20142015学年高二地理课件《大气污染及其防治》1（人教版选修六）

1 大气污染及其防治大气污染及其防治 1 1 大气圈的组成及其结构大气圈的组成及其结构 2 2 大气主要污染物及其来源大气主要污染物及其来源 3 3 人类活动对大气圈的影响人类活动对大气圈的影响温室效应温室效应 4 4 人类活动对大气圈的影响人类活动对大气圈的影响酸雨酸雨 5 5 人类活动对大气圈的影响人类活动对大气圈的影响臭氧层耗损臭氧层耗损 6 6 大气污染防治概要大气污染防治概要 2 1.1 1.1 大气的组成大气的组成 （1 1） 干洁空气干洁空气 气气 体体按容积百分比按容积百分比按质量百分比按质量百分比分子量分子量 氮氮 78.084 78.084 75.52 75.52 28.013428.0134 氧氧 20.946 20.946 23.1523.15 31.9988 31.9988 氩氩0.930 0.930 1.28 1.28 39.94839.948 二氧化碳二氧化碳 0.036 0.0360.05 0.05 44.009944.0099 干洁空气主要成份表干洁空气主要成份表 1 1 大气圈的组成及其结构大气圈的组成及其结构 3 成成 分分体积分数 体积分数 1010-6 -6 性性 质质 多多 量量 成成 分分 N N2 2 780 840780 840 永永 久久 气气 体体 不不 可可 变变 成成 分分 OO 2 2 209 460209 460 ArAr9 3009 300 COCO 2 2 360360 少少 量量 成成 分分 NeNe1818 HeHe 5 5 KrKr 1 1 XeXe0.090.09 CHCH 4 4 1.71.7 COCO0.10.1 半半 永久永久 气体气体 HH 2 2 0.50.5 N N2 2 OO0.310.31 OO 3 3 0.005-0.050.005-0.05 微微 量量 成成 分分 HH 2 2S S 0.00020.0002 可可 变变 成成 分分 SOSO 2 2 0.00020.0002 NONO 2 2 0.0010.001 4 地球与地球与 最邻近最邻近 行星的行星的 大气组大气组 成比较成比较 5 （2 2） 水汽：水汽： 所占百分比低，但含量变化大所占百分比低，但含量变化大 （3 3） 悬浮微粒物悬浮微粒物 含量、种类及化学成分变化较大含量、种类及化学成分变化较大 6 大气颗粒物大气颗粒物 粒径粒径 1010200m 200m 降尘降尘 颗粒物颗粒物 粒径粒径 300300 V V 差差 ( (重度污染重度污染) ) 健康人除出现较强烈症状健康人除出现较强烈症状 ，降低运动耐受力外，长，降低运动耐受力外，长 期接触会提前出现某些疾期接触会提前出现某些疾 病病 空气质量日报空气质量日报 12 20002000年中国环境状况公报年中国环境状况公报大气环境大气环境 13 2.2 2.2 影响大气污染物迁移的气象因素影响大气污染物迁移的气象因素 风风 定义：空气的水平运动成为风定义：空气的水平运动成为风 （水平称风，垂直称升降气流，不规则称乱流运动）（水平称风，垂直称升降气流，不规则称乱流运动） 作用：作用： 输送作用输送作用 扩散和稀释作用扩散和稀释作用 （1 1） 风和大气湍流的影响风和大气湍流的影响 14 大气湍流大气湍流 定义：大气从不同的尺度作无规定义：大气从不同的尺度作无规 则运动的流体状态则运动的流体状态 作用：使气体各部分得到充分的作用：使气体各部分得到充分的 混合混合 形成因素：形成因素： 机械因素机械因素当空气流过粗糙当空气流过粗糙 的表面时，随地面的起伏而抬升的表面时，随地面的起伏而抬升 或下沉，产生垂直方向的湍流或下沉，产生垂直方向的湍流 热力因素热力因素由于大气铅直由于大气铅直 方向温度变化所引起的湍流方向温度变化所引起的湍流 15 （2 2） 温度层结和逆温温度层结和逆温 温度层结就是指大气的温度垂直分布温度层结就是指大气的温度垂直分布 在对流层内，实际的气温垂直分布比较复杂，分在对流层内，实际的气温垂直分布比较复杂，分 三种情况：三种情况： vv 气温随高度递减；气温随高度递减； vv 气温随高度递增（逆温）；气温随高度递增（逆温）； vv 气温随高度变化不大（等温）。气温随高度变化不大（等温）。 逆温的发生原因：逆温的发生原因： 辐射逆温；辐射逆温； 地形逆温地形逆温 锋面逆温锋面逆温 16 （3 3） 地理因素地理因素 海陆风海陆风 从海上吹向陆地的风，叫做海风；从陆地吹向海上的风从海上吹向陆地的风，叫做海风；从陆地吹向海上的风 ，称为陆风。气象上常把两者合称为海陆风。，称为陆风。气象上常把两者合称为海陆风。 17 山谷风山谷风 白天风从谷底吹向山坡，白天风从谷底吹向山坡， 这种风叫谷风；这种风叫谷风； 到夜晚，风从山坡吹向山谷，这种风称山风到夜晚，风从山坡吹向山谷，这种风称山风 。 