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地理环境的自净(2)

时间:2010-01-29  归属:理论地理学

CO OH·—→CO2 H

  为了在实际计算中,应用此类经验的速率常数,还应该知道氢氧根的天然丰度。已经知悉,氢氧根的浓度有着日变化、季节变化,同时还随着垂直方向、水平方向的变化而变化。对于全球规模而言,我们只能给出大气中氢氧根的平均数值,而这对计算大气对流层中有关化学物存在的半衰期是十分有用的。不少人如尼莱、普朗卡、克鲁特金、菲斯曼等,均对这个平均数值作过相应的估计,发现在北半球大气对流层中的OH根浓度为:每立方厘米4.8×15分子数,而在南半球的大气对流层中,氢氧根的浓度约高出北半球的4倍。也有人估计在北半球大气对流层中的OH根浓度平均每立方厘米为2.6×105分子数,而南半球仅高出此浓度的3倍。越是污染严重的空气,此浓度的数值越高。

  当应用全球大气对流层中的OH根平均浓度每立方厘米为5×105分子数时(这是各个学者所给定数值的平均值),估算不同化学物质在大气中的半衰期为:

  式中KOH为前表中所给速率常数K被阿伏伽德罗常数(6.023×1023)相除

  

  1.28×108秒=4.07年。表19-3列出了各作者对OH根浓度估算的不同结果。

表19-3对北半球大气对流层中OH根浓度的估算

  

  有一些化合物从大气对流层中逃逸到平流层中,此时它们正好暴露于较短波长与较高能量的太阳辐射波段之中,将同样会发生光化反应,以促使这些化合物的分解。

  2.在水中的光降解

  存在于水介质中的化学物,所进行的直接光分解也是十分重要的。为了明确这一点,必须引入一些基础知识,以便更好地阐述它。这里,有两个最基本的光化学定律:

  其一,只有被吸收的光,才有可能引起化学变化;

  其二,爱因斯坦光化学定则:每吸收1个光量子,可活化1个分子。

  假如v表示所吸收辐射的频率,那么量子的相应能量E为:

E=hv (19.3)

  h为普朗克常数。

  按照上述定律,1个克分子的化学物被分解,就必须吸收“1爱因斯坦”的能量。这里所表示的量子效率φ=1。然而,爱因斯坦光化反应定则,只适用于初级光化过程,对于次级反应过程而言,由于增加了分子间的碰撞频率,所以显著减低了活化时的反应效率,因此

  

  于是,一种化学物由于直接的光分解作用所致的降解速率,必然为

  该式同样适用于在大气状况下的直接光解作用。λ为光的波长;C为化学物的浓度。

  基普和克兰恩于1977年发展了一个公式,以解释某种化学物在直接光解时的第一级反应:

  式中C为化学物的浓度,t为时间;λ为光的波长;K为反应速率常数。进而可应用计算机程序算出每秒所吸收的量子数,这里还考虑了在不同水深处的光强变化以及消光系数的确定等;同时

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  • 关键词:大气河流降解速率常数扩散化学物质模型浓度
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