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大气气溶胶和雾霾新论(科学专著:前沿研究)

中国气溶胶与雾霾问题研究领域首屈一指的权威之作。

开 本:16开
纸 张:纯质纸
包 装:平装-胶订
是否套装:否
国际标准书号ISBN:9787547844793
所属分类:
图书>工业技术>环境科学> 环境科学基础理论

编辑推荐
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《大气气溶胶和雾霾新论》建立在作者及其研究团队对气溶胶与雾霾关系问题长期扎实研究基础上,涉及造成雾霾和其他空气污染现象的所有主要排放源,介绍了这一领域中世界前沿的研究方法与技术,因此本书是我国气溶胶与雾霾研究领域首屈一指的权威之作。

内容简介

本书专门论述大气气溶胶与雾霾的形成机制及其对全球气候变化的影响。它总结了作者20年来参与国际和国内相关的大型科研项目,研究以北京、上海、乌鲁木齐为代表中国三类典型地区大气气溶胶所取得的成果,论述了各类气溶胶的理化特性,揭示了各典型地区的雾霾形成机制,发现有机气溶胶、硫酸盐、硝酸盐和黑碳是大气中产生雾霾的4类决定性组分,提出交通源排放日益严重是触发很多地区大范围雾霾的主要原因,并论证了气溶胶长途传输是大气污染和雾霾形成之重要途径,阐明了颗粒物严重污染对全球生物地球化学循环的可能影响。本书还提出了气溶胶长途传输途中及大气海洋物质交换中的铁硫耦合反馈机制等一些涉及大气化学的基础理论,发展了气溶胶科学研究的若干新方法。

作者简介

庄国顺:复旦大学特聘教授、复旦大学大气化学研究中心主任,曾任北京师范大学大气化学教授、大气环境研究中心主任。1980年代初留学美国,获大气化学博士,1998年回国。长期从事大气环境尤其是PM2.5研究,领衔有关中国大气污染物气溶胶的研究项目,获2012年度国家自然科学奖二等奖。共发表论文200多篇,H指数51,引用率至今连续多年在中国大气环境领域位于前列,在国际上被评价为本领域论文引用率的1%领头科学家。
目  录

《科学专著》系列丛书序
前言
第1篇大气气溶胶与全球生物地球化学循环
第1章大气气溶胶和雾霾概述3
1.1大气气溶胶3
1.2雾霾5
1.3大气气溶胶对全球气候和环境变化的影响7
参考文献10

第2章中国大气气溶胶的大尺度分布特征和沙尘源区的Ca/Al元素比值示踪判别13
2.1中国地壳源气溶胶的空间分布特征15
2.2中国海洋源气溶胶的空间分布特征16
2.3中国污染源气溶胶的空间分布特征18
2.4地壳源气溶胶与污染源气溶胶的相对贡献比较19
2.5判断不同沙尘源气溶胶的元素比值示踪法——Ca/Al比值20
2.6模拟污染源气溶胶分布的一个简单指数20
参考文献22

第3章大气气溶胶的离子化学及其来源解析25
3.1大气气溶胶的化学组成及其质量浓度25
3.2大气气溶胶中水溶性无机离子的时空分布及粒径分布26
3.3大气气溶胶水溶性无机离子的源分析29
3.4大气气溶胶水溶性有机酸的时空分布及粒径分布32
3.5大气气溶胶水溶性有机酸的源分析33
3.6大气气溶胶的酸度、酸化缓冲能力及其与降水的相互作用机制34
3.7大气气溶胶中离子的存在形式36
3.8大气气溶胶中二次离子的形成机制37
3.9有关二次气溶胶形成机制的研究方法39
参考文献41

第4章大气气溶胶、沙尘暴、雾霾与全球生物地球化学循环52
4.1就远洋中许多元素和化合物的来源而言,大气传输是比河流传送更为重要的途径52
4.2大气中的铁是某些大洋海区铁的重要来源,而且是某些海区生产力的限制因素53
4.3二甲基硫和人为污染源产生的硫酸盐气溶胶及其降温效应54
4.4大气中的铁硫氧化还原耦合机理55
4.5亚洲气溶胶的长途传输对太平洋乃至全球环境变化之影响56
4.6亚洲沙尘暴对北太平洋乃至全球环境变化之影响56
参考文献58

