全球性大氣環(huán)境問(wèn)題與大氣污染控制精講課件

第五節(jié)全球性大氣環(huán)境問(wèn)題1第五節(jié)全球性大氣環(huán)境問(wèn)題1全球氣候變化臭氧層破壞酸雨2全球氣候變化臭氧層破壞酸雨2溫室效應(yīng)一、全球氣候變化3溫室效應(yīng)一、全球氣候變化3無(wú)溫室效應(yīng)-全球平均溫度-18oC溫室效應(yīng)-全球平均溫度15oC溫室效應(yīng)(GreenhouseEffect)4無(wú)溫室效應(yīng)-全球平均溫度-18oC溫室效應(yīng)-全球平大氣中的CO2、CH4等氣體對(duì)太陽(yáng)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(GreenhouseEffect)5大氣中的CO2、CH4等氣體對(duì)太陽(yáng)發(fā)出的短波吸收很弱，而對(duì)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全球變暖原因：溫室效應(yīng)的加劇溫室氣體：6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（1750～1800a）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）CO2280ppmv385.2ppmv（2008a）1.5ppmv50~200CH4715ppbv1797ppbv（2008a）7.0ppbv12N2O270ppbv321.8ppbv（2008a）0.8ppbv114CFC-110256pptv（2003a）-1.4pptv45CFC-120538pptv（2003a）4.4pptv100HCFC-220157pptv（2003a）0.55pptv12CF440pptv76pptv1pptv>50000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(lái)源：IPCC，2005；IPCC，2007；WMO,2009.7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)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111CH412±356216.5N2O120280310170CHF32649100117009800HFC-152a①1.546014042HFC-143a②48.3500038001400SF63200163002390034900注：引自IPCC報(bào)告，1995；①分子式為C2H4F2；②分子式為C2H3F3。①②均為臭氧層損耗物質(zhì)的替代物。8表3-6部分溫室氣體的全球變暖潛勢(shì)大氣壽命/a全球變暖潛勢(shì)（氣候變暖的主要原因自然因素包括太陽(yáng)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(yáng)黑子活動(dòng)影響的研究較多。最近100年以來(lái)的太陽(yáng)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氣候變暖的主要原因自然因素包括太陽(yáng)活動(dòng)、地球軌道參數(shù)的改變、1995年101995年101、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、影響沿海養(yǎng)殖業(yè)等。全球變暖可能產(chǎn)生的影響未來(lái)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

65111、海平面上升：低地被淹，海岸被沖蝕，排洪不暢，全球變暖可海平面上升12海平面上升12這個(gè)地球怎么了13這個(gè)地球怎么了13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(guò)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(shù)造林；通過(guò)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(guò)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．生態(tài)建設(shè)戰(zhàn)略從大氣中消除過(guò)量的CO2:保護(hù)熱帶雨林；植樹(shù)造林；通過(guò)海洋生物吸收固化16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164．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174．研究、制定適應(yīng)氣候變化的措施與規(guī)劃17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(wàn)個(gè)大氣分子中只有三個(gè)臭氧分子。18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1

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(lái)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（Dobsonunit，簡(jiǎn)稱D．U．）來(lái)表示，正常大氣中臭氧的柱濃度約為300D．U.。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臭氧的濃度單位臭氧洞：理論上指臭氧的柱濃度小于200D.U1955－1995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(lái)源：NASA,2000）201955－1995每年十月份南極臭氧濃度（單位：DU）。數(shù)據(jù)2000年與2002年臭氧空洞比較。2830萬(wàn)平方公里212000年與2002年臭氧空洞比較。2830萬(wàn)平方公里21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(guò)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)變化的非臭氧損耗物質(zhì)（ODS）的破壞能力臭氧耗減潛勢(shì)（Ozonedepletionpotential，ODP）23臭氧損耗物質(zhì)（ODS）的破壞能力23臭氧損耗物質(zhì)的ODP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臭氧損耗物質(zhì)的ODP值物種模式計(jì)算半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算CFC-111.（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：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（四）臭氧層破壞的危害1、對(duì)人體健康的影響：破壞DNA，皮膚（五）臭氧層破壞的控制策略開(kāi)發(fā)消耗臭氧層物質(zhì)的替代技術(shù)無(wú)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（五）臭氧層破壞的控制策略開(kāi)發(fā)消耗臭氧層物質(zhì)的替代技術(shù)26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)的消耗臭氧物質(zhì)的排放削減28消耗臭氧物質(zhì)的排放削減28三、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(guò)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。29三、酸沉降與酸雨1、酸雨29濕沉降習(xí)稱酸雨是指pH<5.6的各種形式的降水。濕沉降,干沉降的定義干沉降則是指沒(méi)有水份參與的情況下，帶酸性物質(zhì)從空中降下來(lái)的方式，通常，大氣中酸性物質(zhì)可被植被吸附或因重力作用沉降到地面。30濕沉降習(xí)稱酸雨是指pH<5.6的各種形式的降水。濕沉降,干沉硫酸H2SO4硝酸HNO3氧化氮(NO和

