Global Aspects of Atmospheric Chemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Zellner, R. (EDT)/ Baumgartel, H. (EDT)/ Grunbein, W. (EDT)/ Hensel, F. (EDT)

出品人:

页数:334

译者:

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价格:107

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isbn号码:9783798511279

丛书系列:

图书标签:

• 大气化学
• 全球变化
• 污染物
• 气溶胶
• 臭氧
• 平流层
• 对流层
• 大气过程
• 环境科学
• 大气物理学

大气化学前沿进展：跨学科视角下的环境挑战与未来展望 图书简介 本书旨在全面梳理和深入探讨当代大气化学研究领域的前沿进展与核心议题，特别侧重于揭示复杂大气过程的跨学科驱动因素及其对全球环境的深远影响。我们超越了传统大气化学的范畴，将目光投向化学、物理学、生物学、气候学乃至社会经济学交叉地带，力求构建一个多维度、高精度的现代大气科学图景。本书内容结构严谨，涵盖了从微观的分子反应动力学到宏观的全球物质循环的各个层面，为大气化学研究人员、环境科学家、气候建模师以及政策制定者提供一份详实而富有洞察力的参考指南。 第一部分：大气化学基础与新兴污染物 本书开篇部分将对大气化学的基本框架进行系统回顾，但重点聚焦于当前研究热点——新兴和次生大气污染物。 1.1 挥发性有机化合物 (VOCs) 的复杂氧化路径与二次有机气溶胶 (SOA) 形成机制 我们详细探讨了新一代光化学反应模型（如基于机理的机理模型，如CBM-IV、GEOS-Chem的改进版）在模拟复杂VOCs氧化中的局限性与突破。重点分析了高氧含量的VOCs（如含氧化合物，OVOCs）在形成SOA过程中的关键作用，特别是那些在城市和生物源排放中占主导地位的特定物种（如蒎烯、异戊二烯的氧化产物）。书中引入了最新的实验数据，阐述了低挥发性、高氧化态的中间体（如低挥发性氧化物，LVOCs）在气溶胶成核与增长中的“半挥发性”角色。我们特别关注了气相-液相反应以及气溶胶表面催化反应对SOA产率的非线性影响。 1.2 含氮和含硫化合物的区域与全球传输 本章深入剖析了氮氧化物（NOx）和硫氧化物（SOx）的循环。不同于传统的酸雨研究，本书侧重于它们在对流层和平流层中的长寿命态（如N2O5的水解、硝酸盐的长期储存）。我们讨论了生物地球化学循环中，海洋和陆地生态系统释放的活性氮物种（如HONO、PAN）如何反馈到大气氧化性中。对于硫化学，我们关注了海洋生物源二甲基硫（DMS）如何通过氧化途径影响云凝结核（CCN）的形成，以及该过程在气候反馈回路中的不确定性。 1.3 超痕量活性物种的检测与作用 对气溶胶老化、臭氧损耗机制中扮演关键角色的超痕量物种（如OH、HO2、RO2自由基、ClOx、BrOx体系）的最新观测技术进行了评述，包括基于激光光谱学和质谱分析的新方法。