对流层化学

对流层化学描述了在大气最低层（天气和大部分污染发生的地方）处理微量气体的氧化剂循环和自由基反应。

Definition

对流层中微量气体和气溶胶的化学，主要由羟基自由基引发的白天自由基氧化主导。

Scope

本主题涵盖了对流层中挥发性有机化合物、一氧化碳、硫和氮物质的光化学氧化，重点是羟基自由基循环以及臭氧和二次有机气溶胶的形成。它包括清洁背景化学和污染环境。

Core questions

• 羟基自由基如何控制微量气体的寿命？
• 什么决定了氮氧化物（NOx）是导致臭氧生成还是消耗？
• 二次有机气溶胶是如何从气相前体形成的？
• 夜间NO3化学起什么作用？

Key theories

HOx-NOx-VOC氧化循环

对流层臭氧的产生源于挥发性有机化合物在OH引发氧化过程中HOx和NOx自由基的耦合循环，其结果取决于NOx和活性碳的相对丰度。

Mechanisms

OH引发碳氢化合物和CO的氧化，形成过氧自由基，将NO转化为NO2；NO2的光解产生臭氧。NO3自由基提供类似的夜间氧化途径，较大有机物的部分氧化产生低挥发性产物，凝结成二次有机气溶胶。

Clinical relevance

对流层化学控制着地表臭氧和颗粒物，这两种污染物对空气质量标准和生态系统暴露影响最大。

History

20世纪70年代，人们认识到OH而非直接光解控制着对流层氧化，这重塑了空气质量科学，并解释了甲烷和其他还原性气体的全球清除。

Seminal works

• finlaysonPitts2000
• vanLoon2017

Frequently asked questions

对流层臭氧与臭氧层是同一种物质吗？

不是。平流层臭氧保护地表免受紫外线辐射，而对流层臭氧是近地表污染物和温室气体，由排放物形成。