第5章气溶胶长途传输途中及大气海洋物质交换中的铁硫耦合反馈机制62
5.1采样和化学分析63
5.2沙尘气溶胶中的Fe(Ⅱ)在长距离传输途中的变化64
5.3沙尘暴气溶胶中Fe与S的正相关65
5.4Fe、Fe(Ⅱ)和S在气溶胶中的粒径分布66
5.5Fe(Ⅲ)对S(Ⅳ)在光照下液相氧化之影响67
5.6Fe(Ⅱ)在气溶胶长途传输过程中产生67
5.7大气和海洋中的铁硫循环耦合机制69
参考文献70

第6章大气气溶胶从大陆到海洋的长途传输与沉降及其对海洋生态的影响73
6.1海洋气溶胶的采集与分析74
6.2海洋上空的矿物气溶胶和污染气溶胶76
6.3海洋气溶胶的干沉降通量的估算85
6.4大气输入对近海环境的影响88
参考文献89

第2篇沙尘气溶胶
第7章亚洲沙尘暴的组成、来源及其对全球环境的影响97
7.1采样和化学分析98
7.2沙尘暴期间的颗粒物总含量以及有关元素的含量99
7.3沙尘暴期间的气溶胶中有关元素的富集系数及有关组分的来源100
7.4沙尘暴期间大气气溶胶粒子的粒径分布103
7.5沙尘暴期间气溶胶粒子中的Fe(Ⅱ)104
参考文献105

第8章北京特大沙尘暴的理化特性及其组分来源分析107
8.1采样和化学分析108
8.2在破历史纪录的特大沙尘暴中矿物气溶胶的主要元素含量108
8.3污染物气溶胶主要元素含量——沙尘暴又是污染暴110
8.4沙尘暴气溶胶粒子的粒径分布以及细粒子的重大作用111
8.5气溶胶中有关元素的富集系数及其来源分析112
8.6矿物气溶胶和污染物气溶胶的相互作用114
8.7气溶胶中的Fe(Ⅱ)115
参考文献116

第9章中国北方沙尘的空间分布及其对城市大气环境的影响119
9.1采样和分析120
9.2沙尘传输过程及其质量浓度变化120
9.3沙尘与非沙尘组分比较122
9.4气溶胶化学组成的空间分布128
9.5气溶胶的酸碱性137
参考文献139

第10章沙尘长途传输中的组分转化及其对区域大气化学的影响141
10.1实验和化学分析141
10.2亚洲沙尘传输途中5个城市的大气气溶胶在非沙尘侵入期间的理化
特性143
10.3沙尘长途传输对城市空气质量的影响148
10.4大气气溶胶源解析150
参考文献154

第11章亚洲沙尘主要源区——塔克拉玛干沙漠沙尘气溶胶的理化特性及其
古海洋源特征158
11.1塔克拉玛干沙漠沙尘气溶胶概况160
11.2塔克拉玛干沙漠沙尘气溶胶的化学特性164
11.3塔克拉玛干沙漠沙尘气溶胶的古海洋源特征172
11.4塔克拉玛干沙漠硫酸盐的长途传输以及对气候变化的影响173
参考文献173

第12章塔克拉玛干沙漠沙尘气溶胶中的黑碳176
12.1黑碳浓度的在线监测177
12.2沙尘气溶胶中黑碳的季节分布特征178
12.3沙尘暴与非沙尘暴期间的黑碳比较181
12.4沙尘气溶胶中黑碳的源解析182
参考文献184

第13章新疆和田大气气溶胶的理化特性及来源186
13.1新疆和田大气气溶胶的基本概况186
13.2和田气溶胶的化学组分及其来源188
参考文献198

第14章沙尘气溶胶的长途传输——上海的高沙尘污染事件199
14.1采样和化学分析200
14.2沙尘对于上海环境空气质量和能见度的影响202
14.3大气气溶胶的源识别和远距离输送204
14.4上海高沙尘污染的理化特征209
参考文献212

