全球性大氣環(huán)境問題和大氣污染控制

1、關(guān)于全球性大氣環(huán)境問題與大氣污染控制1第1頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四全球氣候變化臭氧層破壞酸雨2第2頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四溫室效應(yīng)一、全球氣候變化3第3頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四無溫室效應(yīng) - 全球平均溫度 -18 oC溫室效應(yīng) -全球平均溫度 15 oC溫室效應(yīng) (Greenhouse Effect)4第4頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四大氣中的CO2、CH4等氣體對(duì)太陽發(fā)出的短波吸收很弱， 而對(duì)地面長(zhǎng)波輻射吸收很強(qiáng)，從而使散失到大氣層以外的熱量相對(duì)減少，地球表面的溫度得以維

2、持，大氣這種對(duì)地表熱輻射遮擋保溫的屬性類似溫室中玻璃具有的作用，故被稱為溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)的定義 (Greenhouse Effect)5第5頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四全球變暖原因：溫室效應(yīng)的加劇溫室氣體： CO2、CH4、二氯乙烷、臭氧、氯氟烴(CFC-11、CFC-12)、四氯化碳、氧化亞氮等，其中尤以CO2的溫室作用最明顯。6第6頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四表3-5 受人類活動(dòng)影響的主要溫室氣體變化情況溫室氣體工業(yè)化之前的濃度（17501800 a）現(xiàn)在濃度大氣年均累積率（a-1）在大氣中的衰變時(shí)間（a）CO2280 ppmv38

3、5.2 ppmv（2008 a）1.5 ppmv50200CH4715 ppbv1797 ppbv（2008 a）7.0 ppbv12N2O270 ppbv321.8 ppbv（2008 a）0.8 ppbv114CFC-110256 pptv（2003 a）-1.4 pptv45CFC-120538 pptv（2003 a）4.4 pptv100HCFC-220157pptv（2003 a）0.55 pptv12CF440 pptv76 pptv1 pptv50 000注：ppmv表示某成分體積單位為10-6；ppbv表示10-9；pptv表示10-12。資料來源： IPCC，2005；IP

4、CC，2007；WMO,2009.7第7頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四表3-6部分溫室氣體的全球變暖潛勢(shì)物種大氣壽命/a全球變暖潛勢(shì)（時(shí)間尺度）20a100a500aCO2可變111CH412356216.5N2O120280310170CHF32649100117009800HFC-152a1.546014042HFC-143a48.3500038001400SF63200163002390034900注：引自IPCC報(bào)告，1995；分子式為C2H4F2；分子式為C2H3F3。均為臭氧層損耗物質(zhì)的替代物。 8第8頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期

5、四氣候變暖的主要原因自然因素包括太陽活動(dòng)、地球軌道參數(shù)的改變、地外物體的撞擊等。其中，對(duì)太陽黑子活動(dòng)影響的研究較多。最近100年以來的太陽黑子相對(duì)數(shù)也呈現(xiàn)一個(gè)增強(qiáng)的趨勢(shì)，與大氣中二氧化碳的濃度值和全球變暖的趨勢(shì)基本吻合。人為因素包括兩方面內(nèi)容：一方面，工業(yè)生產(chǎn)，燃料燃燒排放大量的溫室氣體，引起溫室效應(yīng)增強(qiáng)；另一方面，熱帶森林和溫帶植被的破壞間接改變了大氣中溫室氣體的濃度，也可使氣候變暖。9第9頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四1995年10第10頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四1、海平面上升：低地被淹，海岸被沖蝕，排洪不暢， 土地鹽漬化，海水倒灌、

6、影響沿海養(yǎng)殖業(yè)等。全球變暖可能產(chǎn)生的影響未來海平面變化的預(yù)測(cè) 預(yù)測(cè)者 預(yù)測(cè)年份 上升量cm世界氣象組織（WMO） 2025 20-140 日本環(huán)境廳 2030 26-165 歐洲共同體21世紀(jì) 20-165 聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP） 21世紀(jì)末 6511第11頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四海平面上升12第12頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四這個(gè)地球怎么了 13第13頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四全球氣候變暖的悲劇性象征2、影響農(nóng)業(yè)和自然生態(tài)系統(tǒng)3、加劇洪澇、干旱及其他氣象災(zāi)害4、影響人類健康14第14頁，共65頁，

