高度电离，电离层，稀薄
0 160 200 240 280 K
8
大气温度的垂直分布
高度（km）3000
散逸层
（+ ）
500
400 热成层 300
（+ ）
200
100 越往上氧、氦等气体的原子态越多
90 中间层顶
80
电离层
紫外线的强烈照
射，N2和O2产生 不同程度的离解
度 高 k（ m）
70 中间层
60
对流层
16
2．平流层（Stratosphere）
范围：高度12~50km 特征： ① 温度随高度增加而上升, 温度大约为220~260K, 在
12~20km处温度基本不变。 ②由于高能电磁辐射比对流层强烈，所以光化学反应很
重要。 ③O3层即存在于此层下部，高度为15~35km处，其中
25km处浓度最高。
擦层边界层低层大气（1－2km）污染物 80
集中；自由层：自然现象对流层顶层：
水变冰，阻止氢的损失
60
X(km)
B、平流stratosphere
O2→O· + O · O · +O2→O3
O3→O · + O2 O3+ O · →2O2
40
吸收紫外线
C、中间层mesosphere
20
D、热层（电离层）thermosphere
1、要在江南地区顺利育苗，可采取哪些有效的措施？
夜间在秧田里灌水；人造烟雾的办法
2、温室内气温高于室外的原因是什么？ 温室内二氧化碳的浓度较高，水分充足，能更多的吸收红外线长波辐射， 保温效应好
3、农民在冬季采用塑料大棚发展农业，是对哪些自然条件进行改造？ 热量条件和水分条件
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“十雾九晴”和“早上地罩雾，尽管洗衣裤”
特征：
①是温度随高度增加而减小（温度范围大约为
220~310K），主要是由于地面辐射造的。
②由于空气上冷下热，所以在这一层中存在大
规模的垂直对流运动，同时也有水平运动。
10
③75%以上的大气， 以及90%以上的H2O 都在 这一层里；
④风、云、雨、雪等主要天气现象也发生在这 一层里；
⑤主要大气污染现象也发生在这一层里。 所以这一层与人类关系密切。这一层里虽
6
大气质量： 地表： 1.034 g / cm3 总质量：5.3 ×1018 Kg (地球的1 ×10-6倍)
与高度的关系：高度 ， 空气 ，50 km以下
7
二、大气层的结构
Stratification of the atmosphere
100
A、对流层troposphere
高度、温度、对流、密度、3/4总质量摩
N2
50
（- ）
O2
Ar
平流层顶
CO2
40
Ne He
Kr H2
平流层
（+ ）
30
臭氧 吸 收
℃
10
对流层顶
对流层
（- ）
0
9
200
250
300
绝对温度（K ）
1. 对流层（Trorosphere）
范围：高度12km以下（赤道附近16~18km，
两极附近8~9km）。
>99.9%
几种惰性气体：He（5.24×10-4）、Ne（1.81×10-3）、
Kr（1.14×10-4）和Xe（8.7×10-6）的含量相对比较高。
水的含量是一个可变化的数值。一般在1～3%。
痕量组分，如H2（5×10-5）、CH4（2×10-4）、CO （1×10-5）、SO2（2×10-7）、NH3（6×10-7）、N2O （2.5×10-5）、NO2（2×10-6）、O3（4×10-6）等。
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④空气多为平流运动，清洁、干燥、无云雨现象。 ⑤由于空气下冷上热，所以没有对流运动，一旦污染
物进入此层，就比较稳定，可存在数年之久。 以前人类活动不影响平流层，但现在不同，超
音速飞机、宇宙飞行散发出的CO、NO等还原性气体， 破坏臭氧层，值得注意和研究。
18
19
平流层的特点 ● 空气没有对流运动，平流运动占显著优势 ● 空气比对流层稀薄得多，水汽、尘埃含量甚微 ● 15—35 km 范围内有厚约20 km的臭氧层
20
3．中间层（Mesosphere） 范围：高层50~80km。 特征： ①气体稀薄。②没有H2O存在 ③吸收辐射物质很少
④温度上冷下热，其温度范围为180~260K。
4．热层（Thermosphere）
范围：高度在80km以上。
特征：
①大气强烈吸收太阳远紫外辐射的能量，使空气迅速增温， 故这一层温度随高度增加而上升。
然也有光化反应，但大量化学反应仍属于“常 规化学”。
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12
起到保温作用
材料一： 每逢早春季节，正是我国江南地区早稻育秧时期，由于受
寒潮、倒春寒等造成的低温和冻害影响，常常使播种不久的谷 物大量烂掉，或刚长出的秧苗被冻死。 材料二：
我国不少地区的农民，常利用塑料大棚（或玻璃温室）生 产反季的蔬菜或种植花卉，获得了较高的经济收入。
第二章大气环境化学
Environmental chemistry in Atmosphere
1
我们离不开大气 ， 如同鱼儿离不开水。
2
组成 污染物 迁移和转化 大气颗粒物PM2.5
3
光化学烟雾
臭氧层破坏
大气气溶胶 化学研究
19世纪中叶 20世纪40-50年代
Rossby & Smith 开创了大气化学
这两个谚语都反映了大气的逆辐射作用，晴天 时，天空中云量少，大气的逆辐射作用弱，地 面气温低，水汽容易饱和而成雾。
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云蒸霞蔚对流层
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对流层的特点
● 气温随高度上升而降低 大约每升高100 m，温度降低0.6oC
● 密度大 75%以上的大气总质量和90%的水蒸气 污染物的迁移转化过程及天气过程均发生在
②空气在紫外线和宇宙射线的作用下发生电离使空气变成
带电荷的离子，故又称电离层。
21
22
5、大气压力随高度的变化
大气压力是大气的重要性质，其变化与高成比例，即：
dp
gdh,而
pM RT
(为大气密度)
dp dh
pMg RT
或 d ln
p
Mg RT
dh
积
研究的先河
60年代 酸雨
70年代 80年代 90年代
大气中污染 物的源与汇
PM2.5
4
第一节 大气的组成及其主要污染物
一、大气的主要成分 二、大气层的结构 三、大气中的主要污染物
5
一、大气的主要成分
Main Compositions in atmosphere
大气的主要成分（体积百分比）包括： N2（78.08%）、O2（20.95%）、Ar（0.943%）和CO2 （0.0314%）。