【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 定一天中 O3 和 NO3 的平均濃度分別為 30ppbv 和 10pptv（假設(shè)反應(yīng)均在一個(gè)大氣壓下進(jìn)行）。根據(jù)上次作業(yè)中大氣壽命的定義，計(jì)算異戊二烯通過與 O NO3 反應(yīng) 而去除的大氣壽命。 答：先將 O NO3 的濃度分別轉(zhuǎn)換為數(shù)量濃度，然后利用上一次作業(yè)所給出的大氣壽命的大計(jì)算公式，即 33 31[]NONOt k NO?或33 31[]OOt kO?分別計(jì)算異戊二烯通過與 O NO3 反應(yīng)而去除的大氣壽命，結(jié)果為：與 O3 的大氣壽命 ；與 NO3的大氣壽命為 。 12. 接上題，乙烯與 OH、 O NO3的反應(yīng)速率常數(shù)分別如下： 12 3 1 10OHk 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。請(qǐng)分別計(jì)算乙烯與 OH、 O NO3 反應(yīng)而去除的大氣壽命。 答：類似上題計(jì)算，計(jì)算得到乙烯與 OH、 O NO3反應(yīng)而去除的大氣壽命見下表。 大氣壽命 h 大氣壽命 d OH O3 235 NO3 13. 顆粒物三模態(tài)的含義，對(duì)應(yīng)模態(tài)顆粒物的來源及大小。 答：顆粒物三模態(tài)是 Whitby 于 1976 年提出的。他研究發(fā)現(xiàn)大氣中的顆粒物具有規(guī)則的特 征分布，按照他的模型，氣溶膠粒子可以表示為三種模態(tài)，粒徑小于 微米的粒子稱為愛根模；粒徑在 微米的粒子稱為積聚模；粒徑大于 2 微米的粒子稱為粗粒子模。 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(zhuǎn)化或愛根模聚并而成的，粗粒子模則主要是從地面源物質(zhì)通過風(fēng)等機(jī)械力作用力而形成的，例如揚(yáng)塵、海水飛沫等。 14. 術(shù)語翻譯 Peroxyacyl nitrates (PANs) 過氧?；跛狨? Peroxyacetyl nitrate (PAN) 過氧乙酰硝酸酯 scavenge 清除 termination reaction 終止反應(yīng) formaldehyde 甲醛 aldehyde 乙醛 Aitken mode 愛根模 nucleation mode 核模 accumulation mode 積聚模 coarse particle mode 粗粒子模 aerosol 氣溶膠 total suspended particulates 總懸浮顆粒物 particulate matter 顆粒物 heterogeneous reaction 多相反應(yīng) photochemical smog 光化學(xué)煙霧 15. 對(duì)比課件中海洋和陸地氣溶膠組分，請(qǐng)歸納說出其主要區(qū)別，并加以解釋。 16. 下圖是不同粒徑的氣溶膠顆粒（分別為 NaCl、硫酸銨）吸濕生長(zhǎng)的曲線，請(qǐng)解釋為什么都出現(xiàn)一個(gè)最大過飽和度。 17. 已知大氣中臭氧和過氧化氫的濃度分別為 50ppbv和 ， 25℃ 時(shí)它們的亨利定律常數(shù)分別為 102M/atm和 105M/atm，請(qǐng)計(jì)算 1大氣壓、 25℃時(shí) 云水中臭氧、過氧化氫的濃度。當(dāng)云中液態(tài)水的體積混合比 wL為 106時(shí)，請(qǐng)分別計(jì)算這兩種物 質(zhì)在水相和氣相中的質(zhì)量比。 18. 假定 1個(gè)初始顆粒大小為 2mol/L的 NaCl，請(qǐng)根據(jù) Kohler方程計(jì)算 20186。C時(shí)這一顆粒在生長(zhǎng)所需要的過飽和度。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(zhì)離解產(chǎn)生的離子數(shù)，對(duì)于NaCl， v=2。 ms— 液滴中的溶質(zhì)的質(zhì)量（單位為 g）， Ms— 溶質(zhì)的分子量（ g/mol）。 20186。C時(shí)水的飽和蒸氣壓（平面）為 （ 請(qǐng)用 EXCEL計(jì)算，畫出如題 2的曲線，顆粒粒徑用對(duì)數(shù)坐標(biāo)）。 65432101 1 0 1 2 粒徑的對(duì)數(shù)( l n u m )過飽和度(%) 19. 英譯中 （ 1） 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. （ 2） Nucleation of vapor substances 實(shí)質(zhì) in the atmosphere can occur both homogeneously同類的 , 相似的 , 均一的 , 均勻的 and heterogeneously. 不同種類的 、異類的 Heterogeneous nucleation may take place at significantly lower supersaturations than homogeneous nucleation. 大氣化學(xué)作業(yè) 4參考答案 20. 對(duì)比課件中海洋和陸地氣 溶膠組分，請(qǐng)歸納說出其主要區(qū)別，并加以解釋。 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(zhì) —— 海洋氣溶膠中所含電解質(zhì)的總量多于陸地氣溶膠，其中以 Na+、 Cl、 Mg2+為更甚，主要因?yàn)楹Ｑ髿馊苣z源于海水飛沫，海水中含有大量的鹽類（ NaCl、 MgCl2等），使得電解質(zhì)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(yīng)轉(zhuǎn)化而來。 ? 