环境科学 生成 生成 生物过程 化学过程 输出 输入 物理过程 消耗 降解 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 输出 输入 生成 消耗 生成 降解 化学过程 物理过程 生物过程
环境科学 2.3环境问题的成因：物理过程 辐射传输过程 物质的大气扩散 物质在水体中的扩散 物质在其他介质中的扩散 参考书 《大气环境化学》（第二版）唐孝炎等著，高等教育 出版社518-537 《环境科学概论》杨志峰等著，高等教育出版社， 217-232 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 2.3 环境问题的成因：物理过程 辐射传输过程 物质的大气扩散 物质在水体中的扩散 物质在其他介质中的扩散 参考书 《大气环境化学》（第二版）唐孝炎等著，高等教育 出版社 518-537 《环境科学概论》杨志峰等著，高等教育出版社， 217-232
环境科学 热力学定律 热力学第一定律（能量守恒原理) 自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形 式，可以从一种形式转化为另一种形式，转化过程 中，能量总量保持不变 △U=U2-U1=Q+W Q:系统从环境中吸收的热，W:环境对系统作的功 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 热力学第一定律（能量守恒原理） 自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形 式，可以从一种形式转化为另一种形式，转化过程 中，能量总量保持不变 DU=U2 -U1=Q+W Q:系统从环境中吸收的热，W：环境对系统作的功 热力学定律
环境科学 热力学第二定律（熵增原理)】 不可能用任何方式将热量从低温物体传递到高温物 体而不产生其他变化。 孤立系统中所发生的一切变化不会使系统的总熵减 少，当系统变化可逆时，总熵保持不变，当变化不 可逆时，总熵趋于增加。 孤立系统：与外界无物质能量交换的系统 封闭系统：与外界有能量但无物质交换的系统 开放系统： 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 热力学第二定律（熵增原理） 不可能用任何方式将热量从低温物体传递到高温物 体而不产生其他变化。 孤立系统中所发生的 一切变化不会使系统的总熵减 少，当系统变化可逆时，总熵保持不变，当变化不 可逆时，总熵趋于增加。 孤立系统：与外界无物质能量交换的系统 封闭系统：与外界有能量但无物质交换的系统 开放系统：
环境科学 生态系统的能量平衡 在一生态系统表面的能量平衡关系为 R,=H+LE+S+G+P R,:净辐射通量 H:显（感）热通量 H=Kp.Cp aT P OZ LE:潜热通量 LE=KL OH Rn H LE 82 凸：水汽混合比，S:土壤热通量，G:树冠热储藏量 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 生态系统的能量平衡 在一生态系统表面的能量平衡关系为 Rn=H+LE+S+G+Ps Rn：净辐射通量 H：显（感）热通量 = z T H Ka Cp LE：潜热通量 z LE KL w = w：水汽混合比, S：土壤热通量, G：树冠热储藏量 S G Rn H LE
环境科学 物质守恒定律 物质既不能创生、也不能消失，只能从一种形式转化为另 一种形式 环境中各组成部分遵循物质守恒定律而进行物质循环 环境研究中，物质或质量平衡是许多重要概念和理论的基 础 环境系统或子系统中 积累=输入-输出 积累速率=输入速率-输出速率 在发生转化的情况下 累积速率=输入速率-输出速率±转化速率 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 物质既不能创生、也不能消失，只能从一种形式转化为另 一种形式 环境中各组成部分遵循物质守恒定律而进行物质循环 环境研究中，物质或质量平衡是许多重要概念和理论的基 础 环境系统或子系统中 积累=输入-输出 积累速率=输入速率-输出速率 在发生转化的情况下 累积速率=输入速率-输出速率±转化速率 物质守恒定律
环境科学 aha0gparigcomposition (CO2,other gases,dust) A了MO罗P门EHE clouds gas exchange wind evaporation B小OSPHE月日 BEA IG TCE CHELF M94949 heat heat LA羽0 ocean curr nts salt bedrock OGEA羽 8aera副 continental drift changes of ocean salinity 北京大学环境科学与工程学院
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环境科学 太阳辐射传输过程与温室效应 The Greenhouse Effect boedandeentedinidirections Some solar d the lower atmosphere atmosphere ATMOSPHERE EARTH radiation is atmosphere and warms it 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 太阳辐射传输过程与温室效应
环境科学 Electromagnetic Spectrum Wavelength 10,000km 1000km Long radio waves 100km 10km 1 km AM radio broadcasts 100m Short radio 20m 10m waves TV broadcasts 1 m FM radio 1cm sound(not 100 mm TV broadcasts romagnetic) 10mm .7m Red 1 mm Microwaves 100μm Orange 10m Infrared radiation 6um Yellow 1um .1m Visible light Green Ultraviolet radiation .01m .5um .001m X rays Blue 0001m Violet Gamma rays 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 Electromagnetic Spectrum
环境科学 辐射的基本概念 1.电磁辐射 电磁波作为一种电场和磁场的交变波动，用频率()、波长(2)、 波数(y)和波速(c来描述。其间的关系为： 几*f=C 1 f V= λc 2.表征辐射能的物理量 在大气科学中用来表征辐射能的物理量有辐亮度(Radiance), 辐射通量密度(Radiant Flux Density)等。 辐亮度是一个空间的矢量场，是来自某一个方向、单位面积 (dS)、单位立体角(do中的辐射能量，即 dΦ L(x,y,z,0,,2,t)= ds-do-dλ 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 1. 电磁辐射 电磁波作为一种电场和磁场的交变波动，用频率(f)、波长(l)、 波数(n)和波速(c)来描述。其间的关系为： 2. 表征辐射能的物理量 在大气科学中用来表征辐射能的物理量有辐亮度(Radiance)， 辐射通量密度(Radiant Flux Density) 等。 辐亮度是一个空间的矢量场，是来自某一个方向、单位面积 (dS)、单位立体角(dw)中的辐射能量，即 l f =c c f = = l n 1 w l l d S d d d L x y z t ( , , , , , , )= 辐射的基本概念