《大氣化學》課程教學大綱

1、大氣化學Atmospheric Chemistry一、課程基本情況課程類別：專業(yè)任選課課程學分：2學分課程總學時：32 學時，其中講課：32 學時，實驗（含上機）：0 學時，課外 0 學時課程性質(zhì)：選修開課學期：第4學期先修課程：大氣科學概論、大學化學適用專業(yè)：環(huán)境工程教 材：唐孝炎、張遠航、邵敏 主編，大氣環(huán)境化學（第二版），高等教育出版社，2006年。開課單位：環(huán)境科學與工程 學院 環(huán)境工程 系二、課程性質(zhì)、教學目標和任務(wù)大氣化學是環(huán)境工程專業(yè)的一門選修課，它是研究對環(huán)境有重要影響的大氣組分在大氣環(huán)境中的化學行為的科學，是一門綜合性很強的課程，依靠多學科滲透、交叉發(fā)展起來的，涉及化學、大氣

2、科學、生物學、生態(tài)學、氣候?qū)W等學科的知識。通過地球大氣環(huán)境概貌、對流層和平流層大氣化學過程、大氣氣溶膠化學、大氣中重要的污染物和污染化學模式等內(nèi)容的學習，要求學生了解大氣化學的發(fā)展，了解大氣化學對大氣環(huán)境和人類生活的影響，掌握大氣化學的基本知識和原理，以及大氣化學的研究方法、研究成果和發(fā)展趨勢。通過本課程的學習，學生應(yīng)達到下列要求：提高大氣環(huán)境保護意識，樹立正確的行為規(guī)范；牢固掌握大氣化學的基礎(chǔ)知識和理論，會解釋日常生活中的大氣環(huán)境問題并提出有效的控制策略；培養(yǎng)與提高對大氣污染的認知能力和分析、解決大氣污染的思維能力與創(chuàng)新能力。三、教學內(nèi)容和要求第1章 緒論（2學時）1.1大氣化學的發(fā)展及主要

3、研究內(nèi)容（1學時）（1）了解大氣化學的主要研究內(nèi)容； （2）理解大氣污染問題的出現(xiàn)如何推動大氣化學的發(fā)展； （3）掌握大氣化學區(qū)別于其他化學學科的特點；重點：大氣化學的主要研究內(nèi)容難點：大氣化學的發(fā)展1.2大氣化學的研究方法及發(fā)展動向（1學時）（1）了解大氣化學的發(fā)展動向； （2）理解大氣化學的三類研究方法； 重點：大氣化學的三類研究方法難點：模式計算法第2章 地球的大氣環(huán)境（4學時）2.1大氣的發(fā)展史、分層及能量平衡（2學時）（1）了解大氣的發(fā)展史； （2）理解大氣的能量來源和平衡； （3）掌握大氣的分層；重點：大氣按氣溫垂直分布分層難點：地球的能量平衡2.2大氣的物質(zhì)組成及大氣環(huán)境質(zhì)量標準

4、（2學時）（1）了解大氣環(huán)境質(zhì)量及標準； （2）理解大氣中的常量組分與可變組分；（3）掌握HOX自由基的源、匯及相互轉(zhuǎn)化；重點：大氣組分的停留時間、濃度表示方法難點：HOX自由基的源、匯及循環(huán)第3章 大氣化學反應(yīng)動力學基礎(chǔ)（6學時）3.1化學反應(yīng)動力學及大氣光化學反應(yīng)基礎(chǔ)知識（2學時）（1）了解化學反應(yīng)速率和反應(yīng)級數(shù)的基本知識，平均壽命與分數(shù)壽期等； （2）理解大氣光化學反應(yīng)，光化學的初級過程和量子產(chǎn)額等； （3）掌握化學反應(yīng)速率的基本計算；重點：化學反應(yīng)速率常數(shù)和光化學反應(yīng)的知識難點：化學反應(yīng)的速率計算3.2大氣氣相化學反應(yīng)（2學時）（1）了解大氣中的幾種光解反應(yīng)和氧化反應(yīng)； （2）理解各種

5、氧化劑在大氣中的循環(huán)；（3）掌握典型污染物的氣相化學反應(yīng)機理及特點；重點：光解反應(yīng)和氧化反應(yīng)的機理難點：大氣中氧化劑的循環(huán)3.3大氣顆粒物表面非均相反應(yīng)（2學時）（1）了解大氣顆粒物反應(yīng)的分類； （2）理解非均相反應(yīng)的速率和機理；（3）掌握二次有機顆粒物生成機制；重點：非均相反應(yīng)機理難點：大氣中亞硝酸和氯原子的非均相生成機制第4章 對流層氣相化學（8學時）4.1清潔大氣中的氣相化學過程（2學時）（1）了解對流層大氣的特點； （2）理解清潔大氣的基本化學過程； （3）掌握NO、NO2和O3的基本光化學循環(huán)；重點：NO、NO2和O3基本光化學循環(huán)中O3的穩(wěn)態(tài)濃度推導難點：NO在清潔大氣化學過程中的