7、2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四減緩全球變暖的對(duì)策2、控制CO2向大氣排放3、從大氣中消除過量的CO24、研究、制定適應(yīng)氣候變化的措施與規(guī)劃控制化石燃料的消費(fèi)；采用排放量少的能源； CO2的固化；保護(hù)熱帶雨林等保護(hù)熱帶雨林；植樹造林；通過海洋生物吸收固化沿海城市規(guī)劃；作物品種、耕種體制、適耕地區(qū)的規(guī)劃等1、加強(qiáng)國(guó)際合作，締結(jié)國(guó)際公約氣候變化框架公約15第15頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四減緩全球變暖的對(duì)策1加強(qiáng)國(guó)際合作，締結(jié)國(guó)際公約氣候變化框架公約2能源發(fā)展戰(zhàn)略控制CO2向大氣排放（1）節(jié)約能源，提高能源利用效率。 （2）改善能源結(jié)構(gòu)，積極發(fā)展新能源。 3生

8、態(tài)建設(shè)戰(zhàn)略從大氣中消除過量的CO2:保護(hù)熱帶雨林；植樹造林；通過海洋生物吸收固化16第16頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四4研究、制定適應(yīng)氣候變化的措施與規(guī)劃沿海城市規(guī)劃；作物品種、耕種體制、適耕地區(qū)的規(guī)劃等 5加強(qiáng)科學(xué)研究和預(yù)警17第17頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四平流層的溫度曲線。二、臭氧層破壞（一）臭氧層主要特征離地面15-35km的平流層中臭氧非常稀少：1千萬個(gè)大氣分子中只有三個(gè)臭氧分子。18第18頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四 臭氧的濃度單位柱濃度法：在0下，如果沿著垂直于地表的方向?qū)⒋髿庵械某粞跞繅嚎s到

9、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，那么臭氧層的總厚度只有3mm左右。這種用從地面到高空垂直柱中臭氧的總層厚來反映大氣中臭氧含量的方法叫做柱濃度法，采用多布森單位（Dobson unit，簡(jiǎn)稱DU）來表示，正常大氣中臭氧的柱濃度約為300 DU .。臭氧洞：理論上指臭氧的柱濃度小于200D.U.，即臭氧的濃度較臭氧洞發(fā)生前減少30的區(qū)域。（二）臭氧層破壞19第19頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四19551995每年十月份南極臭氧濃度（單位：DU）。數(shù)據(jù)點(diǎn)包括了基于地面和衛(wèi)星的觀測(cè)。在這一時(shí)期內(nèi)總臭氧總濃度下降了50。（資料來源：NASA, 2000）20第20頁，共65頁，2022年，5月

10、20日，9點(diǎn)53分，星期四2000年與2002年臭氧空洞比較。2830萬平方公里21第21頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，臭氧層的破壞是包含大氣化學(xué)、氣象學(xué)變化的非均相的復(fù)雜過程。但是導(dǎo)致大氣中臭氧減少和耗竭的物質(zhì)，主要是NOX、氯氟烴化合物(CFCs)，和哈龍（Halons）。三、臭氧層破壞的原因22第22頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四臭氧損耗物質(zhì)（ODS）的破壞能力臭氧耗減潛勢(shì)（Ozone depletion potential，ODP）23第23頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四臭氧損耗物質(zhì)的ODP

11、值物種模式計(jì)算半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算CFC-111.001.00CFC-120.820.9CFC-1130.900.9CH3CCl30.120.12HCFC-220.040.05HCFC-1230.0140.02CH3Br0.640.57H-13011213H-12115.15CFCs類化合物后數(shù)字分別代表：C原子數(shù)減1，H原子數(shù)加1，F(xiàn)原子數(shù)Halon類化合物的四位數(shù)字分別代表 :C、F、Cl、Br原子數(shù)24第24頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四（四）臭氧層破壞的危害1、對(duì)人體健康的影響：破壞DNA，皮膚病，白內(nèi)障等2、對(duì)陸生植物的影響：產(chǎn)量和質(zhì)量下降，間接影響3、對(duì)材料的影響：

