第5講 全球環(huán)境問題

1、第第5 5章章 全球環(huán)境問題全球環(huán)境問題 太陽輻射波分布（m）一、地球系統(tǒng)的能量平衡一、地球系統(tǒng)的能量平衡一、地球系統(tǒng)的能量平衡一、地球系統(tǒng)的能量平衡第一節(jié) 氣候變化45%25%地球表面吸收的熱量地球表面吸收的熱量大氣吸收的熱量大氣吸收的熱量70%大氣層和地球表大氣層和地球表層散失的熱量層散失的熱量太太陽陽輻輻射射100%地球反射的熱量地球反射的熱量30% 人類活動對全球氣候的影人類活動對全球氣候的影響會通過溫室氣體的變化反映響會通過溫室氣體的變化反映出來。出來。 溫室氣體的存在的兩面性溫室氣體的存在的兩面性: 溫室氣體對于地球紅外輻射溫室氣體對于地球紅外輻射的吸收對于維持地球生物最適宜的環(huán)的

2、吸收對于維持地球生物最適宜的環(huán)境溫度具有重要意義境溫度具有重要意義(天然溫室效應天然溫室效應)。 人類對于能源的過度使用和人類對于能源的過度使用和自然資源的過度開發(fā)造成的溫室氣體自然資源的過度開發(fā)造成的溫室氣體濃度迅速增加，使得溫室效應不斷強濃度迅速增加，使得溫室效應不斷強化，引起全球氣候的改變化，引起全球氣候的改變(人為溫室人為溫室效應效應)。二、人類活動對氣候變化的影響二、人類活動對氣候變化的影響 大氣層中的水蒸氣和一些其他其他包括二氧化碳、甲烷和氟氯化碳能夠吸收地表輻射的長波輻射，從而使輻射向太空的熱量減少，并增加地球表層和對流層的溫度，這種捕獲熱量的效應稱為溫室效應。二、人類活動對氣候

3、變化的影響二、人類活動對氣候變化的影響溫室效應溫室效應溫室氣體溫室氣體溫室氣體溫室氣體源源匯匯對氣候的影響對氣候的影響大氣壽命大氣壽命a二氧化碳二氧化碳（CO2）（1）燃料（2）改變土地的使用（砍伐森林）（1）被海洋吸收（2）光合作用吸收紅外輻射，影響大氣平流層中O3的濃度50200甲烷甲烷（CH4）（1）生物體燃燒（2）動物的反芻（3）水稻（1）和OH起化學作用（2）被土壤中的微生物攝取吸收紅外輻射，影響對流層中O3的和OH的濃度，產(chǎn)生CO212氧化亞氮氧化亞氮（N2O）（1）生物體燃燒（2）燃料（3）化肥（1）被土壤吸?。?）在大氣中被光分解以及和O起化學反應吸收紅外輻射，影響大氣平流層中

4、O3的濃度120臭氧臭氧（O3）光線令O2產(chǎn)生光化學反應與NOX、ClOX及HOX等化合物的催化反應吸收紫外光和紅外輻射氟里昂及氟里昂及替代物替代物（CFCS）工業(yè)生產(chǎn)在對流層不易分解，但在平流層中會被光線分解和跟O產(chǎn)生化學反應吸收紅外輻射，影響大氣平流層中O3的濃度CFC-11：50HCFC-22：12CHF3：264顆粒物顆粒物（1）火山活動（2）煤及生物體的燃燒干和濕沉降形成懸浮粒子散射太陽光幾天 氣候變化的原因氣候變化的原因全球變暖潛勢全球變暖潛勢 為了評價大氣中各種溫室氣體對氣候變化影響的相對能力，為了評價大氣中各種溫室氣體對氣候變化影響的相對能力，國際上采用國際上采用“全球變暖潛勢

5、全球變暖潛勢”（Global Warming Potential, GWM）作為參數(shù)加以考察作為參數(shù)加以考察）的累積輻射強迫體（同一時間范圍內(nèi)參考氣氣體的累積輻射強迫給定時間范圍內(nèi)某溫室2COGWM濃度濃度COCO2 2(ppmv)(ppmv)溫度距平溫度距平( () )年距今年距今人類活人類活動擾動動擾動目前的目前的COCO2 2濃度是濃度是4242萬年來的最大值。萬年來的最大值。南極東方站測量的大氣南極東方站測量的大氣COCO2 2濃度變化濃度變化（IPCC，2001）工業(yè)化（工業(yè)化（1750年）以來，大氣中溫室氣體明顯增加。年）以來，大氣中溫室氣體明顯增加。100012001400160

