大气化学是大气科学和环境科学的重要分支学科。本书根据大气化学的学科知识结构，紧扣大气环境的热点前沿问题，结合编者在科学研究和教学过程中的经验编写而成。内容包括大气层简介、大气成分循环过程、大气化学反应动力学基础、对流层臭氧化学、气溶胶化学、化学物质沉降、平流层臭氧化学、大气污染监测、大气环境数值模拟、大气污染与气候变化。
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目录
前言
绪论 1
0.1 大气化学发展历史 1
0.2 大气化学的研究方法 3
0.2.1 外场观测 3
0.2.2 实验研究 4
0.2.3 模式计算 5
0.3 本书章节安排 5
思考题 6
参考文献 6
第1章 大气层简介 7
1.1 大气的历史演化 7
1.2 大气的垂直分层 8
1.3 大气成分的度量 9
1.3.1 混合比 9
1.3.2 数密度 11
1.3.3 分压 12
1.4 大气压强 14
1.4.1 大气压强的概念 14
1.4.2 大气压的垂直分布 15
思考题 16
参考文献 16
第2章 大气成分循环过程 17
2.1 大气污染物的来源 17
2.1.1 人为源 17
2.1.2 天然源 19
2.2 含硫化合物 19
2.2.1 二氧化硫 19
2.2.2 低价态含硫化合物 20
2.3 含氮化合物 21
2.3.1 氧化亚氮 21
2.3.2 氮氧化物 22
2.3.3 氨气 23
2.4 含碳化合物 23
2.4.1 挥发性有机物 24
2.4.2 碳的氧化物 27
2.5 含卤素化合物 29
2.5.1 卤代烃 29
2.5.2 其他含氯化合物 29
2.5.3 氟化物 29
2.5.4 含溴化合物 30
2.6 大气气溶胶 31
2.6.1 气溶胶的来源 31
2.6.2 我国气溶胶污染状况 32
2.7 臭氧 33
2.7.1 天然源 34
2.7.2 人为源 35
名词解释 36
思考题 36
参考文献 36
第3章 大气化学反应动力学基础 37
3.1 化学反应动力学基础 37
3.1.1 反应与反应速率 37
3.1.2 反应速率方程及速率常数 38
3.1.3 半衰期和寿命 41
3.1.4 稳态近似假设 43
3.2 光化学反应机理 45
3.2.1 光子能量 45
3.2.2 光化学基本定律 45
3.2.3 光化学反应的初级过程和次级过程 46
3.2.4 光化学反应速率 47
3.2.5 大气中重要吸光物质的光解离 51
思考题 53
参考文献 54
第4章 对流层臭氧化学 55
4.1 对流层臭氧污染的特征和危害 55
4.2 对流层大气中主要的氧化反应 57
4.2.1 对流层大气中的氧化剂及其主要来源 57
4.2.2 对流层大气中的气相氧化反应 59
4.3 对流层臭氧污染生成机制 62
4.3.1 光化学基本循环(NO—NO2—O3) 62
4.3.2 光化学基本循环与自由基循环的耦合 63
4.4 臭氧与前体物的非线性关系 64
4.4.1 NO 浓度对清洁大气中O3的影响 64
4.4.2 臭氧生成效率 64
4.4.3 经验动力学模拟臭氧等值线图 65
4.4.4 影响臭氧与前体物敏感性的因素和判断方法 66
4.5 大气VOC化学活性评价 67
4.5.1 VOC增量反应活性的定义 67
4.5.2 VOC化学活性的评价方法 68
4.6 对流层臭氧控制对策 69
4.6.1 我国的臭氧污染现状 69
4.6.2 臭氧控制对策的制定 70
思考题 71
延伸阅读 72
参考文献 72
第5章 气溶胶化学 73
5.1 气溶胶粒径 73
5.1.1 投影直径 73
5.1.2 几何当量直径 74
5.1.3 物理当量直径 75
5.2 气溶胶粒径分布 76
5.2.1 个数频率 76
5.2.2 筛下累积频率 77
5.2.3 个数密度和个数频率密度 78
5.2.4 平均粒径 79
5.2.5 连续分布 80