12、加速老化4、對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的影響：降低生產(chǎn)力，影響幼體25第25頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四（五）臭氧層破壞的控制策略開發(fā)消耗臭氧層物質(zhì)的替代技術(shù)無氟氯昂制冷設(shè)備制定淘汰消耗臭氧層物質(zhì)的措施環(huán)境管理手段 經(jīng)濟(jì)手段國(guó)際行動(dòng)1985年， 25個(gè)國(guó)家 維也納公約1987年， 46個(gè)國(guó)家 關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾公約26第26頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四蒙特利爾議定書及其修訂案所包括的損耗臭氧的氣體消耗臭氧物質(zhì)的排放削減27第27頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四消耗臭氧物質(zhì)的排放削減28第28頁，共65頁，2022年，

13、5月20日，9點(diǎn)53分，星期四三、酸沉降與酸雨1、酸雨酸沉降指大氣中的酸性物質(zhì)（主要是H2SO4、HNO3及其前體物SOX、NOX等）通過降水（包括雨、雪、雹、露等形式）或在氣流、重力等作用下遷移到地表造成污染的現(xiàn)象。前者稱為濕沉降，后者稱為干沉降。29第29頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四濕沉降習(xí)稱酸雨是指pH90%HCl有機(jī)酸酸雨的主要成分31第31頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四人為致酸物質(zhì)人為致堿物質(zhì)SO42- 石化工業(yè)、火電廠、能源燃燒Na+、Cl- 、 Mg2+ 海洋的海水飛沫NO3-工廠高溫燃燒過程、交通工具排放Ca2+、K+塵土N

14、H4+氮肥揮發(fā)一般酸雨化學(xué)組成中，較重要的物種包括 H+、Cl-、NO3-、SO42-、NH4+、K+、Na+、Ca2+、及 Mg2+ 等九種。其來源包括:32第32頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四影響酸雨形成的因素酸性污染物的排放大氣中的NH3：抑制酸雨的形成與H2SO4氣溶膠形成中性的NH4HSO4，降低了雨水的酸度。顆粒物的酸度及其緩沖能力金屬：催化SO2氧化；酸性物 ：貢獻(xiàn)酸雨； 堿性物： 中和酸起緩沖作用地理和氣象因素33第33頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四大氣中的NH3的來源 有機(jī)物的分解：氨基酸分解含氮肥料的揮發(fā)；土壤中NH3的揮

15、發(fā)：隨土壤pH值的上升而增大北方土壤pH值在7- 8之間，南方土壤pH值5-6。34第34頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四我國(guó)酸雨的化學(xué)特征：屬硫酸型酸雨pH低、離子濃度高，硫酸根、銨和鈣離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于歐美，而硝酸根濃度則低于歐美。酸雨中H2SO4和HNO3的比值高發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)一般為3：2或2：1我國(guó)為10：1。35第35頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四雨水沖刷污染物之過程可分兩個(gè)階段：首先，污染物在雨滴形成之初期即被吸收，降雨時(shí)直接與雨水一起降下，這種形成方式稱為雨除作用（Rainout）；然后，跟隨的是雨沖作用（Washout），雨滴在降

16、落過程中與下層的酸氣接觸及摩擦，而令酸性氣體溶在雨中，下降至地面。3、酸雨的形成過程與機(jī)制36第36頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四37第37頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四酸雨形成機(jī)制酸雨的形成是一個(gè)復(fù)雜的問題，包括物理，化學(xué)和物理化學(xué)過程。一般認(rèn)為，酸雨是由SO2、NOx和氯化物等大氣污染物，在一定條件下通過化學(xué)反應(yīng)而生成H2SO4、HNO3和HCl并隨雨、雪等降落到地面。38第38頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四4、酸雨的分布39第39頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四中國(guó)酸雨現(xiàn)狀40第40頁，

17、共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四41第41頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四中國(guó)酸雨現(xiàn)狀從20世紀(jì)80年代以來，中國(guó)的酸雨污染呈加速發(fā)展趨勢(shì)。在80年代，以重慶、貴陽和柳州為代表的高硫煤使用地區(qū)及部分長(zhǎng)江以南地區(qū)。到90年代中期，酸雨發(fā)展到青藏高原以東及四川盆地的廣大地區(qū)。廣東、廣西、四川盆地和貴州大部分地區(qū)已成為與歐洲、北美并列的世界三大酸雨地區(qū)之一。42第42頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四思考我國(guó)酸雨污染區(qū)主要分布在南方的原因？污染源和污染物條件高硫煤使用區(qū)：含硫量35地理和氣象條件濕度大、溫度高、太陽輻射強(qiáng)，有利于大氣中

