大氣污染生態(tài)學(xué)

1、大氣污染生態(tài)學(xué)第1頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二大氣污染生態(tài)學(xué)第2頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二污染物對(duì)大氣生態(tài)系統(tǒng)的影響 大氣圈 大氣組成：主要由氮、氧、氬和二氧化碳等組成。還有少量臭氧。從地球表面10 25 km形成臭氧層，可以大量吸收太陽(yáng)的紫外線。還有水氣、其它液體已經(jīng)固體雜質(zhì)。 大氣圈的結(jié)構(gòu)：根據(jù)大氣溫度的垂直分布，可將大氣分為對(duì)流層、平流層、中間層、暖層、散逸層等五層。其中對(duì)流層受人類(lèi)活動(dòng)影響顯著，云、霧、雨雪等主要?dú)夂颥F(xiàn)象都發(fā)生在對(duì)流層；平流層包含臭氧層。第3頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二大氣生態(tài)系

2、統(tǒng)及其污染 大氣生態(tài)系統(tǒng)污染：人類(lèi)活動(dòng)排除的污染物擴(kuò)散到大氣中，改變了自然空氣的理化性質(zhì)，并直接對(duì)人體、動(dòng)植物和微生物產(chǎn)生影響，或者改變氣候影響到生命生長(zhǎng)和發(fā)育。進(jìn)入大氣中的有害成分統(tǒng)稱(chēng)為大氣污染物。 城市和工業(yè)區(qū)上空的空氣污染較嚴(yán)重。 大氣污染源： 自然污染源：火山噴發(fā)、森林大火、土壤風(fēng)化等產(chǎn)生的沙塵、二氧化硫、一氧化碳等。 人為污染源：工業(yè)排放、汽車(chē)排放、家庭爐灶排放等。有可分為點(diǎn)源、面源、線源等。第4頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 主要大氣污染物 氣溶膠狀態(tài)污染物： 煙：一般指冶金過(guò)程中形成的固體粒子的氣溶膠。是熔融物揮發(fā)后生成的氣態(tài)物質(zhì)的冷凝物，生成過(guò)程伴隨

3、著氧化過(guò)程。煙粒子直徑為0.1-1微米。 粉塵：指懸浮在氣體中的小固體顆粒，受重力作用可發(fā)生沉降，但在一定時(shí)間內(nèi)能保持懸浮狀態(tài)。粉塵粒子直徑為1-100微米。 飛灰：燃燒過(guò)程產(chǎn)生的煙氣排除的分散得很細(xì)的無(wú)機(jī)灰分。 黑煙：燃料燃燒過(guò)程產(chǎn)生的能見(jiàn)氣溶膠，是不完全燃燒的產(chǎn)物。 霧：氣體中液滴懸浮體的總稱(chēng)。第5頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 主要大氣污染物 氣體狀態(tài)污染物： 碳氧化物：一氧化碳和二氧化碳等，二氧化碳可引起溫濕效應(yīng) 硫氧化物：二氧化硫等 碳?xì)浠衔铮涸S多多環(huán)芳烴類(lèi)對(duì)人體和其它動(dòng)物有害。碳?xì)浠衔锟纱龠M(jìn)光化學(xué)煙霧的形成。 氮氧化物：一氧化氮、二氧化氮等二氧化氮可

4、參與光化學(xué)煙霧的形成。第6頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二大氣污染與氣象的關(guān)系 風(fēng)對(duì)污染物的影響 風(fēng)向：影響污染物的水平擴(kuò)散方向。 風(fēng)速：影響污染物稀釋作用的強(qiáng)弱。大氣中最大污染物濃度常出現(xiàn)在靜風(fēng)或微風(fēng)的地方。 湍流 大氣中風(fēng)速、方向的無(wú)規(guī)則變化或擺動(dòng)稱(chēng)為大氣湍流。污染物在大氣中的稀釋主要是靠湍流擴(kuò)散來(lái)進(jìn)行的。 第7頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 地方性風(fēng)場(chǎng) 海陸風(fēng)：海（湖）風(fēng)和陸風(fēng)的總稱(chēng)，發(fā)生在海（湖）和陸地交界地帶，是日為周期。 白天水體吸收熱量而升溫比陸地的慢，陸地上熱而輕的空氣上升，由水域上的空氣流向陸地補(bǔ)充，形成海風(fēng)；夜間陸地降溫

