《大气环境化学》

绪论1

0-1 大气环境化学的内容、范围和特点1

0-2 大气环境化学的一般研究方法3

一、现场实测3

二、实验室研究3

三、模式计算6

0-3 大气环境化学的发展动向6

0-4 本书的内容与章节安排7

一、地球大气环境概貌7

二、大气中对环境有影响的组分7

三、对流层化学8

四、平流层化学8

参考文献8

第一章 地球的天然大气环境9

1-1 地球大气层的形成 (简述)9

一、地球形成阶段9

二、大气圈由还原性气氛变为氧化性气氛10

三、大气圈今日面貌的形成10

1-2 大气层垂直结构11

一、按气温垂直分布分层--热分层11

二、按大气化学成分垂直分布分层12

三、按大气电离状态的垂直分布分层13

1-3 大气的能量来源13

一、太阳辐射13

二、大气成分对太阳辐射的吸收14

三、地球与大气的能量平衡15

1-4 地球的大气组成16

一、大气组分的源、汇和气体循环16

二、停留时间18

三、大气组成的分类20

1-5 大气中的自由基21

一、OH和HO2自由基在大气中的浓度21

二、OH和HO2自由基的来源22

三、OH和HO2自由基的汇与相互间的转化23

四、OH自由基的重要性24

1-6 大气组分浓度表示方法25

一、ppm(百万分之一)、pphm(一亿分之一)，ppb(十亿分之一)、ppt(万亿分之一)表示法25

二、个数/cm3表示法25

三、mg/m3、μg/m3表示法26

参考文献27

第二章 环境大气中的重要污染物28

2-1 大气污染物的来源29

一、人为源(或人为污染源)29

二、天然源31

2-2 大气污染物的汇机制31

一、干沉降(干去除)32

二、湿沉降(湿去除)32

三、化学反应去除32

四、向平流层输送32

2-3 含硫化合物32

一、二氧化硫(SO2)32

二、H2S和低价硫化合物33

三、低价态硫化物在大气中的性质35

四、硫的全球循环36

五、含硫化合物的环境浓度37

2-4 含氮化合物37

一、氧化亚氮(N2O)38

二、一氧化氮和二氧化氮(氮氧化物NOx)38

三、氨(NH3)41

四、氮的大气循环41

五、含氮化合物的环境浓度42

2-5 含碳化合物43

一、碳的氧化物--CO和CO243

二、碳氢化合物(HC)48

2-6 含卤素化合物53

一、卤代烃53

二、其他含氯化合物58

三、氟化物59

四、卤素的循环60

2-7 光化学氧化剂 Ox 和臭氧 O360

一、臭氧(O3)60

二、过氧乙酰基硝酸酯(PAN)66

参考文献68

第三章 对流层大气中的气相化学转化70

3-1 大气光化学反应基础70

一、光化学定律70

二、光化学的初级过程和量子产额71

三、光化辐射和光化通量75

四、光化学反应速度78

五、NO2的光解常数80

3-2 大气中重要气体的光吸收84

一、二氧化氮的吸收特性85

二、O3的光吸收87

三、SO2的光吸收89

四、HCHO的光吸收90

3-3 NO、NO2和O3的基本光化学循环90

3-4 对流层清洁大气中的化学和光化学过程92

一、清洁大气中的基本化学过程92

二、NO在清洁大气化学过程中的作用93

3-5 有机物的大气化学反应94

一、寿命与半寿期95

二、与OH基的反应97

三、与O3的反应103

四、与NO3的反应106

五、含氧有机物的反应108

3-6 含氮化合物的化学110

一、NO的化学反应110

二、NO2的化学反应112

三、亚硝酸(HONO)的化学反应113

四、硝酸(HNO3)的化学反应114

五、过氧乙酰基硝酸酯(PAN)114

六、烷基硝酸酯(RONO2)115

3-7 有机物--NOx--空气体系中的化学--光化学烟雾116

一、光化学污染(烟雾)的化学特征116

二、光化学烟雾形成的简化机制119

三、有机物的反应(活)性121

四、臭氧生成的等浓度曲线121

3-8 含硫化合物在气相中的氧化123

一、二氧化硫的氧化123

二、低价硫化物的氧化126

参考文献128

第四章 大气污染化学模式131

