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地理环境的自净(4)

时间:2010-01-29 02:09 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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VA=K[CH3Br]

  在机制B中,反应速率为

VB=K[CH3Br][OH-]

(四)大气中化学物的分室模型

  随着在平流层中,臭氧O3被氟氯烷消蚀作用的发现,人们越来越有兴趣追索这种化学物(氟氯烷或其它的挥发性有机物质,它们既可由人类活动发射到大气之中,也可通过自然源向大气放出),如何在地理环境中分布,以及其最终的命运。最简单的大气平衡模式,已由辛弗(Singh)提出,其质量平衡方程为:

  式中M为对流层中所累积化学物的质量;f(t)是作为时间函数的M输入;K对于M来说,是在对流层中消失的速率总和。

  其初始条件是:

t=0 M=0

  于是,辛弗进一步假定,绝大多数人为造成的卤代烃的发射方式,可以由一个指数增长函数表达:

f(t)=aexp(bt) (19.10)

  式中b为增长速率;a为初始输入。将上述两个式子结合在一起即可得到

  该方程的解出是比较容易的,即

  这里,我们给出R的定义:

  

  随着时间t的增长,R的解为

  

  由上式看出,假如在时间t,对流层中所存在的化学物的数量、增长率以及实际增加的数量均为已知时,则K的估计以及有机化学物在大气中存在的半衰期,均可被计算出。加尔巴里于1976年分析了四氯化碳的全球发射模型,并对f(t)进行了多项式拟合,从而估算了不同情况下的损失常数(表19-4)。

表19-4对流层中四氯化碳降解的速率常数

  从其结论中不难看出,全部或大部分在大气中发现的四氯化碳,均由人为活动所致。通过图19-11,亦可从质量平衡的分析中研究四氯化碳的行为。

图19-11 对流层中挥发性有机化学物分布的分室模型

  在所建造的分室模型中,总共作了5项基本假定,它们分别是:

  (1)各分室被认为具有均匀混合的容积;

  (2)对流层同海洋之间以及同平流层之间存在着主要的交换。因为地球表面约71%为海洋所覆盖,因此本项假定特别具有意义;

  (3)对流层的混合厚度为10公里,海洋的混合深度为130米。根据拉弗拉克在北大西洋的观测研究,在深度130米处,化学物质的浓度仅为海洋表面的e-1;

  (4)从模型分析和从其他文献推及,关于对流层南北半球之间的交换常数为0.9/年;

  (5)在对流层中卤代烷无实质性的降解。

  在如上假定条件下,可以确定出平流层中的转换常数为0.03/年。针对上图所示的质量平衡方程,可以写出:

  北半球对流层

  dA/dt=K0+K1A+K2C—K3A+K4B-K5A

  南半球对流层


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