6、018002000280300320340360濃度濃度(ppmv)CO2南極南極Law DomeLaw Dome冰芯資料顯示的近冰芯資料顯示的近10001000年大氣年大氣COCO2 2濃度濃度年年夏威夷夏威夷Mauna LoaMauna Loa觀象臺觀象臺測量的大氣測量的大氣COCO2 2濃度變化濃度變化380380310310320320330330340340350350360360370370196019601970197019801980199019902000200020032003年年5 5月已達到月已達到379ppmv379ppmv。COCO2 2濃度濃度20062006年已

7、達到年已達到382.49ppmv382.49ppmv。過去。過去1010年中大年中大氣氣COCO2 2濃度以濃度以1.8ppmv/1.8ppmv/年年 的速率增長，而過去的速率增長，而過去5050年平均僅為年平均僅為1ppmv/1ppmv/年。年。CO2濃度濃度(ppmv)平流層下部對流層中上部對流層下部地表大氣氣溫各層的變化三、全球氣候變化可能造成的影響三、全球氣候變化可能造成的影響 對自然的影響對自然的影響 氣候轉(zhuǎn)變氣候轉(zhuǎn)變?nèi)蜃兣蜃兣?政府政府間氣候變化專門委員會（間氣候變化專門委員會（IPCC）的評估報告表明全球的評估報告表明全球地面平均氣溫會在地面平均氣溫會在2100年上升年上升

8、1.4至至5.8 海平面升高海平面升高 一種是海水受熱膨脹使水面升高，另外就是固體水源（冰一種是海水受熱膨脹使水面升高，另外就是固體水源（冰蓋及冰川）的溶解，預期到蓋及冰川）的溶解，預期到2100年平均海平面上升年平均海平面上升0.09至至0.88米。米。 20092009年年1111月月2424日發(fā)布的日發(fā)布的哥本哈根診斷哥本哈根診斷報告則指出，到報告則指出，到21002100年全球氣溫可能上升年全球氣溫可能上升7 7 ，海平面可能上升，海平面可能上升1 1米以上。米以上。 世界自然基金委員會發(fā)表的另一份報告稱，到世界自然基金委員會發(fā)表的另一份報告稱，到20502050年，全年，全球海平面將

9、上升球海平面將上升5050厘米。厘米。-50% -40% -30% -20% -10% 0 10% 20% 30% 40% 50%1900190020002000年全球年降水量的變化趨勢年全球年降水量的變化趨勢“卡特里娜颶風在經(jīng)過美國佛羅里達南端的時候，才只有卡特里娜颶風在經(jīng)過美國佛羅里達南端的時候，才只有3 3級，但一進入墨西級，但一進入墨西哥灣，立刻上升為哥灣，立刻上升為5 5級，風力達級，風力達1717級以上，破壞力猛增到最強檔，原因是墨級以上，破壞力猛增到最強檔，原因是墨西哥灣的海水因為受氣候變化的影響，變得非常暖和。西哥灣的海水因為受氣候變化的影響，變得非常暖和?！?新奧爾良市瞬間變

10、成一片澤國新奧爾良市瞬間變成一片澤國聯(lián)合國政府間氣候變化問題研究小組2007年警告說，全球海平面至2100年可能升高0.18米至0.59米。屆時，馬爾代夫、基里巴斯、圖瓦盧等島國將面臨被淹沒的危險。為避免遭受“滅頂之災”，各島國紛紛打響生存保衛(wèi)戰(zhàn)。圖瓦盧圖瓦盧唯一的唯一的主干道主干道被淹沒被淹沒馬爾代夫的一個旅游島一角馬爾代夫的一個旅游島一角20072007年春夏，重慶、四川等地遭遇嚴年春夏，重慶、四川等地遭遇嚴重旱情，數(shù)百萬人飲水困難重旱情，數(shù)百萬人飲水困難。 2009 2009年冬至今年春夏，西年冬至今年春夏，西南地區(qū)及廣西等地再發(fā)生嚴南地區(qū)及廣西等地再發(fā)生嚴重旱災。重旱災。2007年8月

