大氣化學是大氣科學和環(huán)境科學的重要分支學科。本書根據大氣化學的學科知識結構，緊扣大氣環(huán)境的熱點前沿問題，結合編者在科學研究和教學過程中的經驗編寫而成。內容包括大氣層簡介、大氣成分循環(huán)過程、大氣化學反應動力學基礎、對流層臭氧化學、氣溶膠化學、化學物質沉降、平流層臭氧化學、大氣污染監(jiān)測、大氣環(huán)境數值模擬、大氣污染與氣候變化。
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目錄
前言
緒論 1
0.1 大氣化學發(fā)展歷史 1
0.2 大氣化學的研究方法 3
0.2.1 外場觀測 3
0.2.2 實驗研究 4
0.2.3 模式計算 5
0.3 本書章節(jié)安排 5
思考題 6
參考文獻 6
第1章 大氣層簡介 7
1.1 大氣的歷史演化 7
1.2 大氣的垂直分層 8
1.3 大氣成分的度量 9
1.3.1 混合比 9
1.3.2 數密度 11
1.3.3 分壓 12
1.4 大氣壓強 14
1.4.1 大氣壓強的概念 14
1.4.2 大氣壓的垂直分布 15
思考題 16
參考文獻 16
第2章 大氣成分循環(huán)過程 17
2.1 大氣污染物的來源 17
2.1.1 人為源 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 低價態(tài)含硫化合物 20
2.3 含氮化合物 21
2.3.1 氧化亞氮 21
2.3.2 氮氧化物 22
2.3.3 氨氣 23
2.4 含碳化合物 23
2.4.1 揮發(fā)性有機物 24
2.4.2 碳的氧化物 27
2.5 含鹵素化合物 29
2.5.1 鹵代烴 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 大氣氣溶膠 31
2.6.1 氣溶膠的來源 31
2.6.2 我國氣溶膠污染狀況 32
2.7 臭氧 33
2.7.1 天然源 34
2.7.2 人為源 35
名詞解釋 36
思考題 36
參考文獻 36
第3章 大氣化學反應動力學基礎 37
3.1 化學反應動力學基礎 37
3.1.1 反應與反應速率 37
3.1.2 反應速率方程及速率常數 38
3.1.3 半衰期和壽命 41
3.1.4 穩(wěn)態(tài)近似假設 43
3.2 光化學反應機理 45
3.2.1 光子能量 45
3.2.2 光化學基本定律 45
3.2.3 光化學反應的初級過程和次級過程 46
3.2.4 光化學反應速率 47
3.2.5 大氣中重要吸光物質的光解離 51
思考題 53
參考文獻 54
第4章 對流層臭氧化學 55
4.1 對流層臭氧污染的特征和危害 55
4.2 對流層大氣中主要的氧化反應 57
4.2.1 對流層大氣中的氧化劑及其主要來源 57
4.2.2 對流層大氣中的氣相氧化反應 59
4.3 對流層臭氧污染生成機制 62
4.3.1 光化學基本循環(huán)(NO—NO2—O3) 62
4.3.2 光化學基本循環(huán)與自由基循環(huán)的耦合 63
4.4 臭氧與前體物的非線性關系 64
4.4.1 NO 濃度對清潔大氣中O3的影響 64
4.4.2 臭氧生成效率 64
4.4.3 經驗動力學模擬臭氧等值線圖 65
4.4.4 影響臭氧與前體物敏感性的因素和判斷方法 66
4.5 大氣VOC化學活性評價 67
4.5.1 VOC增量反應活性的定義 67
4.5.2 VOC化學活性的評價方法 68
4.6 對流層臭氧控制對策 69
4.6.1 我國的臭氧污染現(xiàn)狀 69
4.6.2 臭氧控制對策的制定 70
思考題 71
延伸閱讀 72
參考文獻 72
第5章 氣溶膠化學 73
5.1 氣溶膠粒徑 73
5.1.1 投影直徑 73
5.1.2 幾何當量直徑 74
5.1.3 物理當量直徑 75
5.2 氣溶膠粒徑分布 76
5.2.1 個數頻率 76
5.2.2 篩下累積頻率 77
5.2.3 個數密度和個數頻率密度 78
5.2.4 平均粒徑 79
5.2.5 連續(xù)分布 80
5.2.6 粒徑分布函數 81
5.3 氣溶膠化學組成 83