18、酸性前體物轉(zhuǎn)化西南地區(qū)：地形閉塞，大氣穩(wěn)定度大，微靜風(fēng)頻率高，易形成較厚的逆溫層，不利于污染物稀釋、擴(kuò)散；大氣中的NH3土壤PH值較低，造成大氣具有較低的PH值顆粒物特征植被覆蓋率高，顆粒物多來自燃煤排放，堿性陽離子濃度低其它北方排放的大量含硫化合物被大氣遠(yuǎn)距離輸送到南方。43第43頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四在pH5.06.5之間時(shí)，魚卵不容易孵化，魚苗數(shù)量減少當(dāng)湖水pH值低過5.0時(shí)，大多數(shù)魚類死亡。蝦比魚更早滅絕。酸湖形成，魚蝦難存（1）對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的危害5、酸雨的危害水生生物種群將減少。44第44頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四在歐

19、洲和北美洲，酸雨所引起的湖泊酸化情形十分嚴(yán)重。瑞典湖泊共有八萬五千個(gè)，其中有約兩萬個(gè)已受到酸雨的影響。挪威有二百六十五個(gè)湖泊已經(jīng)沒有魚蝦；而加拿大已有四百個(gè)死湖，以前有鮭魚的河川，現(xiàn)在都看不到鮭魚的蹤影了。湖泊變死湖45第45頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四（2）對(duì)陸生生態(tài)系統(tǒng)的危害直接危害農(nóng)作物與森林；生物種類減少；土壤酸化，營(yíng)養(yǎng)流失。46第46頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四 酸雨可造成葉面損傷和壞死。造成森林消失。中國(guó)的四川盆地受酸雨危害的森林面積占林地總面積的三分之一。馬尾松和華山松對(duì)酸雨十分敏感，由于發(fā)育不良，蟲害頻生，酸雨亦使竹林消失

20、，竹葉受損。難怪大熊貓也將瀕臨滅絕。動(dòng)植物死亡47第47頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四酸雨使建筑材料如混凝土、砂漿和灰砂磚等的水泥溶解，腐蝕建筑物、公共設(shè)施、古跡和金屬物質(zhì)，造成人類經(jīng)濟(jì)、財(cái)物及文化遺產(chǎn)的損失。腐蝕建筑材料和文物古跡 （3）對(duì)建筑材料和古跡的危害48第48頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四49第49頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四 眼角膜和呼吸道粘膜對(duì)酸類十分敏感，受酸雨刺激，導(dǎo)致紅眼病和支氣管炎，也使皮膚疼痛，甚至令人脫發(fā)。農(nóng)田土壤酸化，使土壤礦化物中的有害重金屬，如汞及鉛等再溶出，由食物鏈的傳送，在人體

21、內(nèi)累積。萬物之靈，也受影響 （4）酸雨對(duì)人體鍵康的危害50第50頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四香港酸霧酸雨如番茄汁港人眼睛如被鏹水腐蝕 51第51頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四6、減少酸雨的對(duì)策1979年聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)簽定了長(zhǎng)距離越境大氣污染 條約。此后，在1985年國(guó)際間又締結(jié)了赫爾辛基條約 ，有18國(guó)同意在1993年前硫化物排出量必須較1980年減少30%。1988年的索非亞協(xié)定，有12國(guó)宣布1989年起10年間，各國(guó)應(yīng)削減氮氧化物30%。而美國(guó)與加拿大也在1980年締結(jié)越境大氣污染同意書。（1）國(guó)際性防制計(jì)劃52第52頁，共65頁

22、，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四使用清潔能源使用固硫型煤使用鍋爐固硫和脫硫發(fā)展內(nèi)燃機(jī)代用燃料在汽車安裝催化凈化器培植耐酸雨的農(nóng)作物和樹種等。 （2）減少酸性物質(zhì)向大氣的排放53第53頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四第六節(jié) 大氣污染綜合防治與管理54第54頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四一、主要大氣污染物控制技術(shù)大氣污染物控制技術(shù)煙塵控制技術(shù) 改變?nèi)剂系臉?gòu)成 采用控制設(shè)備 機(jī)械式除塵裝置袋式除塵裝置濕式除塵裝置電除塵裝置 二氧化硫凈化技術(shù) 燃料脫硫 燃燒脫硫 流化床燃燒脫硫 低濃度SO2的吸附凈化 汽車尾氣的催化凈化 三效催化劑 55第55頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分，星期四機(jī)械式除塵裝置56第56頁，共65頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)53分