大氣化學是大氣科學的一個分支，主要研究地球大氣中的化學過程。該領域的研究對于更好地了解氣候強迫、空氣質量以及大氣層與生物圈之間的相互影響至關重要。因此，這一研究領域位于化學、物理學和生物學的交叉點，包括從秒和毫米以下的時間和空間尺度到十年和全球尺度的過程。由于對大氣中化學過程的基本認識有了進步，現(xiàn)場和遙感測量技術有了新的創(chuàng)新，數(shù)字模型對關鍵過程的描述也有了改進，這一領域正在迅速發(fā)展。這篇文章為大家?guī)砻绹苄髮W大氣化學課程學習指南!

一、主要學習關鍵詞

1.大氣

大氣化學研究自然大氣的化學成分，大氣中的氣體、液體和固體如何相互影響，如何與地球表面和相關生物群相互作用，以及人類活動如何改變大氣的化學和物理特征。

2.碳循環(huán)

科學家和工程師可能會被要求解決一個涉及煤(碳)、汽油(碳氫化合物)、碳或含碳燃料的燃燒、石灰?guī)r、貝殼、一氧化碳或二氧化碳的特定問題。在制定解決方案時，我們不僅要意識到問題的影響，還要意識到解決方案的影響。否則，解決方案可能會導致日后要花更大代價才能解決的問題。因此，了解碳是如何演變的非常重要。

3.氧化碳

碳與氧氣形成兩種重要氣體：一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。碳氧化物是大氣的重要組成部分，也是碳循環(huán)的一部分。二氧化碳由呼吸和新陳代謝自然產(chǎn)生，并由植物在光合作用中消耗。自工業(yè)革命以來，由于工業(yè)活動的增加，一百多年來產(chǎn)生了更多的二氧化碳。

4.臭氧

大氣中的大部分臭氧位于大氣的平流層，約 8%位于對流層下部。如前所述，臭氧是由光反應形成的。臭氧水平是以多布森單位(DU)來測量的，多布森單位以 G.M.B. 多布森命名，他在 1920 年至 1960 年期間對臭氧進行了研究。一個多布森單位(DU)的定義是：在 STP 條件下，收集一個區(qū)域上方空氣柱中的所有臭氧并將其擴散到整個區(qū)域時，臭氧的厚度為 0.01 毫米。

5.光合作用

光合作用是將光能(E = h v)轉化為化學能并儲存在糖類分子化學鍵中的過程。這一過程發(fā)生在植物和一些藻類(原生動物王國)中。植物只需要光能、CO2 和 H2O 就能制造糖。光合作用的過程在葉綠體(chloro = 綠色;plasti = 形成、成型)中進行，特別是利用參與光合作用的綠色色素葉綠素(phyll = 葉子)。

二、方法論

觀測、實驗室測量和建模是大氣化學的三大核心要素。這一領域的進展往往是由這些要素之間的相互作用推動的，它們構成了一個整體。例如，觀測結果可能會告訴我們，某種化合物的存在比以前想象的要多。這將激發(fā)新的建模和實驗室研究，從而提高我們的科學認識，達到可以解釋觀測結果的程度。

三、觀測

觀測對我們了解大氣化學至關重要。對化學成分的常規(guī)觀測可以提供大氣成分隨時間變化的信息。其中一個重要的例子就是基林曲線--從 1958 年到今天的一系列測量數(shù)據(jù)--顯示了二氧化碳濃度的穩(wěn)步上升。

這類觀測是在觀測站(如莫納洛亞山上的觀測站)以及飛機(如英國的機載大氣測量設施)、船只和氣球等移動平臺上進行的。對大氣成分的觀測越來越多地由帶有重要儀器的衛(wèi)星進行，如 GOME 和 MOPITT，以了解全球空氣污染和化學情況。地表觀測可提供高分辨率的長期時間記錄，但它們提供觀測的垂直和水平空間有限。一些基于地表的儀器，如激光雷達，可以提供化合物和氣溶膠的濃度剖面圖，但它們所能覆蓋的水平區(qū)域有限。許多觀測數(shù)據(jù)可在大氣化學觀測數(shù)據(jù)庫中在線獲取。

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