环境化学考点整理董德明Word文件下载.docx
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根据停留时间的长短可以将大气污染物
分成哪几类？
（1）把某种组分在大气中存在的平均时间称为这种组分的平均停留时间，也称为停留时间（τ）
（2）假定大气中某种物质的总量是M，P——该物质的总质量生成速率，I——为该物质的总质量流入速率，R——为该物质的总质量去除速率，O——为该物质的总质量流出速率。
则总的输入速率=P+I，总的输出速率=R+O。
当大气处于稳态条件下：
即总输入速率与总输出速率相等，P+I=R+O则该物质在大气中的平均停留时间τ为：
τ=M/（P+I）=M/（R+O）
（3）可分为：
准永久性气体，可变化组分，强可变组分，
2。
根据大气温度垂直变化特征可以把大气划分为那些主要层次？
每个层次具有哪些特点？
（1）对流层：
对流层是大气的最低层，其厚度随纬度和季节而变化，最显著的特点就是气温随着海拔高度的增加而降低，大约每上升100m温度降低0.6℃；
对流层空气的对流运动的强弱主要随着地理位置和季节发生变化，一般低纬度较强，高纬度较弱，夏季较强，冬季较弱。
对流层的另一个特点是密度大，大气总质量的3/4以上集中在对流层。
（2）平流层：
平流层是上冷下热逆温层，污染物质不易扩撒且难以消除，平流层具有以下特点：
1）空气没有对流运动，平流运动占显著优势。
2）空气比对流层稀薄得多，水汽、尘埃的含量甚微，很少出现天气现象。
3）在高为15-60km范围内，有厚约20km的一层臭氧层，臭氧的空间动力学分布主要受其生成和消除的过程所控制，即O2⎯⎯→O·
+O·
；
O·
+O2⎯⎯→O3；
O3⎯⎯→O·
+O2；
O3+O·
⎯⎯→2O2；
（3）中间层：
中间层为强对流层，且温度随海拔高度增加而迅速降低。
（4）热层：
热层物质大多为电离状态，即大多为离子；
大气温度岁海拔高度增加而迅速增加
3。
太阳的发射光谱和地面测得的太阳光谱有何不同？
为什么？
地球大气系统的能量来源主要是太阳辐射。
太阳所发出的辐射几乎包括了整个电磁波
谱，其中红外部分约占50%，可见光部分约占40%，紫外线部分约占10%，其余部分约占
1%。
由于N2、O2及O3的吸收，使得波长小于290nm的太阳辐射不能到达地球表面。
而波长为800-2000nm的长波辐射，则几乎都被水分子和二氧化碳分子吸收掉。
因此，到达地面的太阳光主要是波长为300-800nm的可见光，这部分光波基本上不被大气分子所吸收。
4。
大气中的重要自由基有哪些？
说明其主要来源和消除途径。
大气中污染物的浓度有哪些表示方法？
如何计算和换算？
大气中存在的重要自由基包括HO·
、HO2·
、RO·
和RO2·
，其中要以自由基HO·
和HO2·
更为重要，特别是HO·
几乎可以与大气中各种微量气体发生反应
来源：
臭氧（O3）的光分解是大气中自由基HO·
的最原始天然来源，也是未受污染的对流层大气中自由基HO·
的主要来源。
HNO2的光解是污染大气中自由基HO·
大气中的自由基HO2·
主要来自于大气中甲醛（HCHO）的光解，实际上任何反应只要能生成自由基H·
或HCO·
就可以产生自由基HO2·
。
（CH3CHO）光解也能生成自由基H·
和HCO·
因而也可以产生自由基HO2·
但是由于CH3CHO的大气含量比HCHO要低得多，因而，作为自由基HO2·
的产生源CH3CHO远不如HCHO重要。
消除：
种自由基的去除方式往往是另一种自由基的产生途径，因此，在这种去除和产生的过程中，也实现了自由基的相互转化。
在清洁的大气中，自由基HO·
主要通过与CO和CH4的反应而被去除，即CO+HO·
⎯⎯→CO2+H·
CH4+HO·
⎯⎯→CH3·
+H2O所产生的自由基H·
和CH3·
能很快地与大气中的O2结合，即H·
+O2⎯⎯→HO2