第15章沙尘气溶胶的另一重要来源——地面扬尘215
15.1采样和化学分析215
15.2地面扬尘的元素特性216
15.3地面扬尘的离子特性219
15.4地面扬尘组分的来源分析222
15.5地面扬尘对矿物气溶胶的贡献223
15.6地面扬尘对污染气溶胶的贡献224
参考文献226

第16章矿物气溶胶本地源与外来源的区分——元素比值Mg/Al示踪法229
16.1采样和化学分析230
16.2矿物气溶胶是北京大气颗粒物的重要组成部分230
16.3用元素示踪法区分矿物气溶胶来源的基本原则232
16.4图像法确定北京地区矿物气溶胶中的Mg/Al值233
16.5北京地区地面扬尘Mg/Al的平均值作为本地源代表值235
16.6内蒙古黄土和多伦沙土的Mg/Al平均值作为外来源代表值237
16.7北京地区矿物气溶胶本地源与外来源的百分含量238
参考文献239

第17章沙尘暴的干盐湖盐渍土源241
17.1采样和化学分析242
17.2单颗粒物元素成分组成和粒径分析242
17.3单颗粒物元素成分相关分析243
17.4水溶性离子成分及其相关分析244
17.5PMF因子分析结果245
17.6XPS电子能谱表面结构分析246
17.7沙尘暴的干盐湖盐渍土源247
参考文献248

第18章沙尘污染和霾污染期间气溶胶组分的变化特征及其形成机制250
18.1采样和化学分析250
18.2沙尘、霾和相对清洁时期的分类251
18.3沙尘、霾和相对清洁时期大气气溶胶中的离子浓度与组成252
18.4沙尘、霾和相对清洁时期大气气溶胶中主要离子的粒径分布254
18.5沙尘、霾和相对清洁时期大气气溶胶的酸度255
18.6沙尘、霾和相对清洁时期气溶胶的形成机制255
18.7沙尘、霾和相对清洁时期主要离子的存在形式和变化机理258
参考文献259

第19章沙尘暴气溶胶表面的元素存在形态及组成262
19.1采样和化学分析262
19.2颗粒物表面元素铁的存在形态263
19.3颗粒物表面元素硫、铝、硅和钙的存在形态265
19.4颗粒物表面的元素富集和表面化学转化267
19.5FeS耦合反馈机制268
参考文献269

第20章SO2在矿物气溶胶表面的复相反应271
20.1实验方法272
20.2不同氧化物对SO2的氧化性能比较273
20.3反应动力学常数测定275
20.4气溶胶表面不同酸碱度对反应的影响275
20.5不同氧化物的单位表面积对SO2氧化能力的影响276
20.6气溶胶外层表面性质和质量对SO2氧化过程的影响277
20.7固态产物的XPS分析278
20.8颗粒物动态DRIFTS的模拟研究分析280
20.9表面反应机理探讨282
参考文献283

第3篇污染气溶胶
第21章中国城市大气污染的区域性和季节性特征287
21.1中国城市大气的污染水平287
21.2中国城市大气污染物的区域性和季节性特征289
21.3中国城市气溶胶离子组分的区域性和季节性特征293
21.4中国城市大气污染区域性的影响因素295
参考文献297

第22章华北地区严重大气污染的典型——北京大气气溶胶的组成和来源解析300
22.1北京大气气溶胶PM10和PM2.5的浓度301
22.2北京大气气溶胶的化学组成302
22.3北京大气气溶胶的空间分布303
22.4北京大气气溶胶的时间分布和季节变化306
22.5北京大气气溶胶的来源分析308
22.6北京矿物气溶胶的外来源310
参考文献312