4-1 光化学烟雾形成的化学动力学机理131

一、特定化学机理133

二、归纳化学机理135

4-2 大气中SO2氧化机理及氧化速度的估算144

一、光化学氧化144

二、均相氧化146

三、液相氧化148

四、SO2在颗粒物表面上的氧化150

4-3 化学反应机理中物种浓度的计算150

一、拟稳态近似处理151

二、Gear数值计算法153

三、Runger-Kutta-Merson法(简称RKM法)155

四、Sklarew 法(简称SK法)156

五、小参数法(SPM)156

4-4 复杂化学反应机理的特性分析158

一、计数物种的概念159

二、计数物种分析法的应用160

参考文献163

第五章 气溶胶化学164

5-1 引言164

一、基本概念164

二、气溶胶粒子的来源与汇166

三、气溶胶粒子对人体的危害169

5-2 气溶胶的粒径分布171

一、气溶胶粒径分布函数的表示方法171

二、气溶胶粒子的三模态及其特性174

5-3 气溶胶粒子的成核作用177

一、气溶胶粒子的均相成核--由气体分子形成新核177

二、气溶胶粒子的非均相成核181

5-4 气溶胶粒子的化学组成182

一、气溶胶粒子中的离子成分183

二、气溶胶粒子中的有机物--颗粒有机物187

三、气溶胶粒子中的多环芳烃191

四、气溶胶粒子中的微量元素202

5-5 气溶胶粒子污染来源与贡献的研究203

一、相对浓度法204

二、富集因子(EF)法207

三、相关分析法209

四、化学元素平衡法(CEB)210

五、因子分析法214

参考文献224

第六章 酸沉降化学226

6-1 引言226

6-2 酸雨研究概况227

6-3 降水的化学性质228

一、降水的化学组成229

二、降水的pH值232

三、降水化学组成的时空变化237

四、降水中离子成分的相关性242

6-4 降水的酸化过程245

一、质量传输动力学246

二、云内清除过程248

三、云下清除过程251

四、云内和云下清除过程的比较257

6-5 大气水相中酸性物质的形成258

一、酸性物质在气相中的转化反应259

二、气、液吸收平衡和液相化学平衡260

三、大气中的液态水264

四、大气水系统中的化学267

五、液相硫化学反应动力学271

六、液相氮化学反应动力学277

七、液滴中各物种浓度的变化278

6-6 雾、露、霜的化学组成280

6-7 干沉降283

参考文献286

第七章 平流层化学289

7-1 平流层化学发展概况291

7-2 平流层化学简述291

一、平流层臭氧的基本光化学反应291

二、各活性物种的源、汇和储库293

7-3 大气中源气体及其他气体的变化对平流层臭氧的影响299

一、含氯氟烃类299

二、含氮化合物302

三、甲烷(CH4)305

四、二氧化碳(CO2)305

五、溴(Br)307

7-4 南极“臭氧洞”现象及其解释308

一、臭氧“洞”的发现308

二、南极臭氧洞现象的解释310

三、有关臭氧洞形成的化学机制310

四、有关臭氧洞形成的动力学机制与光化学机制312

7-5 臭氧浓度的全球趋势313

参考文献315

第八章 大气放射性污染317

8-1 大气放射性概述317

一、放射性317

二、放射性衰变318

三、核反应319

四、放射性量度单位320

五、大气放射性物质的类型321

8-2 大气的天然放射性322

一、宇宙辐射322

二、宇生放射性核素324

三、陆生气体放射性核素326

四、大气天然辐射源当前的照射状况328

8-3 大气的放射性污染329

一、人工放射性物质的来源329

二、大气放射性污染物的归宿334

三、大气放射性污染对人的危害335

参考文献336

附录一 电磁波谱各波段的典型波长、频率、波数和能量337

附录二 近似键裂解能337

附录三 气相反应中的一些常见转换因子340

附录四 大气中一些有机化合物同OH、O3和NO3在室温(298K)下的速度常数341

附录五 一些基本物理常数342

附录六 用于构成十进倍数和分数单位的词头343