11、，希臘接連發(fā)生170場山林大火，火災面積占希臘國土一半以上 大火逼近奧林匹亞遺址據(jù)測算，格陵蘭島的冰蓋約為據(jù)測算，格陵蘭島的冰蓋約為260260萬立方千萬立方千米，目前正在以每年米，目前正在以每年100100至至150150立方千米的立方千米的速度消融。速度消融。 阿根廷冰川大規(guī)模坍塌阿根廷冰川大規(guī)模坍塌第二節(jié) 臭氧層破環(huán)一、臭氧層一、臭氧層 距離地球表面距離地球表面15-25km的平流層中保存了大氣中的平流層中保存了大氣中90的臭的臭氧，我們將這一層高濃度的臭氧稱為氧，我們將這一層高濃度的臭氧稱為“臭氧層臭氧層”生成機制：生成機制：322OOOOO240nm)(hO消耗機制：消耗機制：233

12、Oh2O途徑一：光解反應途徑一：光解反應途徑二途徑二：催化反應催化反應23223O2OOOYOYOOYOOYY奇氮奇氮(NO，NO2)，奇氫奇氫(OH，HO2)和奇氯和奇氯(Cl，ClO)二、臭氧層破壞二、臭氧層破壞臭氧洞：臭氧洞：臭氧臭氧的柱濃度小于的柱濃度小于200D.U.，即臭氧即臭氧的濃度較臭氧洞的濃度較臭氧洞發(fā)生前減少超過發(fā)生前減少超過30%的區(qū)域的區(qū)域發(fā)現(xiàn)過程：發(fā)現(xiàn)過程：1985年，英國科學家首次發(fā)現(xiàn)，南極上空在年，英國科學家首次發(fā)現(xiàn)，南極上空在9至至10月平月平均臭氧含量減少均臭氧含量減少50左右，并周期性出現(xiàn)。左右，并周期性出現(xiàn)。發(fā)生區(qū)域：發(fā)生區(qū)域：南北兩極及中高緯度地區(qū)南北兩

13、極及中高緯度地區(qū)三、臭氧層破壞的原因三、臭氧層破壞的原因 對流層空氣向平流層傳輸對臭氧濃度的稀釋作用對流層空氣向平流層傳輸對臭氧濃度的稀釋作用 宇宙射線導致高空生成氮氧化物的結(jié)果宇宙射線導致高空生成氮氧化物的結(jié)果 人工合成的一些含氯和含溴的物質(zhì)與臭氧發(fā)生催化人工合成的一些含氯和含溴的物質(zhì)與臭氧發(fā)生催化化學過程化學過程 最典型的對臭氧層具有破壞作用的人工合成物質(zhì)最典型的對臭氧層具有破壞作用的人工合成物質(zhì)氟氯碳化合物即氟里昂（氟氯碳化合物即氟里昂（CFCs)和含溴化合物哈龍（和含溴化合物哈龍（Halons） 大氣中大氣中CFCs和和Halons通常以化學惰性的形態(tài)（如通常以化學惰性的形態(tài)（如ClO

14、NO2和和HCl）存在存在322322HNOHOClOHClONOHNOClHClClONO Cl2和和HOCl極易在紫外線照射下發(fā)生光解，形成高活性自由極易在紫外線照射下發(fā)生光解，形成高活性自由基基原子態(tài)的氯，這是破壞臭氧層的主要物質(zhì)原子態(tài)的氯，這是破壞臭氧層的主要物質(zhì)223OClOClOOClOOCl 同時氯原子自由基和溴原子自由基之間還存在協(xié)同作用，即二同時氯原子自由基和溴原子自由基之間還存在協(xié)同作用，即二者同時存在時對臭氧的破壞能力要大于兩者簡單的加和者同時存在時對臭氧的破壞能力要大于兩者簡單的加和臭氧損耗潛勢臭氧損耗潛勢 為了評估各種臭氧層損耗物質(zhì)對全球臭氧破壞的相對能力，一為了評估