CH3·
+O2⎯⎯→CH3O2·
而自由基HO2·
主要通过与NO和O3的反应而被去除即HO2·
+NO⎯⎯→NO2+HO·
HO2·
+O3⎯⎯→2O2+HO·
该反应也是自由基HO2和HO相互转化的关键反应。
实际上自由基真正地被去除是通过自由基的复合反应进行的如：
HO·
+HO·
⎯⎯→H2O2;
+HO2·
⎯⎯→H2O2+O2;
HO2·
+HO·
⎯⎯→H2O+O2生成的H2O2可以随降水从大气中被去除。
5大气中有哪些重要污染物？
说明其主要来源、性质和消除途径。
环境中的大气污染物种类很多，若按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类；
若按形成过程则可分为一次污染物和二次污染物。
按照化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物。
主要按照化学组成讨论大气中的气态污染物主要来源和消除途径如下：
（1）含硫化合物
大气中的含硫化合物主要包括：
氧硫化碳（COS）、二硫化碳（CS2）、二甲基硫（CH3）2S、硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3）、硫酸（H2SO4）、亚硫酸盐（MSO3）和硫酸盐（MSO4）等。
大气中的SO2（就大城市及其周围地区来说）主要来源于含硫燃料的燃烧。
大气中的SO2约有50%会转化形成H2SO4或SO42-，另外50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。
H2S主要来自动植物机体的腐烂，即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。
大气中H2S主要的去除反应为：
HO+H2S→H2O+SH。
（2）含氮化合物
大气中存在的含量比较高的氮的氧化物主要包括氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。
主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），用通式NOx表示。
NO和NO2是大气中主要的含氮污染物，它们的人为来源主要是燃料的燃烧。
大气中的NOx最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去除。
其中湿沉降是最主要的消除方式。
（3）含碳化合物
大气中含碳化合物主要包括：
一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）以及有机的碳氢化合物（HC）和含氧烃类，如醛、酮、酸等。
CO的天然来源主要包括甲烷的转化、海水中CO的挥发、植物的排放以及森林火灾和农业废弃物焚烧，其中以甲烷的转化最为重要。
CO的人为来源主要是在燃料不完全燃烧时产生的。
大气中的CO可由以下两种途径去除：
土壤吸收（土壤中生活的细菌能将CO代谢为CO2和CH4）；
与HO自由基反应被氧化为CO2。
CO2的人为来源主要是来自于矿物燃料的燃烧过程。
天然来源主要包括海洋脱气、甲烷转化、动植物呼吸和腐败作用以及燃烧作用等。
甲烷既可以由天然源产生，也可以由人为源产生。
除了燃烧过程和原油以及天然气的泄漏之外，产生甲烷的机制都是厌氧细菌的发酵过程。
反刍动物以及蚂蚁等的呼吸过程也可产生甲烷。
甲烷在大气中主要是通过与HO自由基反应被消除：
CH4+HO→CH3+H2O。
（4）含卤素化合物
大气中的含卤素化合物主要是指有机的卤代烃和无机的氯化物和氟化物。
大气中常见的卤代烃以甲烷的衍生物，如甲基氯（CH3Cl）、甲基溴（CH3Br）和甲基碘（CH3I）。
它们主要由天然过程产生，主要来自于海洋。
CH3Cl和CH3Br在对流层大气中，可以和HO自由基反应。
