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第一节　大气环境化学的发展及其研究内容和特点1

绪论1

第二节　大气环境化学的研究方法3

一、现场实验研究3

二、实验室研究4

三、模式计算6

第三节　大气环境化学的发展动向7

第四节　本书的内容与章节安排9

一、地球大气环境概貌9

四、气候变化的大气化学原理10

五、平流层化学10

二、大气中对环境有影响的组分10

三、对流层化学10

六、室内空气污染11

参考文献11

第一章　地球的大气环境12

第一节　大气的发展史12

一、大气形成的初始阶段12

二、大气由还原性气氛向氧化性气氛转化13

三、现在的大气环境14

一、按气温垂直分布分层——热分层15

第二节　大气的分层15

二、按大气化学组分垂直分布分层17

三、按大气电离状态的垂直分布分层18

第三节　大气的能量平衡18

一、太阳辐射18

二、大气组分对太阳辐射的吸收19

三、地球的能量平衡21

四、大气的运动21

一、大气组分的源、汇和循环23

第四节　大气的物质组成23

二、大气保留时间25

三、大气组分及其分类28

第五节　大气组分的浓度表示方法29

一、混合比浓度表示法29

二、数浓度表示法29

三、质量浓度表示法30

第六节　大气中的自由基30

一、HOx自由基在大气中的浓度和变化趋势30

二、HOx自由基的源、汇及相互转化31

三、HOx自由基的重要性32

四、HOx自由基的测定32

第七节　大气环境质量及标准35

思考题36

参考文献37

第二章 大气化学组分的源、汇与循环39

第一节　大气污染物的来源40

一、人为源40

二、天然源43

三、污染物的来源分析技术44

第二节　大气污染物的汇机制47

一、干沉降47

二、湿沉降48

三、化学反应去除48

四、向平流层输送48

第三节　含硫化合物49

一、二氧化硫（SO2）49

二、低价硫化合物51

四、含硫化合物的环境浓度53

三、硫的大气化学转化及全球循环53

第四节　含氮化合物55

一、氧化亚氮（N2O）56

二、NO和NO2（氮氧化物NOx）58

三、氨（NH3）61

四、氮的大气循环62

五、含氮化合物的环境浓度62

第五节　含碳化合物63

一、碳的氧化物——CO和CO263

二、挥发性有机物（VOCs）70

一、卤代烃80

第六节　含卤素化合物80

二、其他含氯化合物87

三、氟化物88

四、含溴化合物89

五、卤素的循环90

第七节　持久性有机污染物90

一、二恶英类化学物质的主要污染源91

二、气态的PCDD/Fs93

三、大气中PCDD/Fs的气体-颗粒相平衡96

四、PCDD/Fs的大气行为98

第八节　光化学氧化剂101

一、臭氧（O3）102

二、过氧乙酰基硝酸酯（PAN）110

三、大气中的自由基113

第九节　大气气溶胶115

一、气溶胶的来源115

二、气溶胶的汇116

三、气溶胶粒子的环境浓度118

思考题121

参考文献122

一、化学反应速率与方程125

第三章　大气化学反应动力学基础125

第一节　化学反应动力学基本原理125

二、平均寿命与分数寿期129

三、温度对反应速率的影响130

第二节　大气光化学反应基础133

一、光化学定律133

二、光化学的初级过程和量子产额135

三、光化辐射和光化通量140

四、光化学反应速率143

五、NO2的光解常数146

六、温度和压力对光化学反应的影响149

第三节　大气气相化学反应151

一、光解反应151

二、氧化反应156

三、大气寿命169

四、大气污染物的气相化学反应172

第四节　大气颗粒物表面非均相反应185

一、大气颗粒物反应的分类185

二、非均相反应的速率186

三、非均相反应的机理194

四、表面吸附水对非均相反应的影响199

五、亚硝酸和氯原子的非均相生成机制200

第五节　二次有机颗粒物生成机制简介203

一、气相反应203

二、颗粒物表面反应207

