大气颗粒物表面的非均相反应

<正>全球空气污染及气候变化的研究中,大气化学一直发挥着核心作用.大气化学研究的三个支柱方法包括实验室研究、外场观测和数值模拟.在过去半个多世纪,大量、系统的大气化学反应动力学实验室研究从分子水平     

大气颗粒物中棕色碳的化学组成、来源和生成机制

大气颗粒物中棕色碳(BrC)在近紫外波段具有强吸光性,并因其显著的气候效应被广泛关注。BrC组成、来源、演变和光学性质的不确定性是造成气候模型估算气溶胶辐射强迫不确定性的重要因素。本文综述了大气颗粒物中BrC的化学组成、来源和生成机制,聚焦分子水平上BrC组成、二次生成机制和吸光间的关联。大气颗粒物中BrC的主要类别包括有机溶剂(甲醇)提取的碳质组分、水溶性有机碳及类腐殖质; 分子水平上,硝基芳香烃和含氮杂环有机物是BrC的主要发色团。BrC的来源包括生物质等不完全燃烧一次排放和挥发性有机物氧化二次生成; 二次生成途径主要包括人为源芳香烃氧化生成硝基芳香烃等含氮组分、羰基化合物与铵/胺反应生成含氮杂环组分或低聚物。前体物和反应条件影响二次生成BrC的组成和吸光性质; BrC在大气传输过程中还会发生“光漂白”现象。在分子水平上识别和阐明BrC的发色团、二次生成机制及其演变过程是未来该领域的重点研究方向。     

活性卤素化学

活性卤素是大气中的重要物种,它能参与大气中的多种化学过程,对臭氧的损耗有重要影响,影响许多重要物种的源和汇,同时对大气硫循环和汞循环也产生影响,在大气化学中有着十分重要的作用.因此,对活性卤素化学的研究成为近年来国际大气化学研究的重要前沿.本文总结了近年来活性卤素化学实验和理论的研究进展,重点介绍了活性卤素在臭氧损耗中的作用及其大气循环反应过程;综述了重要活性卤素物种的产生和探测、活性卤素光化学反应和非均相反应实验研究;总结了近年来关于活性卤素化学的理论研究,包括活性卤素与水、硫、HO、HO2、烷基氧和烷基过氧自由基、氮氧化物、汞及其它物种的耦合研究.最后,对活性卤素化学的实验和理论研究进行了展望,提出了尚待深入开展研究的一些重要科学问题.     

七十年代全球气候异常的特征及其形成原因的探讨

本文通过对1969—1978年全球地面气温场的分析,提出了一个对七十年代异常气候频繁出现的物理解释,并且讨论了气候变化关键区和它们对其它地区气候变化的影响.七十年代北半球中高纬度南北温差加大,大气斜压性增强,提供了大气扰动频繁出现和变率增大的气候背景.分析指出全球各地区气候变化是有先后的,它首先发生在赤道海洋和极地高纬度大陆等温度变率大值中心,然后向中纬度传递,从而引起一次全球性的气候短期振荡.因此这些大变率中心区是气候变化的关键性或敏感区域。     

季节性和非季节性外强迫引起的大气动力过程对短期气候异常变化形成作用的数值研究

本文指出在没有非季节性外强迫的25年模拟结果中,同样可以找到和外强迫异常引起的类似型类的气候异常变化,这表明季节性外强迫和非季节性外强迫引起的大气动力过程,都可以形成短期气候的异常变化,并使用两层IAP大气环流模式,对两组不同初态和不同自然气候变化子序列在同样热带海温异常条件下进行了数值试验,研究表明,模式大气中的气候异常现象是大气长期气候自然变化过程中固有的大气内部动力过程和外强迫异常所引起的动力过程的相互作用的结果;在北半球冬季,500hPa距平型的分布特征和非季节外强迫引起的动力过程所产生的异常特征比较一致,而南半球夏季,500hPa距平特征和季节性外强迫引起的动力过程所产生的距平特征比较一致。     