無機(jī)組分 —— 陸地氣溶膠中的無機(jī)組分含量大于海洋，是因?yàn)榈貧r石圈中無機(jī)物含量豐富，再加上 風(fēng)沙揚(yáng)塵等也會(huì)帶來一部分無機(jī)組分。 ? 有機(jī)組分 —— 陸地氣溶膠中有機(jī)物含量多且成分復(fù)雜，尤其是未定性物質(zhì)含量較海洋氣溶膠多，主要原因?yàn)?① 陸地上有非常多的生物物種，生物新陳代謝以及死亡后都會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)物； ② 人類活動(dòng)以及污染物的排放也會(huì)導(dǎo)致有機(jī)組分含量的增加。 21. 下圖是不同粒徑的氣溶膠顆粒（分別為 NaCl、硫酸銨）吸濕生長(zhǎng)的曲線，請(qǐng)解釋為什么都出現(xiàn)一個(gè)最大過飽和度。 答案提示： 氣溶膠顆粒吸濕生長(zhǎng)分別受 Rault定律和 Kelvin效應(yīng)的影響，前者 表示在溶質(zhì)影響下，溶液的蒸氣壓下降；而 Kelvin效應(yīng)則表明越小顆粒對(duì)應(yīng)的平衡蒸氣壓越高。 Rault定律： 定 T、 P的稀溶液中，溶劑的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼艘匀軇┑奈镔|(zhì)的量分?jǐn)?shù)， 00swp p x? 。因此有溶質(zhì)存在，即溶劑物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) wx 下降，溶液蒸氣壓下降。 Kelvin效應(yīng)：0 4ln sppMp RTD? ??， 因此其他條件都不變的情況下，顆粒直徑 pD 越小， 溶液蒸氣壓越大。 曲線中最高點(diǎn)左邊是剛開始吸收水分時(shí)，隨著顆粒長(zhǎng)大，溶質(zhì)溶度下降，對(duì)應(yīng)的蒸氣壓越來越高，即顆粒進(jìn)一步生長(zhǎng)所要求的過飽和度升高。最高點(diǎn)右邊，顆粒已經(jīng)被活化，則受Kelvin效應(yīng)控制，即隨著顆粒越來越大，凝結(jié)所需要的過飽和度越來越小。最高點(diǎn)是 Rault定律和 Kelvin效應(yīng)的平衡點(diǎn)。 22. 已知大氣中臭氧和過氧化氫的濃度分別為 50ppbv和 ， 25℃ 時(shí)它們的亨利定律常數(shù)分別為 102M/atm和 105M/atm，請(qǐng)計(jì)算 1大氣壓、 25℃時(shí) 云水中臭氧、過氧化氫的濃度。當(dāng)云中液 態(tài)水的體積混合比 wL為 106時(shí)，請(qǐng)分別計(jì)算這兩種物質(zhì)在水相和氣相中的質(zhì)量比。 解： 1atm下 50ppbv的臭氧分壓 * 9 81 5 0 1 0 1 5 1 0p a tm??? ? ? ? ? 由亨利定律得： * 2 8 10 11 1 1 1 .1 1 0 5 1 0 5 .5 1 0c H p m o l L? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?； * 9 102 1 10 0. 5 5 10p atm??? ? ? ? ? 由亨利定律得： * 5 10 5 12 2 2 10 5 10 5 10c H p m ol L? ? ?? ? ? ? ? ? ?。 ∵ 質(zhì)量比HLm n c V VRT c K RT wpVm n p VRT? ? ? ? ?水 水 水 水氣氣 氣 氣 ∴ 50ppbv的臭氧水相和氣相質(zhì)量比為： 2 6 71( ) 1 . 1 1 0 / 0 . 0 8 2 0 5 / . 2 9 8 1 0 2 . 6 9 1 0HLm K R T w M a tm a tm M K Km ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?水氣 ： 562( ) 1 . 0 1 0 / 0 . 0 8 2 0 5 / . 2 9 8 1 0 2 . 4 4 5HLm K R T w M a tm a tm M K Km ?? ? ? ? ? ? ?水氣 23. 假定 1個(gè)初始顆粒大小為 2mol/L的 NaCl，請(qǐng)根據(jù) Kohler方程計(jì)算 20186。C時(shí)這一顆粒在生長(zhǎng)所需要的過飽和度。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(zhì)離解產(chǎn)生的離子數(shù)，對(duì)于NaCl， v=2。 ms— 液滴中的溶質(zhì)的質(zhì)量（單位為 g）， Ms— 溶質(zhì)的分子量（ g/mol）。 20186。C時(shí)水的飽和蒸氣壓（平面）為 。（請(qǐng)用 EXCEL計(jì)算，畫出如題 2的曲線，顆粒粒徑用對(duì)數(shù)坐標(biāo)） 解： Excel 計(jì)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)。 （ 4） Nucleation of vapor substances in the atmosphere can occur both homogeneously and heterogeneously. Heterogeneous nucleation may take place at significantly lower supersaturations than homogeneous nucleation. 大氣中蒸氣物質(zhì)的成核反應(yīng)可以以均相和多相方式發(fā)生。多相成核能在比均相成核低很多的過飽和狀態(tài)下發(fā)生。 15. 為什么對(duì)流層中 NOx 排放導(dǎo)致臭氧濃度上升，而平流層 NOx 排放導(dǎo)致臭氧破壞？ 16. 請(qǐng)對(duì)照下圖描述南極臭氧耗損和恢復(fù)的過程，寫出必要的反應(yīng)式。其中 SSA、 STS/NAT等指顆粒物中不同的鹽。 17. 翻譯 Antarctic ozone hole Polar stratospheric