思考题209

参考文献210

第四章 对流层气相化学214

第一节　NO、NO2和O3的基本光化学循环215

一、清洁大气中的基本化学过程217

第二节　清洁大气中的气相化学过程217

二、NO在清洁大气化学过程中的作用218

第三节　污染大气中的气相化学过程221

一、光化学污染（烟雾）的历史221

二、光化学污染（烟雾）的化学特征225

三、利于产生光化学烟雾的气象特征228

四、光化学烟雾形成的简化机制229

第四节　臭氧生成与NOx和VOCs的关系232

一、VOCs/NOx比值对臭氧生成的影响232

二、臭氧生成的等浓度曲线（EKMA曲线）233

三、基于NOx和VOCs观测的模型OBM236

四、指示剂法238

第五节　自由基收支与循环242

一、HOx收支和循环的定量关系243

二、HOx收支和循环的模式研究244

第六节　NOx收支与循环248

一、城市近地层大气NOx收支与循环249

二、郊区近地层大气NOx收支与循环251

第七节　大气挥发性有机物反应活性252

一、等效丙烯浓度252

二、OH消耗速率255

三、VOCs的增量反应活性256

第八节　光化学污染的控制策略262

一、VOCs和NOx控制区及影响因素262

二、基于VOCs和NOx控制的O3削减战略263

思考题264

参考文献265

第五章　气溶胶化学268

第一节　引言268

一、形貌268

二、粒径269

三、分类272

四、气溶胶颗粒对人体健康的危害274

第二节　气溶胶的粒径谱分布275

一、气溶胶粒径分布函数的表示方法276

二、大气气溶胶谱分布函数的经验描述280

三、气溶胶粒子的三模态及其特性286

第三节　气溶胶粒子的成核作用290

一、气溶胶粒子的均相成核——由气体分子形成新核291

二、气溶胶粒子的非均相成核295

三、新粒子生成296

第四节　气溶胶粒子的化学组成305

一、气溶胶粒子中的离子成分306

二、气溶胶粒子中的有机物——颗粒有机物311

三、气溶胶粒子中的微量元素327

第五节　气溶胶粒子污染来源与贡献的研究330

一、相对浓度法331

二、富集因子（EF）法332

三、相关分析法334

四、因子分析法334

五、化学质量平衡（CMB）模型346

六、PMF因子分析模型351

思考题357

参考文献359

第六章　酸沉降化学365

第一节　酸雨研究的历程365

第二节　降水和液滴化学特征368

一、降水的化学组成368

二、降水pH374

三、降水化学组成的时空变化377

四、降水中离子成分的相关性382

五、雾、露、霜的化学组成385

第三节　降水的酸化过程389

一、质量传输动力学390

二、云内清除过程393

三、云下清除过程400

四、云内和云下清除过程的比较406

第四节　酸雨生成机理407

一、SO2和NOx的气相氧化反应409

二、气、液吸收平衡和液相化学平衡411

三、大气中的液态水417

四、大气水系统中的氧化剂418

五、液相硫化学反应动力学422

六、液相氮化学反应动力学429

七、液相有机反应434

八、液滴中各物种浓度的变化436

第五节　酸沉降临界负荷438

一、酸沉降临界负荷的概念438

二、确定酸沉降临界负荷的方法438

三、中国酸沉降临界负荷区划440

四、中国硫沉降超过临界负荷的区域442

思考题443

参考文献444

第七章　大气化学传输模式447

第一节　模式及其基本方程447

一、模式及其发展历史447

二、模拟系统的框架结构450

三、模式的基本方程453

第二节　光化学氧化模式459

一、光化学烟雾形成的化学反应机理459

二、光化学氧化模式466

第三节　酸沉降模式473

第四节　气溶胶模式480

一、气溶胶热力学平衡模式482

二、气溶胶动力学模式491

第五节　综合空气质量模式495

第六节　模式的评价与应用498

一、模式性能评价498

二、模式应用实例：北京地区臭氧来源的模式研究500

思考题512

参考文献513