15、各種臭氧層損耗物質(zhì)對全球臭氧破壞的相對能力，一般采用般采用“臭氧損耗潛勢臭氧損耗潛勢”（Ozone Depletion Potential, ODP）作為作為參數(shù)參數(shù)引起的全球臭氧減少單位質(zhì)量的引起的全球臭氧減少單位物質(zhì)11OCFCXDP四、臭氧層破壞的后果四、臭氧層破壞的后果 臭氧層的耗減產(chǎn)生的直接結(jié)果臭氧層的耗減產(chǎn)生的直接結(jié)果就是使太陽光中的紫外線就是使太陽光中的紫外線UV-B達到達到地面的數(shù)量增加地面的數(shù)量增加 通常認為臭氧濃度降低通常認為臭氧濃度降低1%，UV-B輻射量增加輻射量增加1 .52% 適量的紫外線照射對人體的健適量的紫外線照射對人體的健康是有益的，它能增強交感腎上腺康是有益

16、的，它能增強交感腎上腺機能，提高免疫能力，促進磷鈣代機能，提高免疫能力，促進磷鈣代謝，增強人體對環(huán)境污染物的抵抗力謝，增強人體對環(huán)境污染物的抵抗力 但是長期反復照射過量紫外線將引起細胞內(nèi)的但是長期反復照射過量紫外線將引起細胞內(nèi)的 DNA改變，細胞的改變，細胞的自身修復能力減弱，免疫機能減退，皮膚發(fā)生彈性組織變性、角質(zhì)自身修復能力減弱，免疫機能減退，皮膚發(fā)生彈性組織變性、角質(zhì)化以至皮膚癌變，誘發(fā)眼球晶體發(fā)生白內(nèi)障等化以至皮膚癌變，誘發(fā)眼球晶體發(fā)生白內(nèi)障等第三節(jié) 生物多樣性銳減一、生物多樣性定義一、生物多樣性定義 生物多樣性（生物多樣性（biological diversity,或縮寫為或縮寫為b

17、iodiversity）. 美國技術(shù)評估局（美國技術(shù)評估局（OTA）（）（1987）“生命有機體及其賴以生存的生命有機體及其賴以生存的生態(tài)綜合體之間的多樣性和變異性生態(tài)綜合體之間的多樣性和變異性”。 Fiedler和和Jain在在Conservation Biology（1992）“生命有機體、生命有機體、生命有機體全體以及它們生存的生態(tài)綜合體之內(nèi)和之間的多樣性和變生命有機體全體以及它們生存的生態(tài)綜合體之內(nèi)和之間的多樣性和變異性的總和異性的總和”生態(tài)系統(tǒng)多樣性（生物群落和生境的多樣性）物種多樣性（動物、植物、微生物物種的豐富度）遺傳多樣性（存在于生物個體內(nèi)、單個物種內(nèi)以及物種之間的基因多樣性生

18、物多樣性的三層次生物多樣性的三層次二、生物多樣性的意義二、生物多樣性的意義 生物多樣性對于人類生存和發(fā)展具有巨大的價值生物多樣性對于人類生存和發(fā)展具有巨大的價值 生物多樣性是人類賴以生存的各種生命資源的匯集和未來農(nóng)林業(yè)、醫(yī)藥業(yè)生物多樣性是人類賴以生存的各種生命資源的匯集和未來農(nóng)林業(yè)、醫(yī)藥業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，為人類提供了食物、能源、材料等基本需求發(fā)展的基礎(chǔ)，為人類提供了食物、能源、材料等基本需求 生物多樣性的生態(tài)功能價值也是巨大的生物多樣性的生態(tài)功能價值也是巨大的 生物多樣性在自然界中維系能量的流動、凈化環(huán)境、改良土壤、涵養(yǎng)水源生物多樣性在自然界中維系能量的流動、凈化環(huán)境、改良土壤、涵養(yǎng)水源及調(diào)節(jié)小氣

19、候等多方面發(fā)揮著重要的作用及調(diào)節(jié)小氣候等多方面發(fā)揮著重要的作用 千姿百態(tài)的生物給人以美的享受，是藝術(shù)創(chuàng)造和科學發(fā)明的千姿百態(tài)的生物給人以美的享受，是藝術(shù)創(chuàng)造和科學發(fā)明的源泉源泉三、生物多樣性的危機三、生物多樣性的危機 物種受威脅等級的劃分：物種受威脅等級的劃分：兩級法和六級法兩級法和六級法 兩級法：兩級法：我國國家重點保護動物劃分的標準我國國家重點保護動物劃分的標準 級：級：指我國特產(chǎn)稀有或瀕于絕滅的野生動物指我國特產(chǎn)稀有或瀕于絕滅的野生動物 級：級：指數(shù)量稀少，分布地區(qū)狹窄，有絕滅危險的野生動物指數(shù)量稀少，分布地區(qū)狹窄，有絕滅危險的野生動物 六級法：六級法：世界自然保護聯(lián)盟（世界自然保護聯(lián)盟

