《大气化学》课程教学大纲

大气化学

Atmospheric Chemistry

一、课程基本情况

课程类别：专业任选课

课程学分：2学分

课程总学时：32 学时，其中讲课：32 学时，实验（含上机）：0 学时，课外 0 学时

课程性质：选修

开课学期：第4学期

先修课程：大气科学概论、大学化学

适用专业：环境工程

教 材：唐孝炎、张远航、邵敏 主编，大气环境化学（第二版），高等教育出版社，2006

年。

开课单位：环境科学与工程 学院 环境工程 系

二、课程性质、教学目标和任务

《大气化学》是环境工程专业的一门选修课，它是研究对环境有重要影响的大气组分在

大气环境中的化学行为的科学，是一门综合性很强的课程，依靠多学科渗透、交叉发展起来

的，涉及化学、大气科学、生物学、生态学、气候学等学科的知识。通过地球大气环境概貌、

对流层和平流层大气化学过程、大气气溶胶化学、大气中重要的污染物和污染化学模式等内

容的学习，要求学生了解大气化学的发展，了解大气化学对大气环境和人类生活的影响，掌

握大气化学的基本知识和原理，以及大气化学的研究方法、研究成果和发展趋势。通过本课

程的学习，学生应达到下列要求：提高大气环境保护意识，树立正确的行为规范；牢固掌握

《大气化学》的基础知识和理论，会解释日常生活中的大气环境问题并提出有效的控制策略；

培养与提高对大气污染的认知能力和分析、解决大气污染的思维能力与创新能力。

三、教学内容和要求

第1章 绪论（2学时）

1.1大气化学的发展及主要研究内容（1学时）

（1）了解大气化学的主要研究内容；

（2）理解大气污染问题的出现如何推动大气化学的发展；

（3）掌握大气化学区别于其他化学学科的特点；

重点：大气化学的主要研究内容

难点：大气化学的发展

1.2大气化学的研究方法及发展动向（1学时）

（1）了解大气化学的发展动向；

（2）理解大气化学的三类研究方法；

重点：大气化学的三类研究方法

难点：模式计算法

第2章 地球的大气环境（4学时）

2.1大气的发展史、分层及能量平衡（2学时）

（1）了解大气的发展史；

（2）理解大气的能量来源和平衡；

（3）掌握大气的分层；

重点：大气按气温垂直分布分层

难点：地球的能量平衡

2.2大气的物质组成及大气环境质量标准（2学时）

（1）了解大气环境质量及标准；

（2）理解大气中的常量组分与可变组分；

（3）掌握HO自由基的源、汇及相互转化；

X

重点：大气组分的停留时间、浓度表示方法

难点：HO自由基的源、汇及循环

X

第3章 大气化学反应动力学基础（6学时）

3.1化学反应动力学及大气光化学反应基础知识（2学时）

（1）了解化学反应速率和反应级数的基本知识，平均寿命与分数寿期等；

（2）理解大气光化学反应，光化学的初级过程和量子产额等；

（3）掌握化学反应速率的基本计算；

重点：化学反应速率常数和光化学反应的知识

难点：化学反应的速率计算

3.2大气气相化学反应（2学时）

（1）了解大气中的几种光解反应和氧化反应；

（2）理解各种氧化剂在大气中的循环；

（3）掌握典型污染物的气相化学反应机理及特点；

重点：光解反应和氧化反应的机理

难点：大气中氧化剂的循环

3.3大气颗粒物表面非均相反应（2学时）

（1）了解大气颗粒物反应的分类；

（2）理解非均相反应的速率和机理；

（3）掌握二次有机颗粒物生成机制；

重点：非均相反应机理

难点：大气中亚硝酸和氯原子的非均相生成机制

第4章 对流层气相化学（8学时）

4.1清洁大气中的气相化学过程（2学时）

（1）了解对流层大气的特点；

（2）理解清洁大气的基本化学过程；

