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矿物颗粒物是大气中的重要颗粒物，也是我国城市尤其是北方气溶胶中的重要组分。NO2在矿物颗粒物表面的非均相化学反应，不仅影响气相物种的大气化学平衡，同时影响气溶胶粒径、组成、相态和形貌，改变光学性质及吸湿性和云凝结核活性等物化性质，从而通过直接和间接辐射强迫影响全球和区域气候。CaCO3作为矿物颗粒物的代表组分，研究其与NO2的反应对深入理解和评价其大气过程和影响及我国城市大气复合污染形成机制具有重要的科学意义和现实意义。针对目前非均相反应的研究多只测定初始摄取系数而未能定量研究反应过程中摄取系数变化、采用的堆积态研究方法不能反映大气真实情况和仅开展了气固非均相反应和气液反应而未能全面研究大气气-液-固多相反应过程等问题，本文开展了单颗粒CaCO3与NO2的多相反应，主要研究结果如下: 建立和改进了显微拉曼光谱-单颗粒流动反应系统研究单颗粒多相反应的研究方法。利用显微拉曼光谱同时测定了多相反应中单颗粒的化学组成和观测其显微形貌，对于了解单颗粒多相反应过程具有重要的帮助;通过定量获得反应整个颗粒物组成的拉曼光谱、定量颗粒物的化学组成、测定反应过程中的反应速率和使用拉曼共聚焦三维mapping测定颗粒物的表面积，最终建立了使用显微拉曼光谱定量测定微米级单颗粒多相反应过程中摄取系数的方法。 单颗粒CaCO3与NO2反应中生成Ca(NO3)2，后者在相对湿度(RH)＞10％下即可潮解生成Ca(NO3)2液膜/液滴。本研究基于NO3-和水的拉曼峰强比值建立了测定Ca(NO3)2液滴组成的方法，结果表明反应生成的Ca(NO3)2液滴的水溶液在反应过程中与环境RH达到平衡。反应过程中颗粒物形貌呈现由CaCO3方解石晶体到Ca(NO3)2球形液滴的显著转化，反应也由气-固非均相反应转化到气-液-固多相反应，这一过程中生成的Ca(NO3)2促进吸收更多的水，增加了反应表面和与NO2发生反应的水的量，CaCO3中和NO2和水反应生成的HNO3，使得NO2在液相中的反应持续进行，转化过程以一种类似自催化的方式不断进行直至CaCO3完全消耗。这一结果表明水在反应过程中发挥着重要作用。对反应过程涉及的多个互相耦合的反应和传质过程进行了解析，确认固体表面溶解反应和液相扩散是整个反应的重要速控步骤。通过原位测量反应过程中Ca(NO3)2的生成速率和颗粒物表面积，直接测得了单颗粒多相反应中摄取系数随反应过程的变化。本研究结果表明，RH对反应摄取具有显著的促进作用，一定RH下反应摄取系数在10-5左右。单颗粒反应的NO3-的绝对摄取量远远高于NO2与液态水的反应。这表明在CaCO3与NO2的反应在沙尘影响地区可能是大气中硝酸盐与气相HONO的重要来源。 同时，比较了一定RH下NO2与单颗粒CaCO3和堆积态CaCO3的反应的差异，使用实验明确显示了二者在反应速率、反应程度、摄取系数和反应形貌变化上的显著差异。单颗粒的反应摄取系数约比堆积态高2～3个数量级。而单颗粒反应更能反映大气实际情况，测得的摄取系数更加真实。 为了解和评价CaCO3的物化性质及多相反应的影响，本研究开发了将CO2鼓泡进入CaCO3悬浊液生成Ca(HCO3)2溶液，后喷雾干燥再经过加热管退火促进CaCO3生成的CaCO3气溶胶发生方法。该方法新颖简便，可用于发生足够浓度和合适粒径的气溶胶用于吸湿性、CCN活性和非均相反应等研究。使用SMPS、TEM和AMS表征了气溶胶的粒径、形貌、密度和化学组成，表明喷雾干燥后的气溶胶由Ca(HCO3)2组成，而经加热管退火后转化为CaCO3。CaCO3与Ca(HCO3)2气溶胶吸湿增长因子均较低(90％ RH)，且CaCO3更低，而Ca(NO3)2远高于二者。CaCO3的CCN活性远低于Ca(HCO3)2，而Ca(NO3)2比二者均高。烟雾箱实验表明CaCO3颗粒在典型的大气氮氧化物浓度和RH条件下将很快转化为Ca(NO3)2，反应后颗粒吸湿性和CCN都将大大增强，这可能对矿物气溶胶的直接和间接辐射强迫产生重要影响。同时Ca(HCO3)2在大气条件特别是在干燥条件下的存在时间比传统上根据其热力学稳定性估算的长很多。在大气条件下中CaCO3可能通过与CO2和H2O的反应从而部分以Ca(HCO3)2的形式存在，从而使其CCN活性大大增强，这一过程可能在大气污染气体浓度很低的背景地区对矿物颗粒物的气候效应具有重要影响。