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7.6 各地理区域近地面大气的化学(3)

时间:2010-01-29 02:08 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  化学测定法是在烟雾反应器中充入空气及10-6(V/V)浓度级的烃类化合物和NOx,在紫外光照下,测定反应器中各种组分浓度随时间而变化的情况,由此来推算HO·的浓度及浓度的变化。这种方法在研究光化学烟雾生成机理方面有实用意义。

  2)物理法

  在这里我们简单介绍能直接测定大气中HO·浓度的激光荧光法和长光程吸收法。

  激光荧光法的测定装置如图7-7所示。这种方法以激光为光源,激发HO·自由基发射荧光,由荧光强度而求得HO·自由基的浓度。如图7-7所示,使用可调染料激光器,光束经过晶体倍频,获得波长为282.5nm的激光束。被HO·自由基共振吸收后再发射出波长为309nm的荧光信号,该信号的强度(s)与大气样品中HO·浓度成正比:

s=AnσaηF (7-7)

  式中A——测量效率;

  n——HO·浓度;

  σa——HO·对外来光子的吸收截面;

  ηF——发射荧光的效率。

  应用这种方法,首次实测了大气中HO·的浓度,方法检测限为5×106个HO·/cm3

  长光程吸收法是将波长为307.9951nm,光束宽度小于0.002nm的激光束,由实验室射入空气,经过近10km射程并被HO·自由基吸收衰减后,通过反射器返回实验室接收,由射出和返回的激光束强度变化,可以推算出大气中HO·自由基的浓度。

  7.6.2 森林大气化学

  森林中的很多植物经常向大气散发大量的各种烃类。其中多数是不饱和烃,也包括各种各样的饱和烃和含氧的烃衍生物。这些化合物都能与HO·自由基反应。例如烷烃经脱氢、加成氧分子后,能生成过氧自由基:

  不饱和烃的双键上能加成HO·自由基,接着再加成O2分子。例如,森林中多见的天然形成的乙烯能发生如下反应:

  所形成的过氧自由基在大气中可能有三种归宿:①与其他自由基复合;②参与大气气溶胶组成;③被NO还原。

  森林大气中所含臭氧与烷烃反应的速度非常缓慢,但臭氧分子对消除大气中的烯烃等不饱和化合物却是功效显著的。其中反应机理虽不太明确,但能生成羰基化合物这一点却是无疑的,以乙烯为例的反应如下:

  以上反应产生的双自由基被称为克里奇中间体,它可能进一步发生裂解而转成小分子产物或通过异构化转为羧酸,也可能以其特别强的氧化性能而参与大气中别的光化学循环,例如在酸雨形成过程中发生作用。

  森林中针叶树大量散发萜烯类化合物(C10H16),落叶松之类主要散发半萜类化合物。这些化合物的名称和结构如下:

  在湿热气候条件下,这类化合物及其衍生物的分子容易由气相转移到气溶胶粒子上去,由此在松树林的上空形成轻飘的蓝色雾状物。

  7.6.3 沼泽地大气化学

  沼泽地是厌氧细菌活动的适宜场所。在此产生很多还原性气体CH4、NH3、H2及诸如H2S、CH3SCH3、CH3SSCH3等硫化物。所有气态硫化物都容易与HO·自由基反应,生成SO
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