《大氣化學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、大氣化學(xué)Atmospheric Chemistry一、課程基本情況課程類別：專業(yè)任選課課程學(xué)分：2學(xué)分課程總學(xué)時(shí)：32 學(xué)時(shí)，其中講課：32 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)（含上機(jī)）：0 學(xué)時(shí)，課外 0 學(xué)時(shí)課程性質(zhì)：選修開課學(xué)期：第4學(xué)期先修課程：大氣科學(xué)概論、大學(xué)化學(xué)適用專業(yè)：環(huán)境工程教 材：唐孝炎、張遠(yuǎn)航、邵敏 主編，大氣環(huán)境化學(xué)（第二版），高等教育出版社，2006年。開課單位：環(huán)境科學(xué)與工程 學(xué)院 環(huán)境工程 系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)大氣化學(xué)是環(huán)境工程專業(yè)的一門選修課，它是研究對(duì)環(huán)境有重要影響的大氣組分在大氣環(huán)境中的化學(xué)行為的科學(xué)，是一門綜合性很強(qiáng)的課程，依靠多學(xué)科滲透、交叉發(fā)展起來(lái)的，涉及化學(xué)、大氣

2、科學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、氣候?qū)W等學(xué)科的知識(shí)。通過(guò)地球大氣環(huán)境概貌、對(duì)流層和平流層大氣化學(xué)過(guò)程、大氣氣溶膠化學(xué)、大氣中重要的污染物和污染化學(xué)模式等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解大氣化學(xué)的發(fā)展，了解大氣化學(xué)對(duì)大氣環(huán)境和人類生活的影響，掌握大氣化學(xué)的基本知識(shí)和原理，以及大氣化學(xué)的研究方法、研究成果和發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到下列要求：提高大氣環(huán)境保護(hù)意識(shí)，樹立正確的行為規(guī)范；牢固掌握大氣化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和理論，會(huì)解釋日常生活中的大氣環(huán)境問(wèn)題并提出有效的控制策略；培養(yǎng)與提高對(duì)大氣污染的認(rèn)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(xué)內(nèi)容和要求第1章 緒論（2學(xué)時(shí)）1.1大氣化學(xué)的發(fā)展及主要

3、研究?jī)?nèi)容（1學(xué)時(shí)）（1）了解大氣化學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容； （2）理解大氣污染問(wèn)題的出現(xiàn)如何推動(dòng)大氣化學(xué)的發(fā)展； （3）掌握大氣化學(xué)區(qū)別于其他化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)；重點(diǎn)：大氣化學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容難點(diǎn)：大氣化學(xué)的發(fā)展1.2大氣化學(xué)的研究方法及發(fā)展動(dòng)向（1學(xué)時(shí)）（1）了解大氣化學(xué)的發(fā)展動(dòng)向； （2）理解大氣化學(xué)的三類研究方法； 重點(diǎn)：大氣化學(xué)的三類研究方法難點(diǎn)：模式計(jì)算法第2章 地球的大氣環(huán)境（4學(xué)時(shí)）2.1大氣的發(fā)展史、分層及能量平衡（2學(xué)時(shí)）（1）了解大氣的發(fā)展史； （2）理解大氣的能量來(lái)源和平衡； （3）掌握大氣的分層；重點(diǎn)：大氣按氣溫垂直分布分層難點(diǎn)：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(biāo)準(zhǔn)

4、（2學(xué)時(shí)）（1）了解大氣環(huán)境質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)； （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(diǎn)：大氣組分的停留時(shí)間、濃度表示方法難點(diǎn)：HOX自由基的源、匯及循環(huán)第3章 大氣化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（6學(xué)時(shí)）3.1化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及大氣光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)（2學(xué)時(shí)）（1）了解化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)級(jí)數(shù)的基本知識(shí)，平均壽命與分?jǐn)?shù)壽期等； （2）理解大氣光化學(xué)反應(yīng)，光化學(xué)的初級(jí)過(guò)程和量子產(chǎn)額等； （3）掌握化學(xué)反應(yīng)速率的基本計(jì)算；重點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)和光化學(xué)反應(yīng)的知識(shí)難點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)的速率計(jì)算3.2大氣氣相化學(xué)反應(yīng)（2學(xué)時(shí)）（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(xué)反應(yīng)機(jī)理及特點(diǎn)；重點(diǎn)：光解反應(yīng)和氧化反應(yīng)的機(jī)理難點(diǎn)：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(xué)時(shí)）（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(jī)理；（3）掌握二次有機(jī)顆粒物生成機(jī)制；重點(diǎn)：非均相反應(yīng)機(jī)理難點(diǎn)：大氣中亞硝酸和氯原子的非均相生成機(jī)制第4章 對(duì)流層氣相化學(xué)（8學(xué)時(shí)）4.1清潔大氣中的氣相化學(xué)過(guò)程（2學(xué)時(shí)）（1）了解對(duì)流層大氣的特點(diǎn)； （2）理解清潔大氣的基本化學(xué)過(guò)程； （3）掌握NO、NO2和O3的基本光化學(xué)循環(huán)；重點(diǎn)：NO、NO2和O3基本光化學(xué)循環(huán)中O3的穩(wěn)態(tài)濃度推導(dǎo)難點(diǎn)：NO在清潔大氣化學(xué)過(guò)程中的

