大气化学与微量气体

控制空气质量、氧化能力和气候活性气体的大气微量组分的化学反应和循环。

Definition

大气化学与微量气体是研究大气化学组成以及产生、转化和去除其微量气体组分的反应的学科。

Scope

该领域涵盖对流层光化学、羟基自由基提供的氧化能力、臭氧和光化学烟雾的形成、甲烷、一氧化碳、氮氧化物和挥发性有机化合物等微量气体的来源、汇和循环，以及控制大气组成的化学动力学和光解过程。

Sub-topics

• 大气化学动力学
• 微量气体的生物地球化学循环
• 臭氧和光化学烟雾
• 对流层光化学与氧化

Core questions

• 是什么赋予了大气氧化和清除污染物的能力？
• 对流层中的臭氧是如何产生和破坏的？
• 什么控制着气候活性微量气体的浓度和寿命？

Key theories

羟基自由基氧化能力

光化学产生的羟基自由基启动了大多数微量气体的氧化过程，并作为大气主要的清洁剂。

光化学臭氧生成

在氮氧化物和挥发性有机化合物存在下，阳光驱动一个催化循环，产生地表臭氧，这是光化学烟雾的核心。

Mechanisms

阳光光解臭氧和其他物质，生成高活性羟基自由基，该自由基攻击甲烷、一氧化碳、挥发性有机化合物和其他微量气体，从而决定它们在大气中的寿命。在受污染的空气中，这些化合物在氮氧化物存在下的氧化作用驱动催化循环，产生臭氧和二次污染物。微量气体的浓度反映了排放、化学转化、传输和沉降之间的平衡。

Clinical relevance

大气化学是空气质量管理、臭氧和颗粒物污染事件预测以及甲烷等温室气体收支评估的基础。

History

现代大气化学起源于海根-斯米特（Haagen-Smit）在20世纪50年代对洛杉矶光化学烟雾的识别，并在20世纪70年代随着对羟基自由基核心氧化作用的认识而成熟，其综合论述可见于Seinfeld和Pandis以及Finlayson-Pitts和Pitts的标准教科书。

Key figures

• John Seinfeld
• Spyros Pandis
• Barbara Finlayson-Pitts

Seminal works

• seinfeldPandis2016
• finlaysonPitts2000

Frequently asked questions

大气的氧化能力是什么？

它是大气化学去除微量气体的能力，主要由羟基自由基的丰度决定，羟基自由基启动了大多数污染物的氧化过程。