第23章北京PM2.5的离子化学及其形成机制315
23.1北京大气中的主要污染气体及相关气象条件的影响315
23.2北京大气气溶胶PM2.5的质量浓度316
23.3北京大气气溶胶PM2.5的离子组成及其存在形式318
23.4北京气溶胶PM2.5所含离子的空间分布322
23.5北京大气气溶胶PM2.5所含离子的季节变化323
23.6北京大气气溶胶PM2.5的来源分析324
参考文献327

第24章上海污染气溶胶的理化特性、来源及形成机制329
24.1上海大气质量概况330
24.2上海大气气溶胶的光学性质337
24.3上海大气气溶胶的化学组成339
24.4上海大气污染过程分析352
24.5大气气溶胶化学组分对其光学性质的贡献355
参考文献358

第25章典型沿海大城市的颗粒物污染——上海大气气溶胶的离子化学363
25.1上海TSP和PM2.5气溶胶的质量浓度364
25.2上海气溶胶中的离子组成、浓度、粒径分布及其季节变化366
25.3上海大气气溶胶PM2.5和TSP的酸度372
25.4上海大气气溶胶主要离子的存在形式及其形成机制372
25.5上海大气气溶胶的来源374
参考文献377

第26章黄土高原北缘城市大气气溶胶的典型特性380
26.1榆林地区沙尘和非沙尘时期大气气溶胶的浓度水平380
26.2榆林地区大气气溶胶的化学组分381
26.3榆林地区矿物气溶胶与污染物的相互作用386
26.4榆林地区沙尘气溶胶的来源388
参考文献392

第27章高山气溶胶的典型案例——泰山大气气溶胶理化特性及其形成机制396
27.1泰山顶部的大气气溶胶397
27.2泰山顶部大气气溶胶的来源和形成机制404
参考文献413

第28章沙尘源区附近城市乌鲁木齐大气气溶胶的理化特征和来源解析417
28.1乌鲁木齐的严重大气污染状况418
28.2乌鲁木齐大气气溶胶的化学组成及来源420
28.3乌鲁木齐重霾的形成机制425
参考文献428

第29章燃煤污染物经由沙尘长途传输对全中国大气质量的影响431
29.1煤炭产生的污染物及其伴随亚洲沙尘气溶胶的长途传输431
29.2燃煤排放污染物随沙尘长途传输的直接证据433
29.3煤炭污染物对沿海大城市及海洋的气溶胶之影响435
29.4燃煤对全中国各地大气气溶胶中污染物的影响437
参考文献438

第30章燃放对空气质量的严重影响441
30.1燃放引起的严重污染442
30.2燃放引起大气气溶胶化学组分浓度的变化443
30.3燃放期间大气气溶胶的化学组成446
30.4燃放期间大气气溶胶化学物种在PM2.5和PM10中的分配447
30.5燃放期间大气气溶胶的酸度448
30.6二次气溶胶的形成机制449
30.7燃放对当地大气气溶胶的贡献451
参考文献453

第31章污染气溶胶的烧烤源成分谱455
31.1采样、提取和化学分析456
31.2烧烤源成分谱的组成457
31.3各类烹调源成分谱的比较459
参考文献462

第32章世界博览会期间长江三角洲区域大气污染特征464
32.1长三角气态污染物和气溶胶的区域分布466
32.2长三角气态污染物和气溶胶的月变化469
32.3影响世博会期间空气质量的主要因素471
32.4后向轨迹追踪来源473
32.5区域传输对污染物分布的影响475
参考文献478

第33章大气气溶胶中的有机碳和元素碳——以北京PM2.5中的碳质组分为例481
33.1北京PM2.5、OC和EC的浓度水平481
33.2北京OC和EC的空间分布484
33.3OC和EC的时间分布特征485
33.4二次有机碳的估算487
33.5OC和EC的来源分析490
参考文献496

第34章来自陆地源的大气气溶胶中的甲基磺酸500
34.1MSA的时空分布500
34.2MSA的粒径分布501
34.3MSA的来源分析502
参考文献507

第35章污染气溶胶中的主要致霾物铵盐及其前体物氨的来源和大气化学509
35.1大气氨的主要来源——农业源509
35.2大气氨的工业源516
35.3大气氨的城市污水排放源518
35.4大气氨生成二次气溶胶的转化机制519
参考文献521