20、（IUCN）在其著名的紅皮書在其著名的紅皮書中對受危物種的分級方法中對受危物種的分級方法 滅絕種：滅絕種：一個物種在野外肯定有一個物種在野外肯定有50年沒有被發(fā)現(xiàn)年沒有被發(fā)現(xiàn) 瀕危種：瀕危種：隨時可滅絕的種類，包括數(shù)量和棲息地面積隨時可滅絕的種類，包括數(shù)量和棲息地面積 的減少都可引起的減少都可引起滅絕滅絕 易危種：易危種：如果致危因素繼續(xù)存在，很快可成為瀕危種的類群如果致危因素繼續(xù)存在，很快可成為瀕危種的類群 稀有種：稀有種：指數(shù)量很少的物種，但現(xiàn)在還不屬瀕危種指數(shù)量很少的物種，但現(xiàn)在還不屬瀕危種 未定種：未定種：可能滅絕，但是無法確定是否屬于滅絕種、瀕危種、易危種可能滅絕，但是無法確定是否屬

21、于滅絕種、瀕危種、易危種還是稀有種還是稀有種四、生物多樣性喪失的現(xiàn)狀四、生物多樣性喪失的現(xiàn)狀 生物滅絕的速度不斷加快生物滅絕的速度不斷加快 據(jù)推算，農(nóng)業(yè)社會出現(xiàn)后，平均每年消失一種植物，近一百年，平均據(jù)推算，農(nóng)業(yè)社會出現(xiàn)后，平均每年消失一種植物，近一百年，平均每年消失種植物。每年消失種植物。 大量物種遭受滅絕的威脅大量物種遭受滅絕的威脅 物種類群物種類群 瀕危物種數(shù)量瀕危物種數(shù)量 植物植物 19078 無脊椎動物無脊椎動物 1355 魚類魚類 343 兩棲類兩棲類 50 爬行類爬行類 170 鳥類鳥類 1037 哺乳類哺乳類 497 生態(tài)系統(tǒng)的大量退化和生態(tài)系統(tǒng)的大量退化和瓦解瓦解 熱帶雨林僅

22、占地球陸地面積的熱帶雨林僅占地球陸地面積的7%，估計世界上，估計世界上50%的物種分的物種分布在其中，但是目前熱帶雨林正布在其中，但是目前熱帶雨林正以年平均以年平均1%（約（約1217萬公頃）萬公頃）的速度消失的速度消失 家養(yǎng)動物和栽培作物的多樣性也在下降家養(yǎng)動物和栽培作物的多樣性也在下降 聯(lián)合國糧農(nóng)組織家養(yǎng)動物多樣性世界觀察報告：過去年里，全聯(lián)合國糧農(nóng)組織家養(yǎng)動物多樣性世界觀察報告：過去年里，全世界已經(jīng)有多個品種的家養(yǎng)動物滅絕。世界已經(jīng)有多個品種的家養(yǎng)動物滅絕。五、生物多樣性喪失實例五、生物多樣性喪失實例 渡渡鳥又名渡渡鳥又名“愚鳩愚鳩”，是毛里求斯的特產(chǎn)，是毛里求斯的特產(chǎn)，也是毛里求斯的象征。由于長期的行走生活翅也是毛里求斯的象征。由于長期的行走生活翅膀已退化，渡渡鳥不會飛，而且行動遲緩。膀已退化，渡渡鳥不會飛，而且行動遲緩。 16世紀初，歐洲殖民者踏上了毛里求斯島。世紀初，歐洲殖民者踏上了毛里求斯島。動作緩慢、肉肥味美的渡渡鳥很快成為濫捕濫動作緩慢、肉肥味美的渡渡鳥很快成為濫捕濫殺的對象，數(shù)量日趨下降。到殺的對象，數(shù)量日趨下降。到1681年，最后一年，最后一只渡渡鳥在地球上消失了。只渡渡鳥在地球上消失了。 同時，島上還有一種特有的植物同時，島上還有一種特有的