（3）掌握NO、NO和O的基本光化学循环；

23

重点：NO、NO和O基本光化学循环中O的稳态浓度推导

233

难点：NO在清洁大气化学过程中的作用

4.2污染大气中的气相化学过程（2学时）

（1）了解光化学污染的历史；

（2）理解光化学烟雾的特征；

（3）掌握光化学烟雾形成机制；

（4）掌握臭氧生成与NOx和VOCs的关系

重点：光化学烟雾形成机制及NOx循环和HOx循环

难点：O生成与前体物NOx和VOCs的关系

3

4.3自由基与NOx的收支与循环（2学时）

（1）了解HOx收支和循环的定量关系与模式研究；

（2）理解城市和郊区近地层大气HOx收支和循环；

（3）掌握城市和郊区近地层大气NOx收支和循环；

重点：HOx和NOx收支与循环的定量分析

难点：城市和郊区大气氧化能力的演变及区别

4.4大气VOCs反应活性及光化学污染控制策略（2学时）

（1）理解大气挥发性有机物反应活性的评价指标；

（2）理解VOCs和NOx控制区及影响因素；

（3）掌握基于VOCs和NOx控制的O削减策略；

3

重点：VOCs反应活性的评价

难点：光化学污染的区域控制策略

第5章 气溶胶化学（6学时）

5.1气溶胶简介与粒径谱分布（2学时）

（1）了解气溶胶形貌、粒径、分类和对人体的危害；

（2）理解常见的气溶胶粒径分布函数的表示方法；

（3）理解大气气溶胶谱分布函数的经验描述；

重点：气溶胶的物理特征等基础知识

难点：气溶胶粒径谱分布的描述

5.2气溶胶粒子的成核与化学组成（2学时）

（1）了解均相成核和非均相成核；

（2）理解几种经典成核理论；

（3）掌握气溶胶粒子的离子、有机物和微量元素组成；

重点：气溶胶粒子的生成及化学组成

难点：二元成核、三元成核、离子诱导成核理论

5.3气溶胶粒子污染来源与贡献的研究（2学时）

（1）了解污染源和空气质量的关系（即“源”-“受体”关系）；

（2）理解源解析技术、源清单、扩散模式、受体模式等基础知识；

（3）掌握受体模式用于识别和解析颗粒物来源的方法；

重点：源解析技术、源清单、扩散模式、受体模式等

难点：富集因子(EF)法、CMB模型、PMF因子分析模型等的应用

第6章 酸沉降化学（4学时）

6.1降水化学特征和酸化过程（2学时）

（1）了解酸雨研究的历程；

（2）理解降水化学组成和pH，化学组成的时空变化；

（3）掌握降水的酸化过程；

重点：降水化学组成及时空变化

难点：降水的酸化过程

6.2酸雨生成机理（2学时）

（1）了解大气中的液态水和大气水系统中的氧化剂；

（2）理解气液吸收平衡和液相化学平衡；

（3）掌握液相硫、氮化学反应动力学；

重点：大气水系统中SO和NOx的液相氧化反应

2

难点：液相硫、氮化学反应动力学

第7章 大气化学传输模式（2学时）

7.1空气质量模式基础知识（1学时）

（1）了解空气质量模式及其发展历史；

（2）理解空气质量模式的基本方程；

（3）掌握光化学氧化模式；

重点：空气质量模式的功能结构和基本方程

难点：光化学氧化模式

7.2模式的评价与应用（1学时）

（1）了解综合空气质量模式；

（2）理解空气质量模式的实际应用；

（3）掌握空气质量模式性能评价；

重点：模式性能评价

难点：空气质量模式应用

四、课程考核

（1）作业等：作业：不少于4 次；

（2）考核方式：闭卷考试（闭卷考试、开卷考试、课程论文等）

（3）总评成绩计算方式：课堂出勤率与平时表现30% + 期末成绩70%（平时成绩、实验成

绩、期中考试成绩和期末考试成绩等综合计算）

五、参考书目

秦瑜、赵春生主编，《大气化学基础》（第1版），气象出版社，2003年