5、比水體的快，水面空氣上升，陸面空氣流向水域補(bǔ)充，形成陸風(fēng)。 山谷風(fēng)：發(fā)生在山區(qū)，以日為周期。 白天山坡吸收太陽(yáng)光升溫比山谷快，氣流沿山坡上升，形成谷風(fēng)；夜間山坡降溫比山谷的快，冷空氣順著山坡流向山谷，形成山風(fēng)。 第8頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 地方性風(fēng)場(chǎng) 城市熱島： 城市建筑、地面白天吸收大量的太陽(yáng)輻射能，夜間釋放緩慢，低層空氣冷卻慢；而城市上空具有溫室效應(yīng)的氣體和煙霧，使地面有效輻射減弱。這樣導(dǎo)致城市的熱量?jī)羰杖氡戎車(chē)貐^(qū)多，平均氣溫高于周?chē)貐^(qū)，形成城市熱島。 城市熱島可使周?chē)貐^(qū)的空氣流向城市即城市熱島環(huán)流，可將周?chē)I(yè)區(qū)的污染物帶入城區(qū)，造成嚴(yán)重污染。第

6、9頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 邊界層溫度 逆溫：在邊界層中由于氣象和地形等條件的影響，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)氣溫會(huì)隨著高度升高反而上升的現(xiàn)象。逆溫層又可稱(chēng)為阻擋層。世界上一些重要的事件的發(fā)生都與逆溫層的形成有關(guān)，如洛山磯光化學(xué)煙霧事件，倫敦?zé)熿F事件等。 降水： 各種形式的降水可將大氣中的污染物清洗到地球表面。表明降水可以?xún)艋諝狻５?0頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二大氣污染生態(tài)效應(yīng) 大氣污染對(duì)植物的影響急性危害：高濃度下短時(shí)間內(nèi)便產(chǎn)生的危害。如高濃度SO2。慢性危害：低濃度污染物長(zhǎng)期影響下造成的危害。如低濃度SO2的危害。不可見(jiàn)危害：在低濃度污染

7、物長(zhǎng)期影響下，植物外表不出現(xiàn)受害癥狀，但植物體內(nèi)的生理機(jī)能受到影響，產(chǎn)量下降，品質(zhì)變劣。間接危害：降低植物對(duì)病蟲(chóng)和逆境的抵抗能力。劑量：污染物的濃度和接觸時(shí)間的聯(lián)合作用。臨界劑量：污染物引起植物傷害的最低劑量。第11頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 大氣污染對(duì)動(dòng)物的影響 直接危害：動(dòng)物直接吸入含有污染物空氣引起死亡。如一些工廠周?chē)臉?shù)木死光。 間接危害：大氣中的污染物沉降到土壤和水體后，通過(guò)植物富集進(jìn)入食物鏈引起動(dòng)物死亡。如銅礦冶煉廠排放出含砷的廢氣污染周?chē)哪敛?，牲畜食用后引起死亡。粉塵污染的空氣能使動(dòng)物體質(zhì)變?nèi)酢５?2頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)5

8、1分，星期二 大氣污染對(duì)人體的影響 進(jìn)入體內(nèi)的途徑：呼吸道：是最重要的途徑因?yàn)榉闻莸谋砻娣e大，而且血管豐富，吸收的量大。皮膚上的毛孔食物飲水 危害：急性中毒；慢性中毒；致癌作用。 大氣污染對(duì)一些金屬制品、建筑物、油漆涂料、紡織品、橡膠制品、皮革制品等產(chǎn)生危害。第13頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二煙霧的生態(tài)效應(yīng) 倫敦?zé)熿F 1952年12月5-8日，由于低溫、高濕并存在逆溫，使大氣中的污染物擴(kuò)散受阻地面空氣中的煙塵濃度達(dá)到4.46 mg/L，是平常的10倍，二氧化硫是平常的6倍，導(dǎo)致許多市民感到胸悶、并有咳嗽、喉痛、嘔吐等癥狀發(fā)生，許多人發(fā)生呼吸系統(tǒng)疾病，4天內(nèi)有400