6、作用4.2污染大氣中的氣相化學過程（2學時）（1）了解光化學污染的歷史； （2）理解光化學煙霧的特征；（3）掌握光化學煙霧形成機制；（4）掌握臭氧生成與NOx和VOCs的關(guān)系重點：光化學煙霧形成機制及NOx循環(huán)和HOx循環(huán)難點：O3生成與前體物NOx和VOCs的關(guān)系4.3自由基與NOx的收支與循環(huán)（2學時）（1）了解HOx收支和循環(huán)的定量關(guān)系與模式研究； （2）理解城市和郊區(qū)近地層大氣HOx收支和循環(huán)；（3）掌握城市和郊區(qū)近地層大氣NOx收支和循環(huán)；重點：HOx和NOx收支與循環(huán)的定量分析難點：城市和郊區(qū)大氣氧化能力的演變及區(qū)別4.4大氣VOCs反應(yīng)活性及光化學污染控制策略（2學時）（1）理解

7、大氣揮發(fā)性有機物反應(yīng)活性的評價指標； （2）理解VOCs和NOx控制區(qū)及影響因素；（3）掌握基于VOCs和NOx控制的O3削減策略；重點：VOCs反應(yīng)活性的評價難點：光化學污染的區(qū)域控制策略第5章 氣溶膠化學（6學時）5.1氣溶膠簡介與粒徑譜分布（2學時）（1）了解氣溶膠形貌、粒徑、分類和對人體的危害； （2）理解常見的氣溶膠粒徑分布函數(shù)的表示方法； （3）理解大氣氣溶膠譜分布函數(shù)的經(jīng)驗描述；重點：氣溶膠的物理特征等基礎(chǔ)知識難點：氣溶膠粒徑譜分布的描述5.2氣溶膠粒子的成核與化學組成（2學時）（1）了解均相成核和非均相成核； （2）理解幾種經(jīng)典成核理論；（3）掌握氣溶膠粒子的離子、有機物和微量

8、元素組成；重點：氣溶膠粒子的生成及化學組成難點：二元成核、三元成核、離子誘導成核理論5.3氣溶膠粒子污染來源與貢獻的研究（2學時）（1）了解污染源和空氣質(zhì)量的關(guān)系（即“源”-“受體”關(guān)系）； （2）理解源解析技術(shù)、源清單、擴散模式、受體模式等基礎(chǔ)知識；（3）掌握受體模式用于識別和解析顆粒物來源的方法；重點：源解析技術(shù)、源清單、擴散模式、受體模式等難點：富集因子(EF)法、CMB模型、PMF因子分析模型等的應(yīng)用第6章 酸沉降化學（4學時）6.1降水化學特征和酸化過程（2學時）（1）了解酸雨研究的歷程； （2）理解降水化學組成和pH，化學組成的時空變化； （3）掌握降水的酸化過程；重點：降水化學組

9、成及時空變化難點：降水的酸化過程6.2酸雨生成機理（2學時）（1）了解大氣中的液態(tài)水和大氣水系統(tǒng)中的氧化劑； （2）理解氣液吸收平衡和液相化學平衡；（3）掌握液相硫、氮化學反應(yīng)動力學；重點：大氣水系統(tǒng)中SO2和NOx的液相氧化反應(yīng)難點：液相硫、氮化學反應(yīng)動力學第7章 大氣化學傳輸模式（2學時）7.1空氣質(zhì)量模式基礎(chǔ)知識（1學時）（1）了解空氣質(zhì)量模式及其發(fā)展歷史； （2）理解空氣質(zhì)量模式的基本方程； （3）掌握光化學氧化模式；重點：空氣質(zhì)量模式的功能結(jié)構(gòu)和基本方程難點：光化學氧化模式7.2模式的評價與應(yīng)用（1學時）（1）了解綜合空氣質(zhì)量模式； （2）理解空氣質(zhì)量模式的實際應(yīng)用；（3）掌握空氣質(zhì)量模式性能評價；重點：模式性能評價難點：空氣質(zhì)量模式應(yīng)用四、課程考核（1）作業(yè)