书中着重分析了这些物种在特定边界层条件（如夜间和高纬度地区）下的非经典反应路径，例如在冰表面或矿物粉尘催化下的自由基生成与淬灭机制。 第二部分：气溶胶的物理化学与气候效应 本部分将气溶胶视为一个动态的、具有复杂内部结构和表面活性的实体，探讨其对辐射平衡和云过程的调控作用。 2.1 气溶胶的混合状态、老化动力学与辐射强迫 本书详细介绍了气溶胶颗粒的内部混合状态（核壳结构、均匀混合）如何影响其光学特性（如吸收性、散射效率）。我们利用同步加速器X射线技术和高分辨率质谱分析，解析了气溶胶有机物的分子演化，即“老化”过程。书中探讨了不同老化程度的颗粒物对地表短波和长波辐射的净影响，并对气溶胶直接效应（AE）和间接效应（IE）的最新量化结果进行了批判性评估，特别关注了非加性混合效应。 2.2 云的形成、微物理过程与气溶胶-云相互作用 (ACI) 重点分析了云凝结核（CCN）谱的化学组成（如盐类、有机物、黑碳）如何决定云滴谱的宽度和数量（Twomey效应）。我们引入了区域气候模型（RCMs）中对ACI参数化的最新改进，这些改进考虑了气溶胶的溶解度、表面活性以及云内化学（如亚硫酸氢盐氧化）。书中还探讨了冰核（IN）的形成机制，特别是生物冰核剂（如某些细菌或真菌孢子）在混合相云中对降水效率的贡献。 2.3 区域和全球尺度的沉降与物质输送 本章关注干沉降和湿沉降的机制，以及它们如何将大气中的化学物质（包括有毒物质和营养物质）从大气边界层向地表转移。书中分析了中尺度对流系统（MCS）和热带气旋在跨区域化学物质垂直和水平输送中的作用，并结合同位素示踪技术，评估了区域性污染源对遥远生态系统（如高山湖泊、极地冰盖）的化学负荷。 第三部分：极端事件与地球系统反馈 本部分将大气化学置于全球变化和极端气候背景下考察，关注突发事件和长期反馈机制。 3.1 火灾与生物质燃烧：大气化学的剧烈扰动 本书专门开辟章节讨论了大规模生物质燃烧事件（如森林火灾、草原焚烧）对区域乃至全球大气化学的瞬时和持续影响。详细分析了烟羽（Plume）的上升、稀释和氧化过程，特别是烟羽中释放的活性氮氧化物（NOy）和一氧化碳（CO）如何显著提高对流层臭氧的生成潜能。我们还探讨了燃烧产生的黑碳（BC）和棕碳（BrC）的辐射吸收特性，以及它们如何通过改变地表反照率和加速雪冰融化来影响区域气候。 3.2 臭氧层的恢复与平流层化学的未来挑战 尽管蒙特利尔议定书取得了巨大成功，本书依然关注平流层化学的长期演变。我们分析了短寿命氯溴物质（SLCPs）的潜在增长、以及未来HFCs/HFOs替代品对臭氧层和温室效应的复杂影响。重点讨论了极地平流层云（PSCs）的表面化学过程，以及在气候变暖背景下，平流层水蒸气增加可能对未来臭氧平衡构成的潜在风险。 3.3 生物地球化学循环与大气化学的耦合 最后，本书强调了陆地和海洋过程对大气化学的驱动作用。我们探讨了土壤微生物活性、植被覆盖变化（如森林砍伐、作物轮作）如何改变挥发性有机物和氮氧化物的排放格局。对于海洋，我们关注了海气界面气体交换的动力学，以及海洋酸化如何间接影响浮游生物的生物泵效率，进而改变大气中二氧化碳和硫气溶胶前体的平衡。 本书以严谨的科学论证和前瞻性的视野，为读者提供了一个理解现代大气化学复杂性的全面框架，强调了跨学科合作在解决当代环境危机中的核心地位。

