【正文】 外線 , sink匯，最終去向 , wet deposition沉積作用 , north hemisphere, Volatile anic pounds (VOCs), nonmethane hydrocarbon (NMHC)碳氫化合物 6. If the pressure is atm at an altitude of 38 km and atm at 57 km, what is it at 19 km (ignoring temperature variations)? 答： 7. At an altitude of 50 km, the average atmospheric temperature is essentially 0176。 鍵 鍵能（ kJ/mol） HH 436 HCl 432 ClCl 243 O=O 498 N≡N 946 HC 415 C=O（二氧化碳） 804 4. 推導羥基自由基 生成速率表達式 羥基自由基（ OH）是對流層重要的反應物，它是通過以下反應 O 3 + h v ( 3 2 0 n m ) O ( 1 D ) + O 2J 1 然而激發(fā)態(tài)氧原子 O(1D)也可以進行如下反應而不生成羥基自由基 (OH)： O ( 1 D ) + O 2 O ( 3 P ) + O 2O ( 1 D ) + N 2 O ( 3 P ) + N 2K 1K 2 假定以上反應中 O(1D)的濃度處于穩(wěn)態(tài)，請寫出羥基自由基（ OH）生成反應的速率方程式（以上反應式中的 J1， K1， K2， K3 表示各反應的反應速率常數(shù)）。 反應物質 A ( 1s1) E/R(K) 甲烷 1012 1800 異戊二烯 1012 410 CO 1013 0 6. 測定一個物質與羥基自由基 OH的反應速率常數(shù)經(jīng)常采用以下方法：將待測定物質 A和另一物質 B（物質 B與羥基自由基的反應速率常數(shù) kB已知）放入同一個存在羥基自由基的反應器中，通過測定物質 A和 B的濃度隨時間的變化，通過 ln[A]0/[A]t對 ln[B]0/[B]t作圖以及已知的 kB計算得到 kA。 9. If a power plant burning 10,000 tons of coal per day with 10% excess air emits stack gas containing 100 ppm by volume of NO, what is the daily output of NO? Assume the coal is pure carbon. 答： 先根據(jù)下式計算空氣量： 化學反應式為 ?? 2OC C 的摩爾數(shù)為 10000 106g/12g/mol，相應 O2 也需要這么多的摩爾數(shù)，再考慮 10%的過量，而氧氣又占空氣的 21%，假定燃燒后空氣體積不變（消耗氧氣產(chǎn)生 CO2），所以燃燒后的空氣體積為： L106 .4L / m g / m ol g1010 00 0 ?????? 所以產(chǎn)生的 NO 量為： tm olgm olLL ????? 10. 已知下列化學鍵的鍵能，請計算使得這些化學鍵光解斷裂的最大波長。 同時可假定反應過程中對流層中羥基自由基處于穩(wěn)態(tài)，濃度不 變，為 106個分子 /。請說明 為什么。 2. 氮氧化物在對流層中是如何清除的？請寫出必要的反應式。 5. 接上題，乙烯與 OH、與 O NO3的反應速率常數(shù)分別如下： 3 1 2 3 1 18. 5 10Ok c m m ole c ule s s? ? ??? 3 1 8 3 1 11. 6 10Ok c m m ole c ule s s? ? ??? 3 1 6 3 1 12. 1 10NOk c m m ole c ule s s? ? ??? 而 [OH]=106 molecules/cm3。 答： 以 CH4 為例，與 NOx 一起排放到大氣后，發(fā)生有如下反應： OHCHOHCH 234 ??? MOCHMOCH ???? 2323 2323 NOOCHNOOCH ??? 223 HOH C H OOOCH ??? OHNOHONO ??? 22 )( 32 PONOhvNO ??? )O,N(M)( 22323 ????? MOMOPO 總反應式為： OHOHC H OhvOCH 2324 224 ????? 由上述總反應式可以看出， CH4和 NOx 排放到大氣后，在太陽光的作用下，經(jīng)歷大氣羥基自由基鏈式 反應后，會產(chǎn)生 O3副產(chǎn)物。主要的途徑有以下三條： a) 與羥基自由基反應而去除 NO 與 HO2或 O3 反應生成 NO2，而 NO2可以與 OH 反應生成 HNO3： 3 2 2NO O NO O? ? ? 22NO H O NO O H? ? ? 23NO O H M H NO M? ? ? ? HNO3 可以均相或非均相成核，通過干、濕沉降從大氣中清除。這部分的貢獻大約為 511%。根據(jù)上次作業(yè)中大氣壽命的定義，計算異戊二烯通過與 O NO3 反應 而去除的大氣壽命。 答：類似上題計算，計算得到乙烯與 OH、 O NO3反應而去除的大氣壽命見下表。 這三種模態(tài)的顆粒物有不同的來源，愛根模主要是氣體冷凝得到的，而積聚模則是由氣粒轉化或愛根模聚并而成的，粗粒子模則主要是從地面源物質通過風等機械力作用力而形成的，例如揚塵、海水飛沫等。當云中液態(tài)水的體積混合比 wL為 106時，請分別計算這兩種物 質在水相和氣相中的質量比。 ms— 液滴中的溶質的質量（單位為 g）， Ms— 溶質的分子量（ g/mol）。 答： 海洋和陸地氣溶膠組分的主要區(qū)別在于以下三方面： ? 