NO2)二氧化硫SO2酸雨2、酸雨的組成和影響因素>90%HCl有機(jī)酸酸雨的主要成分31硫酸硝酸氧化氮二氧化硫酸雨2、酸雨人為致酸物質(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(guò)程、交通工具排放Ca2+、K+塵土NH4+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(lái)源包括:32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影響酸雨形成的因素33大氣中的NH3的來(lái)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大氣中的NH3的來(lái)源34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我國(guó)酸雨的化學(xué)特征：屬硫酸型酸雨35雨水沖刷污染物之過(guò)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），雨滴在降落過(guò)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(guò)程與機(jī)制36雨水沖刷污染物之過(guò)程可分兩個(gè)階段：3、酸雨的形成過(guò)程與機(jī)制33737酸雨形成機(jī)制酸雨的形成是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，包括物理，化學(xué)和物理化學(xué)過(guò)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(guò)化學(xué)反應(yīng)而生成H2SO4、HNO3和HCl并隨雨、雪等降落到地面。38酸雨形成機(jī)制酸雨的形成是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，包括物理，化學(xué)和物理4、酸雨的分布394、酸雨的分布39中國(guó)酸雨現(xiàn)狀40中國(guó)酸雨現(xiàn)狀404141中國(guó)酸雨現(xiàn)狀從20世紀(jì)80年代以來(lái)，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(yáng)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中國(guó)酸雨現(xiàn)狀從20世紀(jì)80年代以來(lái)，中國(guó)的酸雨污染呈加速發(fā)展思考我國(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3％－5％地理和氣象條件濕度大、溫度高、太陽(yáng)輻射強(qiáng)，有利于大氣中酸性前體物轉(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(lái)自燃煤排放，堿性陽(yáng)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思考我國(guó)酸雨污染區(qū)主要分布在南方的原因？43在pH5.0～6.5之間時(shí)，魚(yú)卵不容易孵化，魚(yú)苗數(shù)量減少﹔當(dāng)湖水pH值低過(guò)5.0時(shí)，大多數(shù)魚(yú)類死亡。蝦比魚(yú)更早滅絕。酸湖形成，魚(yú)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在pH5.0～6.5之間時(shí)，魚(yú)卵不容易孵化，魚(yú)苗數(shù)量減少﹔當(dāng)在歐洲和北美洲，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(wàn)五千個(gè)，其中有約兩萬(wàn)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(méi)有魚(yú)蝦；而加拿大已有四百個(gè)「死湖」，以前有鮭魚(yú)的河川，現(xiàn)在都看不到鮭魚(yú)的蹤影了。湖泊變死湖45在歐洲和北美洲，酸雨所引起的湖泊酸化情形十分嚴(yán)重。瑞典湖泊共（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（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(chóng)害頻生，酸雨亦使竹林消失，竹葉受損。難怪大熊貓也將瀕臨滅絕。動(dòng)植物死亡47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4949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，在人體內(nèi)累積。萬(wàn)物之靈，也受影響（4）酸雨對(duì)人體鍵康的危害50眼角膜和呼吸道粘膜對(duì)酸類十分敏感，受酸雨刺激，導(dǎo)香港酸霧酸雨如番茄汁港人眼睛如被鏹水腐蝕51香港酸霧酸雨如番茄汁港人眼睛如被鏹水腐蝕516、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526、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(shù)種等。

（2）減少酸性物質(zhì)向大氣的排放53使用清潔能源（2）減少酸性物質(zhì)向大氣的排放53

第六節(jié)大氣污染綜合防治與管理54

第六節(jié)大氣污染綜合防治與管理54一、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)改機(jī)械式除塵裝置56機(jī)械式除塵裝置565757濕式除塵裝置58濕式除塵裝置585959無(wú)論是大氣污染源、污染物、污染類型還是大氣污染的危害，都具有多樣性。多種手段清潔能源綠色交通末端治理環(huán)境自凈二、大氣污染綜合防治60無(wú)論是大氣污染源、污染物、污染類型多種手段清潔能源綠色交二、大氣污染綜合防治即從區(qū)域環(huán)境整體出發(fā)，綜合運(yùn)用各種防治大氣污染的技術(shù)措施和對(duì)策，充分考慮區(qū)域的環(huán)境特征，對(duì)影響大氣質(zhì)量的多種因素進(jìn)行綜合系統(tǒng)分析，提出最優(yōu)化對(duì)策和控制技術(shù)方案，以期達(dá)到區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量控制目標(biāo)。定義措施全面規(guī)劃、合理布局選擇有利污染物擴(kuò)散的排放方式