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最后，我想谈谈这本书的侧重点和适用性。它似乎更倾向于服务于那些已经具备一定化学背景，并希望在特定大气化学子领域深耕的研究人员，而非面向完全零基础的大众读者。在处理新兴的污染物，例如内源排放的二次有机气溶胶（SOA）的形成机制时，作者采用了批判性的态度，不仅列举了主流的生成路径，还详细讨论了目前模型预测与实际观测值之间存在的“缺口”问题，并探讨了未来可能的研究方向，比如对不同氧化剂（如O3和OH）反应产物的详细表征。这种前瞻性和对当前科学界未解难题的坦诚探讨，让这本书保持了极高的时效性和学术活力。它不是一本告诉你“一切都已解决”的教科书，而是一份邀请函，邀请读者参与到尚未解决的科学前沿探索中去，非常适合作为博士阶段的参考资料，因为它不断地在提示你“此处仍有争议，请继续探索”。

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坦白地说，这本书的理论深度偶尔会让人感到一丝压力，尤其是在处理遥感反演技术的部分。作者显然没有避讳高深的数学和物理基础，那些关于辐射传输方程的推导和矩阵反演的细节被详尽地呈现了出来。我尤其关注了关于气溶胶光学厚度（AOD）与垂直分布廓线相互转换的章节，它没有简单地给出最终公式，而是详细地阐述了如何从多角度观测数据中通过贝叶斯框架或最小二乘法进行优化拟合。对于那些需要将大气化学数据与地球系统模型耦合的读者来说，这种对方法学细节的穷尽式描述是至关重要的。我必须承认，阅读这部分内容时，我不得不频繁地查阅线性代数和傅里叶变换的参考资料，这本身就说明了作者在确保科学严谨性上所下的功夫。它需要的不仅仅是化学知识，还需要扎实的数理基础，这使其远超一般科普读物的范畴，更像是一本面向专业领域应用工程师的工具书。

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这本书的装帧设计着实引人注目，那种深邃的靛蓝色调，配合烫金的书名，立刻就给人一种庄重而权威的学术感。初次翻开时，我最先留意到的是它严谨的排版和丰富的插图。大量的图表和流程图被精心安插在文字之间，而非简单地作为附录出现，这极大地提升了阅读体验。对于一个初涉大气化学领域的研究生来说，理解那些复杂的化学反应路径和气溶胶的形成机制常常需要反复对照文字和图形。这本书在这方面做得非常出色，那些复杂的动力学模型似乎通过精美的可视化图示变得触手可及。特别是关于平流层臭氧损耗的章节，作者没有停留在宏观的描述，而是深入到关键的催化循环细节，配上的示意图清晰地勾勒出了氯原子和溴原子的连锁反应，即便是最晦涩的化学计量学描述，也因为高质量的插图辅助而变得相对直观。总的来说，这是一本在视觉和结构上都经过深思熟虑的教材，它不仅仅是知识的堆砌，更像是一份精心策划的视觉导览，引领读者探索大气化学的微观世界。

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这本书在讨论区域和全球尺度的化学传输和汇留机制时，展现出了令人称赞的跨学科视野。它清晰地将大气化学过程与气候反馈机制联系起来，尤其是在谈到海洋和陆地生态系统对大气中痕量气体循环的影响时，论述得极为精妙。例如，在分析生物源挥发性有机物（BVOCs）的排放如何影响区域臭氧生成潜力的同时，作者还探讨了这些物质在云凝结核形成中的作用，从而间接影响了辐射平衡。这种将化学、生物学和气候学熔于一炉的叙事方式，打破了传统学科壁垒。我特别喜欢作者在对比不同时间尺度影响时的严谨性——从几分钟的光化学反应到几十年尺度的气候变化响应，其内在逻辑始终保持连贯。对于那些希望将大气化学知识应用于环境政策或跨学科研究的学者而言，这本书提供了一个极佳的整合视角，帮助我们跳出“实验室沙箱”的局限，看到真实地球系统的复杂交互性。

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我花了整整一个周末来消化其中关于地表臭氧前体物（VOCs和NOx）光化学生成机制的论述。这本书的叙述风格非常注重历史脉络的梳理，这一点我非常欣赏。作者似乎并不急于抛出最新的研究成果，而是耐心地追溯了早期科学家们是如何一步步揭示这些复杂光化学烟雾问题的。比如，在讲解自由基链式反应时，它详细回顾了美国南加州地区早期研究组的经典实验设置，甚至提到了他们所使用的光谱仪的局限性，这让读者能够理解为何某些特定的反应步骤在早期难以被精确量化。这种“带着读者重走一遍发现之路”的叙事手法，使得抽象的化学原理不再是孤立的公式，而是带着鲜活的研究背景和实验挑战。我发现，通过理解这些历史背景，我对现代大气化学模型的参数选择有了更深层次的理解，不再盲目地接受某个常数，而是能追溯其背后的实验依据。这种深度挖掘的写作风格，对于希望成为独立研究人员的读者来说，是无价之宝。

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