第一节　大气辐射传输过程518

第八章　气候变化的大气化学原理518

一、大气对辐射的吸收和散射519

二、辐射的传输521

三、辐射在大气中的传输522

四、地面、大气及地气系统的辐射平衡523

第二节　温室效应及温室气体528

一、气体分子的红外吸收和发射528

二、大气中温室气体531

三、温室气体的辐射强迫532

四、全球变暖潜势535

第三节　气溶胶的辐射强迫537

一、气溶胶直接辐射强迫538

二、气溶胶的间接辐射强迫作用542

三、炭黑气溶胶（BC）的辐射强迫以及气候效应548

第四节　气候变化的历史趋势549

一、气候与冰川变化理论550

二、利用冰芯重建古气候和古环境记录的主要方法551

三、极地冰芯记录反映的气候变化552

第五节　大气污染与气候变化556

一、气象与大气污染的相互关系556

二、大气污染和气候变化的相互作用557

三、全球变暖可能的影响559

第六节　气候变化与臭氧层耗损的耦合机制560

一、概述560

二、臭氧耗损对气候变化的影响562

三、气候变化对臭氧耗损的影响564

第七节　海洋大气边界层化学与气候变化568

一、海洋与气候变化568

二、大气与海洋的物质交换568

三、CLAW假说570

四、海洋大气的卤素572

五、北极Hg亏损576

六、海洋大气颗粒物与云的形成578

思考题579

参考文献580

第九章　平流层化学584

第一节　引言584

一、臭氧层585

二、臭氧层的作用586

三、平流层化学研究进展589

一、平流层臭氧的生成和清除反应591

第二节　平流层的基本化学过程591

二、平流层中的气相化学594

第三节　南极臭氧洞及其非均相反应606

一、臭氧洞的发现及其变化606

二、南极臭氧洞的形成——非均相化学机理607

第四节　北极和中纬度地区的平流层化学611

一、北极臭氧层变化612

二、中纬度地区平流层化学615

第五节　重要源气体变化对平流层臭氧的影响619

一、直接进入平流层的源物质619

二、对流层排放的长寿命源物质——卤代碳化物623

第六节　臭氧层变化的预测628

一、臭氧层损耗物质的浓度变化628

二、平流层臭氧的变化预测632

思考题637

参考文献638

第十章 室内空气污染641

第一节　概述641

一、历史回顾641

二、室内空气污染特征642

三、室内空气污染研究进展643

第二节　室内污染物的化学行为及人体暴露644

一、室内空气中的氧化剂645

二、室内空气中主要的无机污染物651

三、室内空气主要的有机污染物656

四、室内空气中的颗粒物污染663

五、室内空气中的放射性气体氡665

六、室内空气中的微生物667

七、室内空气中的重金属668

第三节　室内空气污染的来源670

一、室内污染源671

二、室外污染源677

第四节　室内空气污染的研究方法679

一、室内空气污染研究方法679

二、室内材料释放特征以及释放模型681

三、室内空气污染评价688

第五节　室内环境的健康风险评价689

一、概述690

二、危害认定692

三、剂量-反应评价694

四、暴露评价698

五、风险特征700

第六节　室内空气污染控制703

一、室内污染源控制703

二、室内通风技术703

三、室内空气净化技术704

思考题706

参考文献706

附录709

附录一　电磁辐射典型波长、频率、波数和能量范围709

附录三　美国大气环境质量标准710

附录二　各种微量气体以mg/m3和ppm表示的相互换算因子710

附录四　中国大气环境质量标准711

附录五　近似键裂解能712

附录六　气相反应中的一些常见转换因子717

附录七　OH自由基与某些烷烃、烯烃和芳烃的反应速率常数及其与温度的关系718

附录八　O3与烃类化合物的反应速率常数及其与温度的关系726

附录九　NO3自由基与烃类化合物的反应速率常数及其与温度的关系729

附录十　室内主要污染物的国家标准734

附录十一　一些基本物理常数738

附录十二　用于构成十进倍数和分数单位的词头738