9、0人死亡，過(guò)后一個(gè)月仍有8000人死亡。 成因：氣象和氣候條件：存在逆溫現(xiàn)象?？諝庵泻袩焿m、霧、二氧化硫等存在。第14頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 光化學(xué)煙霧 由工廠、汽車(chē)等排放的烴類(lèi)化合物和氮氧化合物等一次污染物，在陽(yáng)光的作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧、醛、酮、過(guò)氧乙酸硝酸酯（PAN）等二次污染物，這一次污染物和二次污染物的混合物形成的煙霧污染現(xiàn)象。如洛山磯在1943-1967年多次發(fā)生這種危害，使人和動(dòng)物的眼睛、黏膜、呼吸系統(tǒng)受到傷害，影響植物的生長(zhǎng)等。 成因：氣象和氣候條件：存在太陽(yáng)輻射，大氣相對(duì)濕度較低?？諝庵泻袩N類(lèi)化合物和氮氧化和物等存在，如早晨繁忙

10、的交通。第15頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二馬斯河谷煙霧事件1930年 比利時(shí)馬斯河谷工業(yè)區(qū)。在這個(gè)狹窄的河谷里有煉油廠、金屬?gòu)S、玻璃廠等許多工廠。12月1日到5日的幾天里，河谷上空出現(xiàn)了很強(qiáng)的逆溫層，致使13個(gè)大煙囪排出的煙塵無(wú)法擴(kuò)散，大量有害氣體積累在近地大氣層，對(duì)人體造成嚴(yán)重傷害。一周內(nèi)有60多人喪生，其中心臟病、肺病患者死亡率最高，許多牲畜死亡。這是20紀(jì)最早記錄的公害事件。 第16頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二印度博帕爾事件1984年 12月3日，美國(guó)聯(lián)合碳化公司在印度博帕爾市的農(nóng)藥廠因管理混亂，操作不當(dāng)，致使地下儲(chǔ)罐內(nèi)劇毒的甲

11、基異氰酸脂因壓力升高而爆炸外泄。45噸毒氣形成一股濃密的煙霧，以每小時(shí)5000米的速度襲擊了博帕爾市區(qū)。死亡近兩萬(wàn)人，受害20多萬(wàn)人，5萬(wàn)人失明，孕婦流產(chǎn)或產(chǎn)下死嬰，受害面積40平方公里，數(shù)千頭牲畜被毒死。 第17頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二多諾拉煙霧事件1948年 美國(guó)的賓夕法尼亞州多諾拉城有許多大型煉鐵廠、煉鋅廠和硫酸廠。1948年10月26日清晨，大霧彌漫，受反氣旋和逆溫控制，工廠排出的有害氣體擴(kuò)散不出去，全城14000人中有6000人眼痛、喉嚨痛、頭痛胸悶、嘔吐、腹瀉。17人死亡。 第18頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二酸雨的生態(tài)

12、效應(yīng) 酸雨的形成 酸雨：是pH值小于5.6的酸性大氣降水，包括雨、雪、冰雹、露、霜及霧等?？諝庵卸趸嫉臐舛?21mg/m3，此時(shí)被二氧化碳飽和的雨水的pH值為5.6，所以清潔的大氣降水通常呈弱酸性。 成因：氣象和氣候條件：降水。空氣中含有二氧化硫和氮氧化物存在，在雨水中分別形成硫酸和硝酸等強(qiáng)酸。第19頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 酸雨的生態(tài)效應(yīng) 湖泊酸化：酸雨是湖泊酸化的主要原因?？墒顾械聂~(yú)類(lèi)減少，其原因是受到酸沖擊、及影響?hù)~(yú)類(lèi)產(chǎn)卵。 植物受害：降低植物產(chǎn)量、使森林生態(tài)系統(tǒng)衰退。 土壤酸化 建筑物受到腐蝕 危害人類(lèi)健康第20頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20

13、日，14點(diǎn)51分，星期二臭氧層破壞 臭氧是大氣中的微量氣體之一，主要集中在平流層20-25 km的高空。它能吸收90%的紫外線，降低到達(dá)地球的紫外線劑量。另外，臭氧吸收太陽(yáng)熱量，使地球表面至10 km高空的對(duì)流層大氣穩(wěn)定。 臭氧層破壞的原因：排放到大氣中的CFCs等不斷增加是破壞臭氧層的主要因素。 CFCs是多種含氯、氟烷烴類(lèi)衍生物的總稱(chēng)。CFCs是優(yōu)良的制冷劑、發(fā)泡劑、噴霧劑、清潔劑。 另外，氮氧化合物也能破壞臭氧層：飛機(jī)在平流層中飛時(shí)排放，氮肥施用均能增加大氣中的氮氧化合物。第21頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 臭氧層破壞的生態(tài)效應(yīng)：生物學(xué)影響：增加皮膚癌的發(fā)病

