大气光化学反应

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1、大气光化学反应PhotochemicalReactioninAtmosphere1主要内容大气中的光化学反应大气中的活性氧自由基大气中重要吸光物质的光离解2光化学反应是大气化学的重要内容。顾名思义，光化学反应是分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。光化学反应的首要条件是反应物质必须要吸收光子。只有被分子吸收的光才能引发光化学反应。该定律在1818年由Grotthus和Draper提出，故又称为Grotthus-Draper定律。实质上光化学反应是光子诱导的反应，可以在很低的湿度环境与无催化剂存在的条件下进行。大气中的许多物质，在强烈的太阳辐照下，

2、可诱导产生多种光化学过程，这对大气中化学物质的性质和最终归宿，具有决定性的作用。例如，二氧化氮是大气污染物中光活性最强的一种物质，也是光化学烟雾形成过程中一个重要的参与成分。大气中的光化学反应3对环境化学较重要，研究较多的光化学反应类型有光解反应、激发态分子的反应和光催化反应。其中光解反应是造成近地大气层二次污染的重要反应，如光化学烟雾、酸沉降、臭氧层破坏等（表现在对流层中产生活泼化学物质，进入同温层导致臭氧层的破坏等）。光解反应往往是大气中链式反应的引发反应，是产生活性化学物质和自由基的重要源泉，光解反应对大气中许多污染物的破坏和清除起重要作用。光化学是大

3、气污染化学的重要组成成分，是大气化学基础研究的前沿。photochemistryandfreeradicalreactionsdominateatmosphericchemistry4与普通化学不同，进行大气化学实验和研究的难度很大。大气化学研究中遇到的最大障碍之一,是待测物质的浓度极低，导致反应产物的检测和分析都非常困难。其次，在实验室中进行高层大气化学模拟试验也会遇到许多意想不到的困难。高海拔介质的压力极低，在此条件下进行模拟实验，反应器器壁释放的物质对试验有明显的干扰，致使研究难以准确实施。此外，容器壁对化学能量的吸收作用，对某些重要化学反应的催化作用

4、、对某些物质的吸附作用以及与一些高活性物质的化学反应性等都会给高层大气化学的实验室研究造成干扰和困难。5太阳光的特性1米=106微米=109毫微米=109纳米=1010埃6红外光红外线（Infraredray,IR）也叫红外光，其波长范围为0.75～1000μm，是介于红光和微波（一般指分米波、厘米波、毫米波段的无线电波）之间的电磁辐射。按波长的差别，大致可分为三个波段：0.77～3.0μm为近红外区，3.0～30.0μm为中红外区，30.0～1000μm为远红外区。红外线不能引起视觉，有较强的穿透能力，在通过云雾等充满悬浮粒子的物质时，不易被散射，还有显著

5、的热效应，容易被物体吸收，转化为它的内能，使物体变热。7可见光在太阳辐射的电磁波中，能引起人们肉眼视觉的是0.76～0.4μm（7600～4000埃）波段的电磁波，即人们能看见的光线，称为可见光。太阳的可见光呈白色，但通过棱镜时，其可见光的不同波长可分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色，其中红光波长为0.76～0.62μm，橙光为0.62～0.59μm，黄色为0.59～0.57μm，绿色为0.57～0.49μm，蓝光-靛光为0.49～0.45μm，紫光为0.45～0.39μm。8紫外光紫外线，亦称紫外光，在电磁波中，波长比紫光短。在光谱中，它排在可见光紫光的外

6、侧，故称紫外线。紫外线的波长范围为0.40～0.04μm（40~400nm），是介于紫光与X射线之间的电磁辐射。紫外线不能引起视觉，人们看不见它。可见光能透过的物质，对于紫外线的某些波段却能强烈的吸收。紫外线有很强灼伤性。太阳辐射中的紫外线，通过大气层时，波长0.28μm以下的紫外线，几乎全被吸收，只有很少量的紫外线到达地面，但对人类和动物已无危害，并对杀菌、消毒能起到一定作用。9爱克斯光X射线，是1895年德国物理学家伦琴首先发现的，所以也叫伦琴射线，通称爱克斯光。其波长约为0.0020～0.000006μm（20～0.06埃），是大致介于紫外线和γ射线之

7、间的波长很短一种电磁辐射。X射线穿透力很强，它能透过可见光不能透过的物体，如纸、人体、木材、金属片等，能使荧光物质发光，照相乳胶感光，气体电离。10γ射线γ射线，亦称丙种射线（α射线称甲种射线，β射线称乙种射线），是从放射性物质的原子核中放射出来的。当原子核从能量较高的状态转变到能量较低的状态时，常以γ射线的形式释放出能量。γ射线的波长极短，波长通常在1埃以下，是能量较高的电磁辐射。它的性质与X射线基本相同，但比X射线硬度更高，穿透性更强，它能穿透30cm厚的钢铁部件。原子核在衰变过程中都能产生γ射线。11下面来看一下光化学反应的历程：（1）初级过程（起始反

8、应）：A+hνA*A*为A的激发态，hν表示一个光量