Bài giảng Hóa học môi trường không khí - Chương 1: Khí quyển và hóa học khí quyển (TS. Nguyễn Nhật Huy)

Bài giảng Hóa học môi trường không khí - Chương 1: Khí quyển và hóa học khí quyển có nội dung trình bày giới thiệu về khí quyển và hóa học khí quyển; tầm quan trọng của khí quyển; tính chất vật lý của khí quyển; nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí; khí hậu toàn cầu và vi khí hậu; phản ứng trong khí quyển;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

Chương 1

Trang 2

Nội dung 2

1.1 Giới thiệu về khí quyển và hóa học khí quyển

1.2 Tầm quan trọng của khí quyển

1.3 Tính chất vật lý của khí quyển

1.4 Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí

1.5 Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu

1.6 Phản ứng trong khí quyển

Trang 3

1.1 Giới thiệu 3

Trang 4

Trang 5

Trang 6

Trang 7

photographed by the crew of the International Space Station while space

shuttle Atlantis on the STS-129 mission was docked with the station

Trang 8

Cấu trúc khí quyển

Tầng nhiệt

Tầng giữa Tầng bình lưu Tầng đối lưu Tầng ngoài

EXOPHERE

Trang 9

Cấu trúc khí quyển

Trang 10

Tầng đối lưu:

 7-17 km (ở 2 vùng cực là 7–10 km)

 Nhiệt độ giảm theo độ cao đến -50 °C

đứng và nằm ngang rất mạnh

 Các hiện tượng thời tiết diễn ra ở tầng đối

lưu

Trang 13

Tầng nhiệt (tầng điện li):

km,

lên đến 2.000 °C hoặc hơn.

Trang 14

Tầng ngoài (tầng thoát ly):

tốc độ cao và thoát khỏi sức hút Trái Đất đi

vào vũ trụ.

Trang 15

1.2 Tầm quan trọng của khí quyển 15

Vai trò của khí quyển

 Bảo vệ Trái Đất

 Điều hòa nhiệt độ

 Là nơi diễn ra thời tiết và khí hậu

Trang 16

Trang 17

Trang 18

 Người ta có thể:

 Không khí có vai trò quan trọng đối với con người

Trang 19

Bảo vệ Trái Đất

 Ngăn chặn bức xạ có hại

 Ngăn chặn thiên thạch (sao băng)

 Ngăn chặn các hạt mang điện tích từ bão mặt trời

 Là nơi chứa và phân hủy các chất ô nhiễm

Trang 20

Trang 21

Điều hòa nhiệt độ

Trang 22

Là nơi diễn ra thời tiết và khí hậu

Trang 23

Là nơi diễn ra thời tiết và khí hậu

Trang 26

• ppm (part per million - phần triệu)

• ppb (part per billion)

• ppt (part per trillion)

• g/m3, mg/m3, µg/m3

• mole/m3

Trang 27

• t: nhiệt độ (oC)

• M: khối lượng phân tử (kg/kmole)

Trang 28

1.3 Tính chất vật lý của khí quyển 28

Trang 29

 Khối lượng khí quyển 5.14 ×1018 kg

 So với khối lượng Trái Đất (5.97× 1024)

Trang 31

Nhiệt độ không khí

 Thay đổi theo các tầng của khí quyển

trên sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao

Trang 32

Áp suất và nhiệt độ không khí

Trang 33

Nhiệt độ không khí ở tầng đối lưu

 Độ giảm nhiệt độ theo độ cao

Trang 34

1.4 Nghịch đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 34

 Nhiệt độ không khí giảm theo chiều cao

và tạo ra vùng áp suất thấp

động ngang vào vùng áp suất thấp

 Không khí xáo trộn theo cả phương ngang và phương đứng

 Tạo điều kiện cho các chất ô nhiễm khuếch tán

Trang 35

Trang 36

Nghịch đảo nhiệt

 Khi bị nghịch nhiệt:

