大气化学

历程

古希腊人认为空气是四种元素之一。对大气成分的首次科学研究始于18世纪。Joseph Priestley、Antoine Lavoisier和Henry Cavendish等化学家首次对大气成分进行了测量。

在19世纪末和20世纪初，人们的兴趣转向了浓度极低的微量成分。大气化学的一个重要发现是1840年Christian Friedrich Schönbein发现的臭氧。

随着时间的推移，大气中微量气体的浓度发生了变化，制造和破坏空气中化合物的化学过程也发生了变化。这方面的两个重要例子是悉尼-查普曼和戈登-多布森对臭氧层是如何产生和维持的解释，以及阿里-扬-哈根-斯密特对光化学烟雾的解释。对臭氧问题的进一步研究导致了1995年诺贝尔化学奖，该奖由Paul Crutzen、Mario Molina和Frank Sherwood Rowland分享。

在21世纪，重点现在又转移了。大气化学越来越多地被作为地球系统的一部分来研究。以前，科学家们把重点放在孤立的大气化学上。现在，科学家们把大气化学与大气圈、生物圈和地圈的其他部分一起作为一个单一系统的一部分进行研究。其中一个原因是化学与气候之间的联系。例如，气候的变化和臭氧洞的恢复相互影响。此外，大气层的构成也与海洋和陆地生态系统相互影响。

方法论

观测、实验室测量和建模是大气化学的三大核心要素。所有这三种方法都是一起使用的。例如，观测结果可能表明，某种化合物的存在比以前认为的更多。这将刺激新的建模和实验室研究，从而提高科学认识，达到可以解释观测结果的程度。

观察

大气化学的观测很重要。科学家记录空气化学成分的数据，以观察任何变化。其中一个例子是基林曲线 -- -- 从1958年至今的一系列测量结果显示二氧化碳浓度稳步上升。大气化学的观测是在莫纳罗亚等观测站以及飞机、船舶和气球等移动平台上进行的。大气成分的观测越来越多地由卫星进行，提供了空气污染和化学的全球情况。地面观测的优势在于，它们能以高时间分辨率提供长期记录，但提供的数据来自有限的垂直和水平空间。一些基于地面的仪器，如激光雷达，可以提供化合物和气溶胶的浓度曲线，但仍受限于其覆盖的水平区域。许多观测数据是在线共享的。

实验室测量

在实验室中进行的测量对于我们了解自然界中污染物和化合物的来源和汇至关重要。实验室研究可以知道哪些气体会相互反应以及它们的反应速度。科学家测量气相、表面和水中的反应。科学家还研究了光化学，它量化了分子被太阳光分裂的速度以及产物是什么。科学家还研究热力学数据，如亨利定律系数。