环境学精品课---大气.ppt

表2-4 化合物的吸光性质（波长300nm～700nm区域） 吸光物质 非吸光物质 氧（O2） 臭氧（O3） 二氧化氮 二氧化硫 醛类化合物 酮类化合物 过氧化物 硝基化合物 硝酸与烷基硝酸 亚硝酸和烷基亚硝酸 酰基氮化物、酰基过氮化物 氮 水蒸汽 一氧化碳 二氧化碳 一氧化氮 三氧化硫和硫酸 烃类化合物 醇类化合物 有机酸类化合物 2. 原子、分子、自由基或离子吸收光子的反应 物质A接受光子hυ，则被激发成A*: A＋hυ→A* 　A为基态分子；A*为激发态分子； 一定的分子或原子只能吸收一定能量的光子，吸收光能以后的激发态分子是不稳定的，可立即发生如下某种变化： 发生离解　　　　　　　　A*→B1＋B2 直接与其它物质发生反应： 　　　　　　　　　　　　　 A*＋B→C1＋C2 发生荧光回到基态： 　　　　　　　　　　　　　 A*→A＋hυ 通过碰撞消耗活化能又回到基态： 　　　　　　　　　　　　　 A*＋M→A＋M 式中M为吸收能量分子,B1、B2、C1、C2为反应产物 三、硫酸烟雾 二氧化硫可氧化成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，是环境酸化的重要前驱物。在污染大气中，通过复杂的物理过程和化学反应形成烟雾，烟雾是固液混合态气溶胶。 1.二氧化硫氧化作用 二氧化硫在大气中发生氧化作用，有两个途径：触媒氧化作用和光氧化作用。 （1）二氧化硫的触媒氧化作用 首先二氧化硫溶解在水滴中： 　　　　　SO2＋H2O→H＋＋HSO3－ 其次在铁、锰的硫酸盐和氧化物的触媒下，亚硫酸氧化为硫酸： 　　2HSO3－＋2H＋＋O2 2H2SO4 上边两式合并，则为 　　 2SO2＋2H2O ＋O2 2H2SO4 （2）二氧化硫的光氧化作用 二氧化硫在大气中有两个大于290nm的吸收光谱，一个在290nm处，一个在380nm处，当SO2在大气中吸收不同光波时，可形成不同激发态的SO2，SO2在可见光作用下，可吸收光量子，形成激发态SO2，然后与氧分子化合形成SO3,后者再与水结合形成硫酸。　　　　　　 当被污染了的大气中有碳氢化合物、氮氧化合物等物质存在时，SO2的光氧化速率大大超过在洁净空气中的光化学反应速率，可超过数10倍以上。 由SO3进一步形成硫酸及硫酸盐气溶胶 2.硫酸气溶胶形成过程 (1)物理过程 气体　　　　极小微粒　　　　　小微粒 　 （0.001~0.01μm） (0.01~0.1μm)  (2)化学过程 在硫酸气溶胶中含有大量的硫酸盐，其中以硫酸铵为主。在微粒上吸附氨（NH3）和SO2与水气和O2等，会发生如下反应： 　 NH3（气）＋SO2→NH3?SO2(气)→NH3?SO2(固、黄色) 　 NH3?SO2(气) ＋NH3→（NH3）2?SO2(固、白色) 　 （NH3）2?SO2(固) ＋O2→NH4?SO3?NH2(固) NH4?SO3?NH2(固) ＋H2O(气)→（NH3）2SO4(固) 硫酸气溶胶形成过程中，如遇大气中有机化合物，硫酸与有机化合物作用，可形成有机硫微粒，如（C3H4S2O3）3n和（C5H8SO）n等。 四、光化学烟雾 1.光化学反应 光化学反应主要有三个过程： （1）臭氧生成 光化学烟雾的形成过程，是从二氧化氮起动的，首先将N-O键断裂，新生成氧原子，其反应式是： NO2 NO＋[O] O2＋[O]→O3 O3＋NO→NO2 ＋O2 这样使上述一系列反应形成“封闭”循环。 （2）碳氢化合物氧化，自由基OH基等形成 自由基形成是光化学反应中的重要过程。它的形成过程中，一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物都有重要作用。 ①一氧化碳在光化学反应中的作用 亚硝酸是由氮氧化物相互作用而成： NO＋NO2 ＋H2O→2 H NO2 H NO2 NO＋OH CO与羟基自由基反应，引起系列反应： CO＋OH→CO2＋H