第36章机动车的氨排放527
36.1研究方法527
36.2机动车的氨排放因子528
36.3机动车氨排放对环境氨的影响530
参考文献533

第37章城市建筑物人居排泄物的氨排放534
37.1研究方法535
37.2氨的浓度对比538
37.3氨的排放因子540
37.4氨排放的空间分布——以上海为例542
参考文献543

第38章大气亚微米气溶胶PM1的污染特征544
38.1颗粒物质量浓度及粒径分布545
38.2上海亚微米颗粒物化学组分的特征及其来源分析546
参考文献551

第39章大气气溶胶中草酸的来源、形成机制及其与霾污染的关系554
39.1上海大气颗粒物中草酸的理化特性555
39.2上海大气颗粒物中草酸的来源与形成路径559
39.3上海大气颗粒物中的草酸与霾污染564
参考文献566

第40章生物质燃烧对污染气溶胶的贡献571
40.1生物质燃烧对大气的污染572
40.2生物质燃烧排放颗粒物的特性573
40.3生物质燃烧对大气污染气溶胶贡献的估算576
40.4生物质燃烧对重金属生态循环的驱动作用582
参考文献584

第4篇雾霾及其形成机制
第41章霾的3种基本类型及其形成机制591
41.1上海发生的3次大气重污染事件591
41.23次重污染期间大气气溶胶的不同理化特征593
41.3不同类型重污染期间大气气溶胶的垂直分布——雷达观测599
41.4不同类型重污染期间大气气溶胶的光学厚度和Angstrom指数603
41.5不同类型重污染时段大气气溶胶的源解析605
参考文献608

第42章中国中东部2013年大范围持久性雾霾的形成机制609
42.1各个典型地区大气气溶胶的浓度分布610
42.2重霾期间各典型地区大气气溶胶主要组分的变化612
42.3大气污染物长途传输对三地的不同影响618
42.4污染气溶胶的固定源与移动源620
参考文献621

第43章北京雾霾期间大气气溶胶的化学特性及其形成机制625
43.1北京地区的雾霾事件626
43.2北京大气气溶胶PM10和PM2.5中化学组分的日夜变化627
43.3北京大气气溶胶中细颗粒物(<2.5μm)和粗颗粒物(2.5~10μm)的
组分差异628
43.4雾霾期间气溶胶PM10和PM2.5化学组分的变化629
参考文献637

第44章大气气溶胶化学组分演化与霾的形成机制——以上海市为例640
44.12004—2008年上海能见度和霾发生频率的季节及年际变化641
44.2大气气溶胶组分和不同天气的气象参数之关系643
44.3大气气溶胶PM2.5、TSP中的物种与能见度/消光系数的相关性646
44.4影响上海大气能见度年际变化的主要因子648
参考文献651

第45章因燃煤产生雾霾的典型案例——西北内陆城市乌鲁木齐重霾形成机制654
45.1乌鲁木齐市发生雾霾的严重状况654
45.2大气气溶胶PM2.5和TSP及气态污染物SO2、NO2的高浓度污染特征654
45.3大气气溶胶中离子组分的分布特征及其来源656
45.4大气气溶胶中元素组分的特征及来源659
45.5乌鲁木齐市严重雾霾形成的微观机制661
参考文献663

第46章机动车排放与大范围雾霾的触发665
46.1机动车排放污染物对细颗粒物浓度及大气能见度的影响665
46.2移动源对污染气溶胶贡献的持续增长670
46.3机动车的急剧增加与大范围雾霾的触发673
参考文献674

第47章大气气溶胶光学特性和化学组分的关系678
47.12次沙尘暴的监测和来源分析678
47.22次沙尘事件的光学和化学特征683
47.3气溶胶光学性质与化学性质的相互关系690
参考文献692

第48章生物质燃烧对大气质量的影响696
48.1长三角地区一次重霾事件的成因——生物质燃烧697
48.2定量分析生物质燃烧对空气质量的影响698
48.3烟尘气溶胶的垂直分布699
参考文献700