電解質 —— 海洋氣溶膠中所含電解質的總量多于陸地氣溶膠，其中以 Na+、 Cl、 Mg2+為更甚，主要因為海洋氣溶膠源于海水飛沫，海水中含有大量的鹽類（ NaCl、 MgCl2等），使得電解質含量升高；但是陸地氣溶膠中的 Ca2+、 SO4 NO3離子含量較高，這主要源于地殼元素，以及排放的 SO NOx污染物大氣反應轉化而來。 答案提示： 氣溶膠顆粒吸濕生長分別受 Rault定律和 Kelvin效應的影響，前者 表示在溶質影響下，溶液的蒸氣壓下降；而 Kelvin效應則表明越小顆粒對應的平衡蒸氣壓越高。 曲線中最高點左邊是剛開始吸收水分時，隨著顆粒長大，溶質溶度下降，對應的蒸氣壓越來越高，即顆粒進一步生長所要求的過飽和度升高。當云中液 態(tài)水的體積混合比 wL為 106時，請分別計算這兩種物質在水相和氣相中的質量比。其中 Kohler方程30ln pp DBDApp ??中的參數(shù)如下： A=(微米 )，ssM vmB ?? （微米3）， v溶質離解產(chǎn)生的離子數(shù)，對于NaCl， v=2。（請用 EXCEL計算，畫出如題 2的曲線，顆粒粒徑用對數(shù)坐標） 解： Excel 計算如下表： Dp A/Dp Dp3 B/Dp3 lnP/P0 exp(lnP/P0) P S 4E05 3E05 3E05 1118387 10 1 10 100Dp( 微米)過飽和度（%） 24. 英譯中 （ 3） Aerosol particles in the rising part of the K?hler curve are in stable equilibrium with their environments. However, the descending branch of the K?hler curve describes unstable equilibrium states. K?hler曲線上升部分的氣溶膠顆粒與周圍環(huán)境處于穩(wěn)定的平衡，而 K?hler曲線的下降部分則表示（描述）（顆粒）不穩(wěn)定的狀態(tài)。其中 SSA、 STS/NAT等指顆粒物中不同的鹽。而在平流層，并沒有足夠的 VOCs。 （ 5）極地渦流消失，周圍空氣混合，一方面使臭氧濃度升高，另一方面較高的甲烷濃度使得 Cl 與甲烷反應，生成 HCl，從而降低活性 Cl 的含量，進一步使得破壞臭氧的速率降低。 Probably the only continuous natural source of chlorine in the stratosphere is methyl chloride, CH3Cl. The tropospheric lifetime for CH3Cl is sufficiently long. 平流層氯的唯一連續(xù)的天然源可能是氯甲烷 CH3Cl。滴定到 時所需的滴定液體積為 6ml，滴定到 時還需補加 8ml。 如何試算？ 6. 用 。所以總酸度為 。60 .7 3 4 / 5 1 05 1 0T m o l L mc V ??? ?? 計算湖水 pH 值下降到 以后的堿度總量： 639。以上計算中，假設酸雨下降后和湖水良好混合，而且是在同一個容器中快速的混合。假設污染造成的水中 Cd2+的濃度為 20ppb，現(xiàn)在我們采用投加 NaOH以沉淀去除水中的鎘，已知可能產(chǎn)生的沉淀有 Cd(OH)2和 CdCO3，請問我們應該將 pH值調節(jié)到多少才能達到飲用水標準的要求（ 3ppb），鎘是以什么形式沉淀的？需要投加多少的 NaOH？如果投加碳酸鈉，又需要多少？請通過具體的 計算回答上述問題。 用 EXCEL 等計算，任意設定 pH 值， 計算 (12)式的左邊和右邊，計算（左邊 — 右邊）的差值，找到使此差值正負號發(fā)生變化的 pH 值，精確到 。 已知 Cd(OH)2 的溶度積常數(shù)為 1014， CdCO3的溶度積常數(shù)為 1012，水中碳酸鹽的總量（ H2CO HCO3和 CO32）為 2mmol/L，初始 pH 值 ， H2CO3 的離解常數(shù) pK1=，pK2=， Cd 的原子量為 112，且假定反應過程中不考慮其它沉淀和配合物的影響。 方法二： 22( ) 2C d O H C d O H??? 2 2 1 42( ( ) ) [ ] [ ] 2 .2 1 0spK Cd O H Cd O H? ? ?? ? ?…… ① 2233CdCO Cd CO??? 2 2 1 233( ) [ ] [ ] 5. 2 10spK CdCO Cd CO? ? ?? ? ? …… ② 由平衡 ① 可得 Cd(OH)2 沉淀的 p[Cd2+]與 pH 的關系 14 142 14 2142 2 10 10[ ] 10 [ ] 10[] ()[]Cd HOHH?????????? ? ? ? ?? 由平衡 ② 以及 2 1232 2 1 1 2[] [ ] [ ]TCTC C K KC O C H K H K K?? ???? ??也可得到 CdCO3 沉淀的p[Cd2+]與 pH 的關系 1 2 1 2 2 6 . 3 ( 6 . 3 1 0 . 3 )22 3 ( 6 . 3 1 0 . 3 )35 . 2 1 0 5 . 2 1 0 ( [ ] 1 0 [ ] 1 0 )[] [ ] 2 1 0 1 0HHCd CO? ? ? ? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? ??? ?? 用 Excel 描點做出上述兩條曲線見 Excel 文件。由于投加強堿，碳酸鹽含量的變化只是沉淀 Cd2+而減少的量，所以平衡時的碳酸鹽含量： 362 0 32 1 0 1 0 ( / )112Tc m o l L???? ? ? ? 而平衡時 28[ ] 10 /C d m ol L???? 122423 85 .2 1 0[ ] 1 .4 9 0 3 1 0 /2 .6 8 1 0Tc C O m o l L??????? ? ? ?? 由上可以求算對應的 p