雨主要发生层，夏季厚，冬季薄。
主要成分：n2、o2、h2o、co2、ar
特点：1）空气密度大，含有全部大气质量3／4的大气和几乎所有的水气。
2）气温随高度升高而降低(低纬度地区对流层顶的气温约- 83℃，高纬度地区对流层顶的气温约-53℃)。约每升高100m，温度降低0.6℃ -下热上冷。
3）垂直方向上发生对流运动，使得对流层上下空气发生交换。--有利于污染物稀释扩散。
4）天气复杂多变。对流层水汽、尘埃较多，雨、雪、云、雾、雹、霜等主要天气现象发生在这一层。--主要大气污染现象发生在此层。
b、平流层：对流层顶以上距地面约在50 ㎞之间，主要成分o3 、o2 、n2 、he、ne、 kr、xe、h2 。特点：
1）在25km以下的低层，随高度增加气温保持不变，为等温。
层。从25km开始，气温随高度的增加而升高，到平流层。
顶，温度可接近273.15k，--上热下冷，逆温层（大气
温度随高度增加而升高的现象）
2）在10-35km的范围内存在厚度约20km的臭氧层，其含量在。
20-25km处达到最大。臭氧层可强烈吸收太阳紫外辐射。
3）空气垂直对流运动很小，只能随地球自转而产生平流运。
动，所以该层内气体非常稳定，进入该层的污染物形成。
一薄层遍布全球，且停留时间长。
4）空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，没有天气现。
象，透明度极高，飞机多在该层底部飞行。
c、中间层 （平流层顶～80km)，主要成分：n2、o2为主，几乎没有o3.
特点：（1） 空气更稀薄。
（2）无水分。
（3）由于臭氧层的消失，又没有其他能吸收射线的物质，故温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低，可
降到190.15~160.15k,空气垂直对流运动相当强烈，
上冷下热。d、热层（暖层）： 从80km到约800km的地方，主要成分：下层为氮气，上层为氧、氦等气体的原子状态。
特点：1）大气更为稀薄，大气质量仅占总质量的0.5﹪;
2）能够吸收太阳紫外线和宇宙射线的能量，波长小于150nm的紫外线几乎全部被吸收，温度。
随高度增加而迅速增高，顶部温度可达1000k；
3）在太阳紫外线和宇宙射线作用下，该层空气处。
于高度电离状态，因此也称为电离层，越望上。
原子态越多，可以反射无线电波，对远距离通
讯有重要作用。
e、逸散层。
1）800km以上高空，关于该层的上界到哪还没。
有一致的看法。
2）空气稀薄，密度几乎与太空相同，故又常称。
为外大气层。
3）空气分子受地球引力极小，所以气体及其微。
粒可以不断从该层逃逸出去。
4）该层的温度随高度增加而略有增加。
三、大气温度层结
—静大气的温度在垂直方向上的分布。
1. 气温垂直递减率：
单位高度（通常为100m）
气温变化的负值。
r=dt/dz
气温随高度增加而降低， r＞0，称为递减层结；如对流层、中间层；
=0.6k/100m，每升高100m，气。
温降低0.6k(℃)
等温层， r=0；
气温随高度增加而增加， r＜0，称为递增层结；如平流层上层、热层，也称为逆温层。
2.辐射逆温层。
指地面由于向空中进行长波辐射而冷却，进而造成地面附近大气的温度随着高度的增加而升高的现象。
辐射逆温层形成的原理。
太阳向地面辐射主要是短波辐射，地面吸收了短波辐射而升温，同时向空中辐射长波辐射，而大气吸收短波辐射的能力弱，吸收长波辐射的能力强，因而近地面的大气受地表的影响最大。
地面温度升高，近地层空气温度自下而上升高；
地面温度降低，近地层空气温度自下而上降低。
在夜晚，地面不再接受太阳辐射能量，同时地面因强烈的有效辐射而。
很快冷却，近地面气层冷却最为强烈，较高的气层冷却较慢，下冷上热，形。
成了自地面开始逐渐向上发展的逆温层，即辐射逆温层。
主要发生在对流层，距地面100-150米的高度内；平静而晴朗的夜间；有风、云都能减弱逆温，若风速超过2~3m/s，辐射逆温就不易形成。
