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第二章大气环境化学
第一节大气中污染物的迁移
空气作用:
①空气是生命的支柱,它为人类及动物提供呼吸所需要的氧气。
②一般成年人每天需要吸入13公斤(10立方米)的空气。
③为植物的光合作用提供二氧化碳,合成碳水化合物,提供人类和动物的食物。
④大气中的氮通过不同形式的固氮作用以及一系列复杂的生物化学反应,转变为生命不可缺少的氨基酸。
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⑤大气在以太阳为能源的庞大的蒸馏室中起冷凝器的作用,形成降雨,从而把水从海洋输送到陆地,为陆地生物提供了必要的生活条件。
⑥大气还吸收来自外层空间的宇宙射线和来自太阳的大部分电磁辐射,滤掉了被长小于290纳米的紫外辐射,使地球上的生物兔受其伤害。
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酸雨、温室效应、臭氧空洞是人们关注的主要环境问题。
一、大气层的结构
;
;
地球表面的压力,大致为1千克每平方厘米。
1、大气质量在铅直方向的分布:
大气质量在铅直方向的分布是极不均匀的。
高度h(Km)
5
12
30
80
质量W(%)
50
90
99

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2、大气温度层结和大气密度层结:
大气温度层结和大气密度层结:
静大气的温度和密度在垂直方向上的分布。
大气层结分为:
对流层、平流层、中间层和热层(逸散层)。
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1)对流层:
①是大气的底层,其平均厚度为12km。
②该层内气温随高度的增加而降低。
对流层内大气的重要热源是来自地面的长波辐射,
故离地面越近气温就越高。
大气垂直递减率:
随高度升高气温的降低率。
Г=-dT/dz
式中:T一绝对温度,K;
z—高度。
在对流层中,平均而言dT/dZ<0
Г=0. 6K/100m。
每升高100m,气温降低 ℃。
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③大气中绝大多数天气现象都发生在对流层中。
这一层内含有全部大气质量3/4的大气和几乎所有的水汽;
风、雨、雷电和冷暖转变等发生在这一层内。
④污染物直接进入对流层。
(2)平流层:
①高度:12~55km。
②温度:
在25km以下的低层,随高度的增加气温保持不变或稍有上升。
从25km开始,气温随高度的增加而升高。
③在15-35km高度范围内存在臭氧层,其浓度在25km处达到
最大。
原因:
氧原子和氧分子结合为臭氧分子时,便可释放出大量的热能。
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④污染物进入平流层后,它会由此而形成一薄层,
使污染物遍布全球。
平流层十分稳定(上热下冷,逆温层)
超高速飞机多在平流层底部飞行,既平稳又安全
飞机排放出来的废物可破坏臭氧层。
(3)中间层
①高度:55~85km
②温度:气温随高度的增加而降低。顶部可达-92℃左右。垂直温度分布特征与对流层相似。
③空气垂直运动相当强烈
由于层内热源仅靠其下部的平流层提供,因而下热上冷。
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(4)热层
①高度: 85~800km。
②温度:温度随高度的增加而迅速上升。
顶部可达到1000K以上。
该层内空气极稀薄,在太阳紫外线和宇宙射线的
辐射下,空气处于高度电离状态,称为电离层。
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二、辐射逆温层
在对流层中,气温一般是随高度增加而降低。但在一定条件下会出现反常现象。
可由垂直递减率(Г)的变化情况来判断:
当Г=0时,称为等温气层;
当Г<0时,称为逆温气层。
例如:在山区,山峰上方,日光照射,上面的空气热,下面冷,就形成逆温层。
逆温现象经常发生在较低气层中,这种气层稳定性特强,对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用。
逆温不利于污染物的扩散。
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