第二章 大气环境 Atmospheric Environment 第一节 大气的结构和组成 第二节 大气污染和污染物 第三节 大气环境中污染物的化学转化 第四节 大气中污染物的扩散 第五节 大气污染的综合防治与管理

第一节 大气的结构和组成 一、大气的结构 二、大气的组成

一、大气的结构 距地面 5 千米以下的空气占大气质量的 50% ，整个大气圈质量的 95% 都集中在高于海平面 20 千米以上的高空，再往高处，地球大气和 星际大气便联起来了。这就是说，大气上界是模糊的，在地球和星际 之间并没有一个截然的界限。 （一）大气的上界  物理上界：是根据大气中才有的而星际空间中没有的物理现象来确定。 例如：极光现象（ 1200 千米）  估计上界：按照人造卫星探测资料推算，大气密度接近星际空间的 高度为 2000 — 3000 千米，即以此为大气估计上界。

一、大气的结构 根据：根据大气垂直方向上的物理性质差 异（温度、成分、电荷等），同时考虑大气 的垂直运动状况进行分层。 （二）大气的垂直结构  对流层（ Troposphere ）  平流层（ Stratosphere ）  中间层（ Mesosphere ）  热 ( 成 ) 层（ Thermosphere ）  散逸层

一、大气的结构 1 、对流层（ Troposphere ）：  范围：随纬度、高度和季节变化而变化 全球平均厚度： 12 千米，低纬度地区 17 — 18 千米， 中纬度地区 10 — 12 千米，高纬度地区 8 — 9 千米。 夏季厚度大与冬季  主要特征： 温度随高度增加而降低（ γ =0.65 O C/100m ） 具有强烈的对流运动 气象要素水平分布不均

 内部差异： 对流层内部根据温度、湿度、气流运动及天气状况等可分为三个层次： 层次 下层中层上层 行星边界或 摩擦层 自由大气 层 范围 0—2Km2—6Km 6— 顶部 受地面影响最大较小最小 运动形式湍流对流急流 天气现象 低云、雾、 浮尘、霾 云和降水冰晶云 一、大气的结构

2 、平流层（ Stratosphere ）：  范围： 从对流层顶到距地面 50 — 55 千米的范围  主要特征：空气稀薄、水汽和微尘的含量很少，能见度高 大气以水平运动为主，垂直运动极其微弱，不易成云致雨 温度随高度升高而升高 （存在强烈吸收太阳辐射的紫外线）

一、大气的结构 3 、中间层（ Mesosphere ）：  范围：从平流层顶到距地面 85 千米的范围  主要特征：气温随高度升高而降低 下暖上冷，再次出现空气的垂直运动 该层在 80 千米高度上，有一个白天出现的电离层称为 D 层

一、大气的结构 4 、热层（ Thermosphere ） ：  范围：从中间层顶到距地面 800 千米的范围  主要特征：气温随高度升高而升高（ 波长小于 0.175μm 的太阳紫外辐 射都被该层中的原子氧所吸收的缘故） 空气稀薄，在 700 多千米厚的气体中只含有大气总质量的 0.5% 空气处于高度的电离状态，有电离层 E 层和 F 层（无线电波传输） 此外，在高纬度地区的晴夜，在热层中可以出现彩色的极光。极光 这可能是由于太阳发出的高速带电粒子使高层稀薄的空气分子或原子激发后发出的光。这些 高速带电粒子在地球磁场的作用下，向南北两极移动，所以极光常出现在高纬度地区上空。

一、大气的结构 5 、散逸层：  范围： 800 千米高度以上的大气层  主要特征：气温随高度升高而降低 大气质点经常散逸到星际空间

二、大气的组成 （一）干洁空气的成分 1 、定义：大气中除去水汽和固体杂质以外的整个混合气体。 2 、组成：  近地平面的干燥空气，主要成分是氮气（ 78.09% ）和氧气 （ 20.94% ）。其次是氩气（ 0.934% 体积）和二氧化碳 （ 0.033% 体积）。空气中水的体积百分含量在 0.1~0.5% 之 间，其余的大气成分为稀有气体，氢的含量约为 5×10 -5 % 。 除此之外，还有不少痕量气体成分。详细列于表中。

成分体积浓度， ppm 主要来源 CH 生物活动 H2H2 0.5 生物活动，光化学 N2ON2O0.3 生物 CO0.12 人类活动，光化学 NOx 光化学，雷电、人类活动 H2O2H2O 光化学 NH 生物活动 HNO 光化学 H 2 CO 光化学 SO 2 2* 人类活动、光化学，火山爆发 OCS10 -4 人类活动、生物活动、光化学 CS 人类活动、生物活动 HO 2 · 光化学 HO· 光化学 CCl 2 F 人类活动 H 3 CCCl 人类活动 表 大气中痕量气体的分布

 均质大气 85 千米以下，主要成分比例相对稳定  非均质大气 85 千米以上，主要成分比例不稳定 N2N2 N O2O2 O 0 100% 千米 二、大气的组成

 臭氧（ O 3 ）  来源： O 2 → O + O O 2 + O → O 3  分布：  原因： 在上层大气中，紫外线强度很大，氧气分子多分 离成氧原子。 在较低层大气中， O 2 和 O 数量充足，为 O 3 形成提供了 物质条件，因而在距地面 30 千米处臭氧混合比最大， 再通过下沉作用，在 20 — 25 千米处最多。 在低层大气中由于，短波紫外辐射减弱，氧原子形成 微弱，故臭氧比重减少。 二、大气的组成

 作用： 对对紫外辐射有强烈的吸收作用，使 40 — 50 千米高度上大气 温度显著升高 。 对地面生物有保护作用。 二、大气的组成

 二氧化碳（ CO 2 ）  来源：  分布： 由于大气的垂直混合作用，最多扩散到距地面 20 千米处  作用：大气增湿 温室效应（ Greenhouse Effect ） 主要来源于有机物的燃烧及腐化和动植物的呼吸。 人口稠密地区多，夏季比冬季多 二、大气的组成

（二）水汽  来源：江河湖海和潮湿的物体的表面，植物的叶面的蒸 发和蒸腾作用。  分布：夏季水汽含量大于冬季。 纬度愈高水汽含量愈少 同一纬度上，海洋上空水汽含量多于陆地上空水汽 同一地区，水汽多集中于低层  作用：强烈吸收地面长波辐射，影响低层的热量收支 水的三相变化在天气变化中起积极作用 成云致雨 二、大气的组成

（三）大气中的固体和液体微粒  来源：燃烧烟粒，海水飞溅扬入大气后蒸发的盐粒，被风吹起的 土壤微粒，火山喷发的烟尘，流星燃烧产生的细小微粒， 宇宙尘埃，细菌微生物和植物的头孢花粉等。  分布：多集中于近地面大气中 陆地上空多于海洋上空，城市多于农村 冬季多，夏季少  作用： 降低空气的能见度 对地面和空气的温度有一定的影响 充当凝结核对成云致雨起重要作用 二、大气的组成

“ 极光 ” “ 极光 ” 现象