第49章长江三角洲严重霾事件的形成机制704
49.1采样和化学分析705
49.2长三角重霾污染日的特点707
49.3长三角重霾事件的形成机制710
参考文献716

第50章东海花鸟岛大气污染的来源及雾霾形成机制719
50.1笼罩于花鸟岛的雾霾特征和来源719
50.2雾霾的来源分析720
50.3长途传输对花鸟岛雾霾形成的影响722
50.4花鸟岛的浓雾化学及颗粒物在成雾过程中的作用723
参考文献731

第51章亚微米颗粒物PM1对大气能见度的影响734
51.1上海大气能见度的基本特征734
51.2气象条件对大气能见度的影响735
51.3PM1中的化学组分对大气能见度的影响737
51.4重度雾霾期间PM1中主要化学组分及其对光衰减的贡献比例738
参考文献740

第52章大范围、高强度、持续性雾霾的成因及其治理对策743
52.1大气中发生雾霾的4类决定性组分744
52.2交通源排放日益严重,是很多地区触发大范围雾霾的主要原因744
52.3气溶胶的长途传输,是中国大气污染及雾霾形成的重要途径746
52.4治理严重雾霾、改善空气质量的对策748
参考文献749

第5篇沙尘气溶胶与污染气溶胶的混合和相互作用机制
第53章沙尘气溶胶和污染气溶胶的交汇与混合755
53.1沙尘气溶胶和污染气溶胶的交汇与混合过程755
53.2沙尘气溶胶和污染气溶胶的交汇与混合过程之气象特性761
参考文献763

第54章亚洲沙尘传输途中的化学转化及其与沿途污染气溶胶的混合765
54.12002年北京春季2次典型的沙尘暴事件765
54.2沙尘暴的传输路径767
54.3大气气溶胶中的矿物元素769
54.4大气气溶胶中的污染元素772
54.5大气气溶胶中的硫酸盐和硝酸盐775
参考文献778

第55章沙尘气溶胶和污染气溶胶单颗粒物的组成与混合781
55.1沙尘暴和非沙尘暴单颗粒物的基本组成782
55.2来自沙尘源区的矿物气溶胶786
55.3来自人为源的污染气溶胶788
55.4沙尘中矿物气溶胶和污染气溶胶的相互作用790
55.5来自土壤源的盐类792
55.6单颗粒物的粒径分布和形态学793
参考文献795

第56章沙尘气溶胶中水溶性组分的转化——沙尘气溶胶与污染气溶胶混合的证据799
56.12002年沙尘事件的一般描述800
56.2沙尘气溶胶的离子组成801
56.3沙尘气溶胶中主要离子的化学特性804
56.4沙尘气溶胶和污染气溶胶的混合805
参考文献807

第57章沙尘气溶胶与污染气溶胶在传输途中的相互作用和化学转化809
57.12007年沙尘暴概述809
57.2沙尘暴的来源识别811
57.3沙尘气溶胶的化学特性814
57.4沙尘气溶胶与污染气溶胶的混合机制818
57.5大气气溶胶中的离子存在形式解析822
57.6判别不同源区沙尘的气溶胶组分比值示踪法824
57.7沙尘气溶胶长途传输中与污染气溶胶的相互混合对全球气候变化的意义825
参考文献826

第58章特大沙尘暴期间沙尘与人为污染物的混合——观测与模式研究的吻合830
58.1沙尘暴过程中的2个峰值830
58.22个TSP高峰期间沙尘的来源832
58.3沙尘气溶胶与污染气溶胶的混合836
参考文献840

第59章华北地区2次沙尘暴期间沙尘和污染物的混合843
59.12006年沙尘暴的一般描述843
59.22次沙尘暴中沙尘气溶胶与污染气溶胶的混合845
参考文献848