5.3.1 水溶性離子 84
5.3.2 含碳氣溶膠 88
5.3.3 元素 96
5.3.4 我國大氣顆粒物污染情況和防治對策 99
名詞解釋 101
思考題 102
延伸閱讀 104
參考文獻 106
第6章 化學物質沉降 109
6.1 大氣污染物的清除機制 109
6.1.1 干沉降 109
6.1.2 濕沉降 111
6.2 酸雨的形成 112
6.2.1 酸雨概述 112
6.2.2 降水的化學組成 113
6.2.3 降水pH 116
6.2.4 酸雨形成機制 118
6.3 酸雨的分布和發(fā)展趨勢 120
6.4 酸雨的危害和防治 122
6.4.1 酸雨的環(huán)境危害 122
6.4.2 酸雨防治對策 123
名詞解釋 123
思考題 124
參考文獻 124
第7章 平流層臭氧化學 126
7.1 臭氧層概述 127
7.1.1 臭氧層的分布特征 128
7.1.2 臭氧層的作用 129
7.2 臭氧層基本化學機制 130
7.2.1 Chapman機制 130
7.2.2 催化機制 131
7.3 南極臭氧洞及其理論 141
7.3.1 南極臭氧洞的發(fā)現(xiàn)及變化 141
7.3.2 南極臭氧洞理論 142
名詞解釋 144
思考題 144
延伸閱讀 145
參考文獻 145
第8章 大氣污染監(jiān)測 146
8.1 大氣污染監(jiān)測概述 146
8.1.1 大氣污染監(jiān)測在大氣化學中的作用 146
8.1.2 大氣污染監(jiān)測與大氣模式的相互關系(以OH自由基為例) 146
8.1.3 大氣污染監(jiān)測方案的制定 147
8.2 大氣污染監(jiān)測原理 149
8.2.1 光譜分析法 149
8.2.2 色譜分析法 149
8.2.3 質譜分析法 150
8.3 氣態(tài)污染物監(jiān)測 151
8.3.1 SO2的監(jiān)測方法與原理 151
8.3.2 NOx的監(jiān)測方法與原理 153
8.3.3 O3的監(jiān)測方法與原理 156
8.3.4 CO的監(jiān)測方法與原理 156
8.3.5 氣態(tài)污染物在線監(jiān)測 157
8.3.6 揮發(fā)性有機物的監(jiān)測 158
8.4 顆粒態(tài)污染物監(jiān)測 160
8.4.1 顆粒物粒徑譜的監(jiān)測 160
8.4.2 顆粒物化學組分的監(jiān)測 163
8.5 大氣自由基的監(jiān)測 167
思考題 170
參考文獻 170
第9章 大氣環(huán)境數值模擬 171
9.1 基本方程 172
9.1.1 連續(xù)性方程 172
9.1.2 求解連續(xù)性方程——離散化處理 174
9.2 化學機理 176
9.2.1 早期化學機理發(fā)展 176
9.2.2 主流化學機理發(fā)展 176
9.3 氣溶膠模塊 180
9.3.1 SOA模型 180
9.3.2 無機氣溶膠熱力學平衡模式 186
9.4 大氣化學傳輸模型及應用 188
9.4.1 常用的CTM介紹 189
9.4.2 CTM的評價和應用 191
思考題 194
延伸閱讀 194
參考文獻 195
第10章 大氣污染與氣候變化 196
10.1 氣溶膠光學特性 196
10.1.1 消光系數 196
10.1.2 氣溶膠光學厚度 198
10.1.3 單次散射反照率 199
10.1.4 非對稱因子 201
10.2 氣溶膠的輻射強迫 202
10.2.1 輻射強迫的定義 202
10.2.2 氣溶膠輻射強迫的特征 203
10.3 氣溶膠對天氣和氣候的影響 205
10.3.1 氣溶膠對天氣的影響 205
10.3.2 氣溶膠對氣候的影響 206
10.4 天氣、氣候對大氣污染的影響 207
10.4.1 天氣條件對大氣污染的影響 207
10.4.2 氣候變化對大氣污染的影響 208
10.5 大氣污染治理與氣候變化應對的協(xié)同 209
名詞解釋 210
思考題 211
延伸閱讀 211
參考文獻 211
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