區(qū)域集中供暖、供熱

改變?nèi)剂蠘?gòu)成綠化造林

大氣污染控制技術(shù)61二、大氣污染綜合防治即從區(qū)域環(huán)境整體出發(fā)，綜合運(yùn)用各種防治大集中供暖、供熱的好處消除煙塵的有效措施提高鍋爐設(shè)備的效率，降低燃料消耗利用“廢熱”，提高熱效利用率有利于采用高效率的降塵器可以減少燃料的運(yùn)輸量62集中供暖、供熱的好處消除煙塵的有效措施提高鍋爐設(shè)備的效率，降清潔能源包括常規(guī)能源的清潔利用；可再生能源的利用；新能源的開(kāi)發(fā)；各種節(jié)能技術(shù)等

世界一次能源替代趨勢(shì)63清潔能源包括常規(guī)能源的清潔利用；可再生能源的利用；世界一次綠色交通我國(guó)一些主要城市的大氣污染類型正在由煤煙型向交通型轉(zhuǎn)化，汽車尾氣排放已成為城市重要污染源。合理的交通規(guī)劃、發(fā)展清潔汽車

64綠色交通我國(guó)一些主要城市的大氣污染類型正在由煤煙型向交通型轉(zhuǎn)末端治理推行清潔能源與綠色交通從源頭上減少了大氣污染的產(chǎn)生。對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生的污染，則需進(jìn)行末端治理。除塵、脫硫、汽車尾氣凈化氮氧化物的治理技術(shù)、氟化物的治理技術(shù)等65末端治理推行清潔能源與綠色交通從源頭上減少了大氣污染的產(chǎn)生。第五節(jié)全球性大氣環(huán)境問(wèn)題66第五節(jié)全球性大氣環(huán)境問(wèn)題1全球氣候變化臭氧層破壞酸雨67全球氣候變化臭氧層破壞酸雨2溫室效應(yīng)一、全球氣候變化68溫室效應(yīng)一、全球氣候變化3無(wú)溫室效應(yīng)-全球平均溫度-18oC溫室效應(yīng)-全球平均溫度15oC溫室效應(yīng)(GreenhouseEffect)69無(wú)溫室效應(yīng)-全球平均溫度-18oC溫室效應(yīng)-全球平大氣中的CO2、CH4等氣體對(duì)太陽(yáng)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(GreenhouseEffect)70大氣中的CO2、CH4等氣體對(duì)太陽(yáng)發(fā)出的短波吸收很弱，而對(duì)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。71全球變暖原因：溫室效應(yīng)的加劇溫室氣體：6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（1750～1800a）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）CO2280ppmv385.2ppmv（2008a）1.5ppmv50~200CH4715ppbv1797ppbv（2008a）7.0ppbv12N2O270ppbv321.8ppbv（2008a）0.8ppbv114CFC-110256pptv（2003a）-1.4pptv45CFC-120538pptv（2003a）4.4pptv100HCFC-220157pptv（2003a）0.55pptv12CF440pptv76pptv1pptv>50000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(lái)源：IPCC，2005；IPCC，2007；WMO,2009.72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)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111CH412±356216.5N2O120280310170CHF32649100117009800HFC-152a①1.546014042HFC-143a②48.3500038001400SF63200163002390034900注：引自IPCC報(bào)告，1995；①分子式為C2H4F2；②分子式為C2H3F3。①②均為臭氧層損耗物質(zhì)的替代物。73表3-6部分溫室氣體的全球變暖潛勢(shì)大氣壽命/a全球變暖潛勢(shì)（氣候變暖的主要原因自然因素包括太陽(yáng)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(yáng)黑子活動(dòng)影響的研究較多。最近100年以來(lái)的太陽(yáng)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。74氣候變暖的主要原因自然因素包括太陽(yáng)活動(dòng)、地球軌道參數(shù)的改變、1995年751995年101、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、影響沿海養(yǎng)殖業(yè)等。全球變暖可能產(chǎn)生的影響未來(lái)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

65761、海平面上升：低地被淹，海岸被沖蝕，排洪不暢，全球變暖可海平面上升77海平面上升12這個(gè)地球怎么了78這個(gè)地球怎么了13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79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(guò)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(shù)造林；通過(guò)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》80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(guò)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．生態(tài)建設(shè)戰(zhàn)略從大氣中消除過(guò)量的CO2:保護(hù)熱帶雨林；植樹(shù)造林；通過(guò)海洋生物吸收固化81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164．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824．研究、制定適應(yīng)氣候變化的措施與規(guī)劃17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(wàn)個(gè)大氣分子中只有三個(gè)臭氧分子。83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1