第60章矿物气溶胶对二次污染气溶胶形成的影响850
60.1大气颗粒物的重要组分——矿物气溶胶850
60.2矿物气溶胶的本地源与外来源852
60.3矿物气溶胶对硫酸盐气溶胶形成的影响853
60.4矿物气溶胶对硝酸盐气溶胶形成的影响855
60.5矿物气溶胶对铵盐气溶胶形成的影响857
参考文献858

第61章沙尘暴期间细颗粒物中有机碳和元素碳的来源861
61.1沙尘期间有机碳和元素碳的浓度变化特征861
61.2有机碳和元素碳的来源分析865
参考文献866

第62章沙尘暴事件中多环芳烃和脂肪酸的来源868
62.1多环芳烃和脂肪酸的浓度水平869
62.2沙尘期间多环芳烃和脂肪酸的分布特征及其来源869
62.3沙尘事件中多环芳烃和脂肪酸的浓度变化特征875
62.4沙尘暴中的多环芳烃和脂肪酸的外来源和本地源876
参考文献878

第63章亚洲沙尘传输过程中硫酸盐和硝酸盐气溶胶的形成及来源882
63.1大气气溶胶及其水溶性离子的季节变化882
63.2大气气溶胶中SO2和NO2的季节变化887
63.3不同季节大气气溶胶中SO2-4和NO-3的形成机制888
63.4中、长途传输的一次硫酸盐颗粒物891
参考文献893

第6篇大气气溶胶与酸雨
第64章大气气溶胶与湿沉降的相互作用899
64.1气溶胶的酸度pH和总阳离子/总阴离子的当量浓度899
64.2大气气溶胶及土壤中离子的溶出特性900
64.3大气气溶胶的酸化缓冲特性902
参考文献905

第65章北京的降水化学及其与大气气溶胶的关系906
65.1样品的采集和分析906
65.2北京降水的酸度和离子组成907
65.3降水组分与酸度的关系910
65.4大气组分与降水酸度之间的关系911
65.5降水酸度和主要组成成分的时间变化913
参考文献915

第66章上海的酸雨化学及其与大气污染物的关系917
66.1雨水pH的频率分布、季节变化以及年际变化917
66.2雨水的离子化学919
66.3离子来源解析923
参考文献927

第7篇大气化学研究的若干新方法
第67章气溶胶单颗粒物化学组成的图像分析法933
67.1传统的单颗粒分析934
67.2图像分析法936
参考文献943

第68章离子色谱同时快速测定大气气溶胶中常见无机阴离子、MSA及若干有机酸945
68.1实验945
68.2离子色谱测试方法的分析性能947
68.3样品预处理条件的选择948
68.4大气气溶胶及雨水实际样品的测定949
参考文献949

第69章高效液相色谱测定大气气溶胶中的超痕量Fe(Ⅱ)951
69.1实验部分951
69.2测试方法的分析性能952
69.3实际样品中Fe(Ⅱ)的检测955
69.4沙尘暴气溶胶中的Fe(Ⅱ)在大气化学研究中的重要意义956
参考文献956

第70章氨排放源的同位素源谱与大气环境氨的源解析958
70.1氨排放源的同位素源谱958
70.2氨的稳定氮同位素分析959
70.3基于氮同位素技术的环境氨的源解析962
参考文献966索引968
后记974
图版
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前  言

