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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CO2 63

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/Fs 93

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OBM 236

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pH 374

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