而CH3I在对流层大气中，主要是在太阳光作用下发生光解，产生原子碘（I）。
许多卤代烃是重要的化学溶剂，也是有机合成工业的重要原料和中间体，如三氯甲烷（CHCl3）、三氯乙烷（CH3CCl3）、四氯化碳（CCl4）和氯乙烯（C2H3Cl）等均可通过生产和使用过程挥发进入大气，成为大气中常见的污染物。
它们主要是来自于人为源。
在对流层中，三氯甲烷和氯乙烯等可通过与HO自由基反应，转化为HCl，然后经降水而被去除。
氟氯烃类中较受关注的是一氟三氯甲烷（CFC－11或F－11）和二氟二氯甲烷（CFC－12或F－12）。
它们可以用做致冷剂、气溶胶喷雾剂、电子工业的溶剂、制造塑料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。
大气中的氟氯烃类主要是通过它们的生产和使用过程进入大气的。
由人类活动排放到对流层大气中的氟氯烃类化合物，不易在对流层被去除，它们在对流层的停留时间较长，最可能的消除途径就是扩散进入平流层。
6说明城市大气中二氧化硫的浓度特征。
SO2的浓度在夏季低，且一天内变化不大。
在冬季（采暖期）不但浓度增高，而且一天内变化较大，早8：
00和晚8：
00出现两个峰值，这是由于早、晚SO2排放量大，且逆温层低，空气稳定，排放的SO2不易散开。
SO2在进入大气之后，其在大气中的分布与气象条件有非常密切的关系。
在不同的气象条件下，同一污染源排放所造成的近地层污染物体积分数可相差几十倍乃至几百倍。
SO2体积浓度在近地层随浓度而增加。
此外，风向和风速对二氧化硫的分布影响也很大。
风速的大小和大气稀释扩散能力的大小存在着直接的对应关系，从而对污染物浓度分布产生影响。
不管在哪个高度上，二氧化硫浓度与风速基本上成反比关系。
但是，对于一个城市或地区的空气污染来讲风向、风速并不是经常起决定性作用的因素，尤其是对于城市空气强污染期的形成，大气稳定度和低层逆温的作用可能更大。
7说明在矿物燃料燃烧过程中氮氧化物的形成机理以及影响氮氧化物形成的因素。
燃烧过程中NOx的形成机理极其复杂，一般可认为有以下两种途径。
（1）燃料中的含氮化合物在燃烧过程中氧化生成NOx即：
含氮化合物+O2燃烧⎯⎯→NOx
（2）燃烧过程中空气中的N2在高温（>
2100℃）条件下氧化生成NOx。
其机理为链反应机制即O2⎯⎯→O·
+O·
（极快）O·
+N2⎯⎯→NO+N·
（极快）N·
+O2⎯⎯→NO+O·
（极快）
N·
+OH·
⎯⎯→NO+H·
（极快）NO+12O2⎯⎯→NO2（慢）
即燃烧过程产生的高温使氧分子热解为原子，氧原子和空气中的氮分子反应生成NO和氮原子，氮原子又和氧分子反应生成NO和氧原子。
燃烧温度：
温度升高可以提供更多的能量，使O—O键更容易断裂，促进了链引发反应的发生。
在燃烧过程中，高温既能产生较高的NO的平衡浓度（体积浓度），又有助于NO的快速生成。
空燃比：
空燃比为空气质量与燃料质量的比值。
当燃烧完全时，即无过量的O2时，空气与燃料组成的混合物被称为化学计量混合物，此时的空燃比称作化学计量空燃比。
随着空燃比逐渐增高，NO含量也逐渐增加，当空燃比等于化学计量比时，NO达到最大值；
当空燃比超过化学计量时，由于过量的空气使火焰冷却，燃烧温度降低，NO的含量也随之降低。
8大气中甲烷增加的原因有哪些？
目前排放到大气中的CH4大部分被自由基HO·
氧化。
每年留在大气中的CH4约为5×
107t，从而导致大气中CH4环境含量的上升。
由于大气中自由基HO·
的减少会导致CH4含量的增加，因此，大气中CO等消耗自由基HO·
的物质的增加，会使自由基HO·
的含量降低，从而造成大气中CH4含量的增加。
9为什么氟氯烃类在对流层大气中停留时间比较长？
它们具有哪些危害？
氟氯烃类化合
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