lên trên được

 Chuyển động theo phương thẳng đứng và cả phương ngang bị giới hạn

 Chất ô nhiễm tích tụ và khuếch tán chậm theo phương ngang

Trang 37

Nghịch đảo nhiệt – Temperature inversion

Trang 38

 Làm lạnh lớp không khí từ bên dưới

 Làm nóng lớp không khí từ bên trên

hoặc dòng không khí lạnh bên dưới

Trang 39

Làm lạnh lớp không khí từ bên dưới

 Nghịch nhiệt bức xạ - Radiation inversion

 Kéo dài đến vài ngày ở vùng có khí hậu lạnh

Trang 40

Nghịch nhiệt bức xạ - Radiation inversion

Trang 41

Làm nóng lớp không khí từ bên trên

 Nghịch nhiệt lắng chìm – Subsidence inversion

 Những vùng có áp suất cao

 Mây che phủ bầu trời và hấp thụ ánh sáng Mặt Trời

 Khối không khí nặng chìm xuống và tăng nhiệt độ

Trang 42

Nghịch nhiệt lắng chìm – Subsidence inversion

Trang 43

dòng không khí lạnh bên dưới

 Nghịch nhiệt biên – Frontal inversion

không khí ấm

không khí lạnh

Trang 44

Nghịch nhiệt biên – Frontal inversion

Trang 45

không khí ấm

inversion

 Nghịch nhiệt đại dương – Ocean/marine inversion

 Không khí lạnh từ vùng cao tràn xuống thung lũng

khí ấm

 Nếu có ngưng tụ (sương giá) xảy ra thì nghịch nhiệtcàng trở nên nghiêm trọng

Trang 46

Nghịch nhiệt thung lũng – Valley temperature inversion

Trang 47

Nghịch nhiệt đại dương – Ocean/marine inversion

Trang 48

không khí lạnh

xuống chân núi

lạnh trên mặt đất

 Nghịch nhiệt có thể kéo dài

Trang 49

Trang 50

Trang 51

1.5 Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu 51

Khí hậu toàn cầu và vi khí hậu

 Thời tiết

 Khí hậu

 Vi khí hậu

Trang 52

Thời tiết - Weather

Trang 53

Thời tiết - Weather

Trang 54

Khí hậu - Climate

 Là xu hướng và biến thiên dài hạn của thời tiết trênmột khu vực địa lý

 Gió mùa có ảnh hưởng rất lớn đến khí hậu

nước → mùa mưa

Trang 55

Khí hậu toàn cầu

Trang 56

Trang 57

Trang 58

Trang 59

Trang 60

Vi khí hậu

biệt với xung quanh

vực rộng lớn hơn

 Một số nguyên nhân tạo ra vi khí hậu:

 Đô thị

Trang 61

Hấp thu nhiệt và sức gió

lạnh hơn so với lớp không khí trên cao 2 m

trường ẩm

bề mặt không tăng cao

Trang 62

Hấp thu nhiệt và sức gió

Trang 63

 Vận tốc gió gần bằng không

 Đối lưu và khuếch tán rất hạn chế

xạ mặt trời

 Mặt đất và tầng dưới có nhiệt độ rất ổn định

 Thoát hơi nước không phải từ bay hơi bề mặt mà từthoát hơi nước của lá cây

nhiệt độ và độ ẩm rất phù hợp cho nhiều sinh vật

Trang 64

Trang 65

nông nghiệp tốt hơn do

• Ít bị thời tiết khắc nghiệt

• Ít bị mất nước do bay hơi và thoát hơi qua lá cây

Trang 66

Trang 67

Trang 68

Đô thị

lượng mặt trời rất mạnh và bức xạ trở lại khí quyển

ao hồ, mà được thoát đi nhanh nhất và hiệu quảnhất có thể

kính

 Tạo thành một “vòm nhiệt” (heat dome) và biến

đô thị ở thành một “đảo nhiệt” (heat island)

Trang 69

Đô thị

 Dòng không khí nóng ở đô thị chuyển động lên cao

So với vùng xung quanh, vi khí hậu đô thị:

Trang 70

Vi khí hậu đô thị

Trang 71

Vi khí hậu đô thị

Trang 72

1.6 Phản ứng trong khí quyển 72

 Các quá trình hóa học chính

 Các quá trình quang hóa

 Ion trong khí quyển

Trang 73

Các quá trình hóa học chính của khí quyển

Trang 74

khí nhận năng lượng bức xạ và chuyển sang trạngthái kích thích và bắt đầu thực hiện các quá trìnhkhác:

M + hν → M*

Ground state

Singlet state

Triplet state

Trang 75

 Các quá trình diễn ra sau đó:

 Physical quenching – làm nguội vật lý

O2* + M → O2 + M (higher translational energy)

Trang 76

 Các quá trình diễn ra sau đó (tt):

nội phân tử

XY* → XY†

N2* → N2+ + e

Trang 77

-1.6 Phản ứng trong khí quyển 77

Ion trong khí quyển

 Vành đai bức xạ Van Allen

protons

electrons

Axis of magnetic field

Earth Inner belt

Outer belt

Trang 79

 Khí quyển tự nhiên có tính acid nhẹ

 Khí quyển ô nhiễm có thể có tính acid cao

H2SO4 và HNO3

NH3 dạng khí trong khí quyển

Ca(OH)2(s) + H2SO4(aq) → CaSO4(s) + 2H2O

Trang 80

Trang 81

Phản ứng của nitơ (unit: teragrams)

Trang 82

Trang 83

Trang 84

Định dạng
Số trang	84
Dung lượng	3,87 MB