6、作用4.2污染大氣中的氣相化學(xué)過(guò)程（2學(xué)時(shí)）（1）了解光化學(xué)污染的歷史； （2）理解光化學(xué)煙霧的特征；（3）掌握光化學(xué)煙霧形成機(jī)制；（4）掌握臭氧生成與NOx和VOCs的關(guān)系重點(diǎn)：光化學(xué)煙霧形成機(jī)制及NOx循環(huán)和HOx循環(huán)難點(diǎn)：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(xué)時(shí)）（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(diǎn)：HOx和NOx收支與循環(huán)的定量分析難點(diǎn)：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(xué)污染控制策略（2學(xué)時(shí)）（1）理解

7、大氣揮發(fā)性有機(jī)物反應(yīng)活性的評(píng)價(jià)指標(biāo)； （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(diǎn)：VOCs反應(yīng)活性的評(píng)價(jià)難點(diǎn)：光化學(xué)污染的區(qū)域控制策略第5章 氣溶膠化學(xué)（6學(xué)時(shí)）5.1氣溶膠簡(jiǎn)介與粒徑譜分布（2學(xué)時(shí)）（1）了解氣溶膠形貌、粒徑、分類和對(duì)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(yàn)描述；重點(diǎn)：氣溶膠的物理特征等基礎(chǔ)知識(shí)難點(diǎn)：氣溶膠粒徑譜分布的描述5.2氣溶膠粒子的成核與化學(xué)組成（2學(xué)時(shí)）（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(jī)物和微量

8、元素組成；重點(diǎn)：氣溶膠粒子的生成及化學(xué)組成難點(diǎn)：二元成核、三元成核、離子誘導(dǎo)成核理論5.3氣溶膠粒子污染來(lái)源與貢獻(xiàn)的研究（2學(xué)時(shí)）（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(kuò)散模式、受體模式等基礎(chǔ)知識(shí)；（3）掌握受體模式用于識(shí)別和解析顆粒物來(lái)源的方法；重點(diǎn)：源解析技術(shù)、源清單、擴(kuò)散模式、受體模式等難點(diǎn)：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(xué)（4學(xué)時(shí)）6.1降水化學(xué)特征和酸化過(guò)程（2學(xué)時(shí)）（1）了解酸雨研究的歷程； （2）理解降水化學(xué)組成和pH，化學(xué)組成的時(shí)空變化； （3）掌握降水的酸化過(guò)程；重點(diǎn)：降水化學(xué)組

9、成及時(shí)空變化難點(diǎn)：降水的酸化過(guò)程6.2酸雨生成機(jī)理（2學(xué)時(shí)）（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(xué)平衡；（3）掌握液相硫、氮化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；重點(diǎn)：大氣水系統(tǒng)中SO2和NOx的液相氧化反應(yīng)難點(diǎn)：液相硫、氮化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第7章 大氣化學(xué)傳輸模式（2學(xué)時(shí)）7.1空氣質(zhì)量模式基礎(chǔ)知識(shí)（1學(xué)時(shí)）（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(xué)氧化模式；重點(diǎn)：空氣質(zhì)量模式的功能結(jié)構(gòu)和基本方程難點(diǎn)：光化學(xué)氧化模式7.2模式的評(píng)價(jià)與應(yīng)用（1學(xué)時(shí)）（1）了解綜合空氣質(zhì)量模式； （2）理解空氣質(zhì)量模式的實(shí)際應(yīng)用；（3）掌握空氣質(zhì)量模式性能評(píng)價(jià)；重點(diǎn)：模式性能評(píng)價(jià)難點(diǎn)：空氣質(zhì)量模式應(yīng)用四、課程考核（1）作業(yè)