14、率；損害人的免疫系統(tǒng)；影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育；可殺死海洋中的浮游生物，破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)。 氣候?qū)W的影響第22頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二溫室效應(yīng) 概念：地球表面的大氣層允許短波輻射直接透過(guò)，而吸收大部分的長(zhǎng)波輻射，并且一以逆輻射的形式把熱量傳給地球使地表不因長(zhǎng)波輻射而大副下降。將大氣層對(duì)地面的這種溫度保護(hù)作用稱(chēng)為大氣的溫室效應(yīng)。第23頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 溫室氣體： 二氧化碳：是大氣中濃度最大的溫室氣體。在工業(yè)革命以前，大氣的二氧化碳濃度穩(wěn)定在280 ppm，而到1994年后，其濃度達(dá)到358 ppm。1個(gè)ppm相當(dāng)于大氣中含有7

15、.8 Gt的碳（每個(gè)G為10億噸）。 甲烷：是大氣中濃度最大的有機(jī)氣體。甲烷主要來(lái)自沼澤、稻田、牲畜反芻，其中稻田是重要來(lái)源。 NO2：是大氣中的高效溫室氣體。主要來(lái)自土壤的反硝化作用和交通排放。 鹵素炭化物：主要來(lái)自煙霧噴射劑、制冷劑、泡沫發(fā)生劑、溶劑、滅火劑。第24頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二 溫室效應(yīng)的危害： 海平面上升：海水升溫膨脹和極地冰川融化使海平面上升，陸地被淹沒(méi)。 氣候帶移動(dòng)：溫度帶和降水帶的移動(dòng)，森林將遭到嚴(yán)重破壞。臺(tái)風(fēng)、高溫、干旱和洪水等各種災(zāi)害頻繁發(fā)生。 對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響：二氧化碳濃度升高能夠提高作物產(chǎn)量，但一些地方由于溫度高，干旱加劇導(dǎo)致產(chǎn)

16、量大副下降，同時(shí)溫度高病蟲(chóng)害容易流行。 對(duì)人類(lèi)健康的影響：溫度高病原菌活動(dòng)頻繁，人易患病。第25頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二北極因氣候變暖首次變成孤島 : 1979年的衛(wèi)星照片顯示，用粉色標(biāo)注的北極冰層與加拿大北部（在左邊）和俄羅斯（在右邊）相聯(lián)。 2008年的衛(wèi)星照片顯示，西北通道（左邊圓圈）和東北通道（右上方）都已無(wú)冰塊。(2008年09月01日13:47中國(guó)網(wǎng) ) 第26頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二衛(wèi)星圖片顯示今年北極融冰范圍相對(duì)去年(紅線范圍)擴(kuò)大許多。 北冰洋中的北極熊，為登上日漸縮小的冰面，可能會(huì)精疲力竭而死。 第27頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二圖瓦盧50年后沉入海底 海浪輕松給全島“洗澡” 北極圈里的愛(ài)斯基摩人看著不斷融化的冰川，高興得手舞足蹈，因?yàn)楸ㄏ鲁了藬?shù)千萬(wàn)年的石油、礦產(chǎn)將會(huì)帶給他們更加富裕的明天；而遠(yuǎn)隔數(shù)萬(wàn)公里的圖瓦盧人，卻越來(lái)越日夜難眠，北極不斷融化的冰川就像一個(gè)個(gè)巨型炸彈，隨時(shí)都會(huì)將他們轟入海底永遠(yuǎn)再難見(jiàn)藍(lán)天。第28頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二大潮期間被海水淹沒(méi)的圖瓦盧 第29頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)51分，星期二沙塵暴 揚(yáng)沙、沙塵暴與浮塵： 揚(yáng)沙和沙塵暴都是有本地或附近塵沙被風(fēng)吹到空