特点：空气对流运动弱，不利于污染物扩散，使污染物滞留在局地，造成局地大气污染物的聚集。
四、 大气稳定度。
大气稳定度：是指大气中某一高度上的气块在垂直方向上相对稳定的程度。它与风速及空气温度随高度的变化有关。
在大气中取一个微小容积的气块，称空气微团，简称气块。
当气块由于某种原因受到外力的作用时，会产生上升或下降。
的垂直位移，当外力消失后，会发生三种情况：
稳定：气团离开原来位置后有回归的趋势；
不稳定：气团离开原来位置后有继续离开的趋势；
中性：气团被外力推到**就停到**或等速运动；
大气科学中将大气稳定度细化为六类。
气块在大气中稳定度与大气垂直递减率和干绝热垂直递减率。
两者有关。干绝热垂直递减率(rd)
研究对象：气块。
绝热过程：状态变化过程中，气块与周围环境间没有发生热量交换。
干过程：固定质量的气块所经历的不发生水相变化的过程。没有液态水或固态水的出现。
干气块在绝热上升过程中，高压区→低压，膨胀降温，温度降低；相反，在绝热下降。
过程中，压缩升温，温度升高。
是可逆的绝热过程。
干绝热垂直递减率：气块在干绝热过程中其。
温度随高度的变化。
根据理论推导 ：гd =0.98℃/100 ≈1℃/100m гd基本为一不变常数。
根据大气垂直递减率（r）和干绝热递减率（rd）的对比关系，
可以确定大气稳定度。
稳定：气团离开原来位置后有回归的趋势（r 不稳定：气团离开原来位置后有继续离开的趋势（r>rd）
中性：气团被外力推到**就停到**或等速运动（r=rd）
一般认为，当污染源排放的污染物刚进入大气环境的时候，当污染气团作垂直升降运动时，近似为一个干绝热过程。
解释：当r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。（不稳定）
当r=rd时，气团内部温度和外界大气温度始终保持相同，气团被推倒那里就。
停在那里。由于上述，可见大气的垂直温度递减率越大，则大气就越不稳定，r与rd的关系可表示为：
一般大气层越稳定，则越不利于污染物的扩散。
而逆温则使大气的温度变化逆转，随着高度升高，温度也升高（r<0），这将会使大气的状态更为稳定，更加明显地不利于污染物的扩散，所以逆温成为大气污染气象学中的重要研究内容。
五、影响大气污染物迁移的因素。
1、气象动力因子的影响。
（1）风：气压在水平方向的差异而引起水平方向的空气运
动。高压区低压区；
风对污染物扩散的作用： 整体的输送作用、污染物的稀释作用。
风的两个基本特征：风速和风向。
风速：单位时间内空气在水平方向移动的距离（m/s），一般风速是地面以上10m处风速仪观测得到的平均值。
由于地表摩擦作用，越近地面，风速越低；高度越高，风速越大，单位时间内污染物被输送的距离越远。
对污染物的稀释程度主要取决于风速，风速大小直接决定了某一地区污染物的扩散和稀释的状况，一般情况下，污染物在大气中的浓度与污染物的总排放量成正比，与平均风速成反比。
污染物浓度∝污染物总排放量/平均风速。
风向：影响污染物扩散的方向。
2)大气湍流。
流体的运动形态。
大气湍流：风速有大小，具有时强时弱的阵发性，并在主导风向上会出现上下左右无规则的阵发性搅动（如漩涡），大气以不同的尺度做无规则运动的流体状态。是大气的一种重要的运动形式。
湍流的作用：不断将新鲜空气卷入污染烟气中，或将烟气卷入污染空气中，使污染物分散稀释。
2)大气湍流。
流体的运动形态。
大气湍流：风速有大小，具有时强时弱的阵发性，并在主导风向上会出现上下左右无规则的阵发性搅动（如漩涡），大气以不同的尺度做无规则运动的流体状态。是大气的一种重要的运动形式。
第二章大气环境化学
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环境化学第二章作业
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第六章大气环境规划
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