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(lái)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（Dobsonunit，簡(jiǎn)稱D．U．）來(lái)表示，正常大氣中臭氧的柱濃度約為300D．U.。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84臭氧的濃度單位臭氧洞：理論上指臭氧的柱濃度小于200D.U1955－1995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(lái)源：NASA,2000）851955－1995每年十月份南極臭氧濃度（單位：DU）。數(shù)據(jù)2000年與2002年臭氧空洞比較。2830萬(wàn)平方公里862000年與2002年臭氧空洞比較。2830萬(wàn)平方公里21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(guò)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87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)變化的非臭氧損耗物質(zhì)（ODS）的破壞能力臭氧耗減潛勢(shì)（Ozonedepletionpotential，ODP）88臭氧損耗物質(zhì)（ODS）的破壞能力23臭氧損耗物質(zhì)的ODP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)89臭氧損耗物質(zhì)的ODP值物種模式計(jì)算半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算CFC-111.（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：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90（四）臭氧層破壞的危害1、對(duì)人體健康的影響：破壞DNA，皮膚（五）臭氧層破壞的控制策略開(kāi)發(fā)消耗臭氧層物質(zhì)的替代技術(shù)無(wú)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》91（五）臭氧層破壞的控制策略開(kāi)發(fā)消耗臭氧層物質(zhì)的替代技術(shù)26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92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)的消耗臭氧物質(zhì)的排放削減93消耗臭氧物質(zhì)的排放削減28三、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(guò)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。94三、酸沉降與酸雨1、酸雨29濕沉降習(xí)稱酸雨是指pH<5.6的各種形式的降水。濕沉降,干沉降的定義干沉降則是指沒(méi)有水份參與的情況下，帶酸性物質(zhì)從空中降下來(lái)的方式，通常，大氣中酸性物質(zhì)可被植被吸附或因重力作用沉降到地面。95濕沉降習(xí)稱酸雨是指pH<5.6的各種形式的降水。濕沉降,干沉硫酸H2SO4硝酸HNO3氧化氮(NO和

NO2)二氧化硫SO2酸雨2、酸雨的組成和影響因素>90%HCl有機(jī)酸酸雨的主要成分96硫酸硝酸氧化氮二氧化硫酸雨2、酸雨人為致酸物質(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(guò)程、交通工具排放Ca2+、K+塵土NH4+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(lái)源包括:97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98影響酸雨形成的因素33大氣中的NH3的來(lái)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。99大氣中的NH3的來(lái)源34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。100我國(guó)酸雨的化學(xué)特征：屬硫酸型酸雨35雨水沖刷污染物之過(guò)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），雨滴在降落過(guò)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(guò)程與機(jī)制101雨水沖刷污染物之過(guò)程可分兩個(gè)階段：3、酸雨的形成過(guò)程與機(jī)制310237酸雨形成機(jī)制酸雨的形成是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，包括物理，化學(xué)和物理化學(xué)過(guò)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(guò)化學(xué)反應(yīng)而生成H2SO4、HNO3和HCl并隨雨、雪等降落到地面。103酸雨形成機(jī)制酸雨的形成是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，包括物理，化學(xué)和物理4、酸雨的分布1044、酸雨的分布39中國(guó)酸雨現(xiàn)狀105中國(guó)酸雨現(xiàn)狀4010641中國(guó)酸雨現(xiàn)狀從20世紀(jì)80年代以來(lái)，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(yáng)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。107中國(guó)酸雨現(xiàn)狀從20世紀(jì)80年代以來(lái)，中國(guó)的酸雨污染呈加速發(fā)展思考我國(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3％－5％地理和氣象條件濕度大、溫度高、太陽(yáng)輻射強(qiáng)，有利于大氣中酸性前體物轉(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(lái)自燃煤排放，堿性陽(yáng)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。108思考我國(guó)酸雨污染區(qū)主要分布在南方的原因？43在pH5.0～6.5之間時(shí)，魚(yú)卵不容易孵化，魚(yú)苗數(shù)量減少﹔當(dāng)湖水pH值低過(guò)5.0時(shí)，大多數(shù)魚(yú)類死亡。蝦比魚(yú)更早滅絕。酸湖形成，魚(yú)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。109在pH5.0～6.5之間時(shí)，魚(yú)卵不容易孵化，魚(yú)苗數(shù)量減少﹔當(dāng)在歐洲和北美洲，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(wàn)五千個(gè)，其中有約兩萬(wàn)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(méi)有魚(yú)蝦；而加拿大已有四百個(gè)「死湖」，以前有鮭魚(yú)的河川，現(xiàn)在都看不到鮭魚(yú)的蹤影了。湖泊變死湖110在歐洲和北美洲，酸雨所引起的湖泊酸化情形十分嚴(yán)重。瑞典湖泊共（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。111（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(chóng)害頻生，酸雨亦使竹林消失，竹葉受損。難怪大熊貓也將瀕臨滅絕。動(dòng)植物死亡112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113酸雨使建筑材料如混凝土、