5.2.6 粒径分布函数 81
5.3 气溶胶化学组成 83
5.3.1 水溶性离子 84
5.3.2 含碳气溶胶 88
5.3.3 元素 96
5.3.4 我国大气颗粒物污染情况和防治对策 99
名词解释 101
思考题 102
延伸阅读 104
参考文献 106
第6章 化学物质沉降 109
6.1 大气污染物的清除机制 109
6.1.1 干沉降 109
6.1.2 湿沉降 111
6.2 酸雨的形成 112
6.2.1 酸雨概述 112
6.2.2 降水的化学组成 113
6.2.3 降水pH 116
6.2.4 酸雨形成机制 118
6.3 酸雨的分布和发展趋势 120
6.4 酸雨的危害和防治 122
6.4.1 酸雨的环境危害 122
6.4.2 酸雨防治对策 123
名词解释 123
思考题 124
参考文献 124
第7章 平流层臭氧化学 126
7.1 臭氧层概述 127
7.1.1 臭氧层的分布特征 128
7.1.2 臭氧层的作用 129
7.2 臭氧层基本化学机制 130
7.2.1 Chapman机制 130
7.2.2 催化机制 131
7.3 南极臭氧洞及其理论 141
7.3.1 南极臭氧洞的发现及变化 141
7.3.2 南极臭氧洞理论 142
名词解释 144
思考题 144
延伸阅读 145
参考文献 145
第8章 大气污染监测 146
8.1 大气污染监测概述 146
8.1.1 大气污染监测在大气化学中的作用 146
8.1.2 大气污染监测与大气模式的相互关系(以OH自由基为例) 146
8.1.3 大气污染监测方案的制定 147
8.2 大气污染监测原理 149
8.2.1 光谱分析法 149
8.2.2 色谱分析法 149
8.2.3 质谱分析法 150
8.3 气态污染物监测 151
8.3.1 SO2的监测方法与原理 151
8.3.2 NOx的监测方法与原理 153
8.3.3 O3的监测方法与原理 156
8.3.4 CO的监测方法与原理 156
8.3.5 气态污染物在线监测 157
8.3.6 挥发性有机物的监测 158
8.4 颗粒态污染物监测 160
8.4.1 颗粒物粒径谱的监测 160
8.4.2 颗粒物化学组分的监测 163
8.5 大气自由基的监测 167
思考题 170
参考文献 170
第9章 大气环境数值模拟 171
9.1 基本方程 172
9.1.1 连续性方程 172
9.1.2 求解连续性方程——离散化处理 174
9.2 化学机理 176
9.2.1 早期化学机理发展 176
9.2.2 主流化学机理发展 176
9.3 气溶胶模块 180
9.3.1 SOA模型 180
9.3.2 无机气溶胶热力学平衡模式 186
9.4 大气化学传输模型及应用 188
9.4.1 常用的CTM介绍 189
9.4.2 CTM的评价和应用 191
思考题 194
延伸阅读 194
参考文献 195
第10章 大气污染与气候变化 196
10.1 气溶胶光学特性 196
10.1.1 消光系数 196
10.1.2 气溶胶光学厚度 198
10.1.3 单次散射反照率 199
10.1.4 非对称因子 201
10.2 气溶胶的辐射强迫 202
10.2.1 辐射强迫的定义 202
10.2.2 气溶胶辐射强迫的特征 203
10.3 气溶胶对天气和气候的影响 205
10.3.1 气溶胶对天气的影响 205
10.3.2 气溶胶对气候的影响 206
10.4 天气、气候对大气污染的影响 207
10.4.1 天气条件对大气污染的影响 207
10.4.2 气候变化对大气污染的影响 208
10.5 大气污染治理与气候变化应对的协同 209
名词解释 210
思考题 211
延伸阅读 211
参考文献 211
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