大气臭氧化学研究进展

臭氧是大气化学中的核心物种。在平流层中,臭氧层可以吸收对生物有害的紫外辐射,对地球生命起保护伞作用。在对流层大气中,适量臭氧对清洁大气是有益的。但是,由于对流层中臭氧前体物排放量的增加,特别是在大城市,产生的高浓度臭氧会对大气环境造成严重污染,对人类、动植物和生态环境具有极大危害。臭氧的研究一般结合外场观测、实验室烟雾箱模拟和计算机数值模拟进行。深入开展大气臭氧化学研究,不仅有助于全面深入理解大气氧化过程以及全面掌握区域乃至全球大气自净能力,而且能为对流层污染控制提供科学依据和方案。本文总结了近年来有关臭氧化学的研究进展,论述了臭氧问题与人类当前面临的一些主要环境问题间的相互关系;重点综述了近年来有关南极臭氧空洞、中纬度地区臭氧低值和北极地区臭氧的损耗机理及其发展趋势;综述了臭氧与大气光化学和气溶胶间的耦合关系,并结合我国实际情况,提出了大气臭氧化学尚待深入开展研究的一些重要科学问题。     

摩擦化学的主要研究领域及其发展趋势

本文从摩擦过程中表面产生的化学效应、干摩擦及油润滑状态下的摩擦化学三个方面评述了摩擦化学的研究内容和进展; 介绍了摩擦化学在材料制备中的应用及摩擦化学的研究方法; 对摩擦化学研究中存在的问题及其发展趋势进行了讨论。     

对流层夜间化学研究

NO3自由基与N2O5是对流层夜间化学的关键物种。一方面NO3与O3等组分是夜间大气中的重要氧化剂,与它们的反应是生物排放挥发性有机物(VOCs)的主要汇;另一方面NO3与N2O5和雨滴或气溶胶颗粒物发生的异相反应则是大气中氮氧化合物NOx(NO,NO2)的主要清除过程,从而可以减轻对流层臭氧污染。研究它们的化学反应性质及对其进行实地测量,对深入理解大气氧化过程和全面了解区域乃至全球大气自净能力有重要意义。本文总结了近年来有关夜间化学的研究成果,介绍了以NO3和N2O5为中心的基本夜间化学过程、对流层中NO3与N2O5的源与汇以及外场测量技术的最新研究进展,并提出了尚待解决的一些问题。     

对流层夜间化学研究

NO3自由基与N2O5是对流层夜间化学的关键物种。一方面NO3与O3等组分是夜间大气中的重要氧化剂,与它们的反应是生物排放挥发性有机物（VOCs）的主要汇;另一方面NO3与N2O5和雨滴或气溶胶颗粒物发生的异相反应则是大气中氮氧化合物NOx（NO,NO2）的主要清除过程,从而可以减轻对流层臭氧污染。研究它们的化学反应性质及对其进行实地测量,对深入理解大气氧化过程和全面了解区域乃至全球大气自净能力有重要意义。本文总结了近年来有关夜间化学的研究成果,介绍了以NO3和N2O5为中心的基本夜间化学过程、对流层中NO3与N2O5的源与汇以及外场测量技术的最新研究进展,并提出了尚待解决的一些问题。     

硝酰氯的大气化学

硝酰氯(nitryl chloride,ClNO₂)是大气中一种重要的气态污染物,对大气氧化性、一次污染物的降解和二次污染物的生成具有重要影响,并在全球氮循环和氯循环中扮演着不可忽视的角色。本文归纳了ClNO₂的基本物理化学性质及其在大气中的生成和去除机制,并介绍了实验室研究和外场观测中ClNO₂的主要测量方法。在此基础上,本文总结了过去十几年报道的ClNO₂在实际大气中的时空分布特征,通过分析实验室模拟和外场观测的研究结果系统讨论了ClNO₂非均相生成的机制、产率及其影响因素,探讨了ClNO₂对氯自由基、大气氧化性以及臭氧和硝酸盐形成的影响。我们指出,ClNO₂既耦合了气相化学和非均相化学,又耦合了夜间大气化学和日间光化学,在我国大气复合污染中可能起着非常重要的作用。最后,本文提出了ClNO₂大气化学研究中尚待解决的关键科学问题,并简要讨论了该领域的未来发展方向。