人类社会的现代化,尤其是快速的城市化与机动车化,正以前所未有的规模和速度,破坏着大自然固有的全球生物地球化学平衡,从而导致了包括大气污染的诸多严重环境问题。当今全球面临的三大环境问题,即大气环境酸化、臭氧层破坏以及温室效应,直接威胁着人类的生存和发展,而这些问题无一不与大气污染有关。目前中国绝大多数城市的主要大气污染物为颗粒物,即大气气溶胶。天然气溶胶与人为气溶胶或气体混合,并发生相互作用。尤其自2013年以来,其所形成的细颗粒物引起大范围、高强度、持续性的雾霾,覆盖了中国中东部的广大地区,成为大气环境变迁史上的重大污染事件,警示了中国大气污染已达到“临界状态”。雾霾对民众健康的影响,及造成的经济损失,直接危害了经济和社会的可持续稳定发展。我们再也不能认为,今天的“霾危机”是“发展过程中的必经阶段”,而应当从人类生存的角度,思考如何同大自然保持平衡、和谐的共处之道。
大气气溶胶对全球气候和环境产生重大影响。来自中亚的沙尘,经过大约一周的长途传输,沉降于遥远的北太平洋,甚至到达美洲西部。气溶胶的长距离传输,会对海洋大气体系以至全球生物地球化学循环,产生深远影响。大气气溶胶已成为当今大气环境领域的主要研究焦点。如何经由排放清单找到一次气溶胶来源,经由形成机制研究揭示二次气溶胶组分来源,从而可准确并定量地揭示雾霾的成因,以便从切断源头入手,提出有关能源结构和城市规划的长远决策建议,并提供切实可行的短期应急措施,这是本书所要回答的有关中国治霾亟待解决的重大问题,亦是撰写本书的主要初心。
本书总结了笔者20多年来研究北京、上海、乌鲁木齐为代表的中国三类典型地区的大气气溶胶所取得的成果,论述了各类气溶胶的理化特性及其离子化学,揭示了各典型地区雾霾的形成机制,发现了有机气溶胶、硫酸盐、硝酸盐和黑碳是大气中产生雾霾的4类决定性组分,提出了交通源排放日益严重是触发很多地区大范围雾霾的主要原因,论证了气溶胶长途传输是大气污染和雾霾的重要形成途径;阐明了颗粒物严重污染对全球生物地球化学循环和全球气候变化的可能影响。本书还提出了气溶胶长途传输途中及大气海洋物质交换中的铁硫(FeS)耦合反馈机制等一些有关全球生物地球化学循环的基础理论,同时也发展了气溶胶科学研究的若干新方法。本书从理论研究出发,密切结合大气环境的实际问题,为中国治理雾霾提出了长、中、短期的具体建议,为大气污染控制提供了大量的手基础数据和理论支撑。
本书对大气气溶胶科学迄今的发展作了全面总结,可以作为大气科学,尤其是大气化学、大气环境和大气气溶胶科学研究的参考书,也可以作为高等院校、研究机构的大气科学和环境科学专业研究生与本科生的教学参考用书。
全书包括7篇,即“大气气溶胶与全球生物地球化学循环”、“沙尘气溶胶”、“污染气溶胶”、“雾霾及其形成机制”、“沙尘气溶胶与污染气溶胶的混合和相互作用机制”、“大气气溶胶与酸雨”和“大气化学研究的若干新方法”,共计70章。全书所有章节均由笔者选题、构思,并参与撰写和后定稿。参与本书撰写的其他人员都是笔者指导的博士研究生。具体参与的作者如下: 庄国顺: 第1、4、5、7、52章;王瑛、庄国顺: 第3、10、18、23、25、30、56、64章;黄侃、庄国顺: 第24、41、47、48、57、66章;孙业乐、庄国顺: 第8、9、22、43、54章;郭敬华、庄国顺: 第2、53、69章;袁蕙、庄国顺: 第21、34、55、67、68章;张兴赢、庄国顺: 第6、17、19、20章;韩力慧、庄国顺: 第15、16、60章;王琼真、庄国顺: 第26、42、63章;邓丛蕊、庄国顺: 第27、40章;林燕芬、庄国顺: 第32、44章;伏晴艳、庄国顺: 第14、49章;常运华、庄国顺: 第35、36、37、70章;淡默、庄国顺: 第33、61章;赵秀娟、庄国顺: 第58章;唐敖寒、庄国顺: 第65章;张文杰、庄国顺: 第59章;蒋轶伦、庄国顺: 第39章: 庄国顺、刘婷娜: 第38、45、50、51章;庄国顺、林晶、徐昶: 第46章;庄国顺、李娟: 第11、12、13、28章;庄国顺、侯锡梅: 第31、62章;庄国顺、张蓉、魏星: 第29章。
本书的研究成果得到国家重大基础研究项目和国家自然科学基金委项目的资助。

2019年3月1日,

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