山风和谷风总称为山谷风。山风和谷风总称为山谷风。 谷 风 山 风 18 城市风城市风 城市所发出的巨大热量，使得城区成为好比在冷凉城市所发出的巨大热量，使得城区成为好比在冷凉 郊区农村包围中的温暖岛屿，因此得名郊区农村包围中的温暖岛屿，因此得名“ “城市热岛城市热岛” ” 。 城市风是由城市热岛效应造成的。城市风是由城市热岛效应造成的。 造成的原因：造成的原因： 城市能源消耗量大城市能源消耗量大 城市建筑物及路面硬化覆盖率大，散热差。城市建筑物及路面硬化覆盖率大，散热差。 3 3 人类活动对大气圈的影响人类活动对大气圈的影响 温室效应温室效应 （1） 温室效应： 大气层中的某些微量组分，能使太阳的短波 辐射通过，加热地面，而地面增温后所放出的热 辐射却被这些组分吸收，使大气增温，这种现象 称温室效应。 19 3.1 3.1 温室效应和温室气体温室效应和温室气体 （2） 温室气体：能使大气增温的微量组分称温室气体 。 20 主要的温室气体有主要的温室气体有 21 二氧二氧 化碳化碳 和水和水 蒸汽蒸汽 对地对地 球热球热 辐射辐射 的吸的吸 收收 COCO 2 2 22 23 24 CHCH 4 4 和和 NN 2 2 OO （） 25 氟里昂氟里昂 和和 CClCCl 4 4 26 3.2 3.2 全球气候变化趋势全球气候变化趋势 18601860年以来全球气温的年以来全球气温的变变变变化化 27 过过过过去去10001000年北半球气候年北半球气候变变变变化的化的趋势趋势趋势趋势 v 对沿海地区的影响 v 对人类健康的影响 v 对水资源的影响 v 对森林影响 v 对生物物种的影响 v 对农业生产影响 28 3.3 3.3 温室效应的影响和危害温室效应的影响和危害 29 几种不同的气候模型几种不同的气候模型对对对对于下一百年全球气温于下一百年全球气温变变变变化的化的预预预预 测测测测 30 对对对对于海平面上于海平面上涨涨涨涨的的预测预测预测预测 。纵纵纵纵坐坐标标标标的的单单单单位是位是mm 31 在南极洲，短短一个月内，一座相当于英国威尔士大小的巨在南极洲，短短一个月内，一座相当于英国威尔士大小的巨 型冰架轰塌瓦解。它的面积为平方公里，厚型冰架轰塌瓦解。它的面积为平方公里，厚0 0米，米， 估计重量达到万万亿吨。估计重量达到万万亿吨。 3.4 全球变暖控制对策 (1) 能源对策提高能源效率与节能 发展核能和氢能。 开发利用新能源太阳能与风能 开发替代能源水力发电 (2) 绿色对策绿化造林 固碳技术 32 33 风力发电场（简称风电场）是将多台大型并网式的风力发电机安装在风能资源好风力发电场（简称风电场）是将多台大型并网式的风力发电机安装在风能资源好 的场地，按照地形和主风向排成阵列，组成机群向电网供电。的场地，按照地形和主风向排成阵列，组成机群向电网供电。 大坂城风力发电厂大坂城风力发电厂 34 秦山一期核电站秦山一期核电站秦山二期核电站秦山二期核电站 秦山三期核电站秦山三期核电站 大亚湾核电站大亚湾核电站 岭澳核电站岭澳核电站 田湾核电站（建设中）田湾核电站（建设中） （江苏连云港市）（江苏连云港市） 35 36 京都议定书京都议定书( (1997.1997.12, 16012, 160个国家参加）个国家参加） 在在20082008年至年至20122012年期间，发达国家的温室气年期间，发达国家的温室气 体排放量要在体排放量要在19901990年的基础上平均削减年的基础上平均削减5.25.2，其，其 中美国削减中美国削减7 7，欧盟，欧盟8 8，日本，日本6 6。 但美国但美国20012001年年3 3月月2828日突然宣布将不履行日突然宣布将不履行 京都议定书京都议定书规定的义务规定的义务！ 4.1 酸雨 （1） 酸雨的定义 酸雨又称酸沉降 ，它是指pH5.6 的天然降水(湿沉 降)和酸性气体及 颗粒物的沉降(干 沉降) 37 38 关于酸雨的本底值：关于酸雨的本底值： 对于未被污染的大气中，可溶于水且含量比较大的酸性对于未被污染的大气中，可溶于水且含量比较大的酸性 气体是二氧化碳，如果只把它作为影响天然降水气体是二氧化碳，如果只把它作为影响天然降水pHpH的因素的因素 ，则根据化学平衡可得：，则根据化学平衡可得： 按上式计算得到此时按上式计算得到此时pH=5.6(pH=5.6(空气中空气中COCO 2 2 浓度为浓度为316ppm) 316ppm) 。 39 （2 2） 降水中的离子成分降水中的离子成分 我国与欧美发达 国家的酸雨在化 学组成上的明显 差异：降水中 SO42-占绝对优 势,SO42- /NO3 的平均比值 在5 10之间，而国 外一般为1左右 SO42- /NO3 1.1 1.1 0.6 2.3 0.8 SO42- /NO3 9.8 5.5 5.7 3.4 2.8 5.5 40 酸雨中的有机酸对酸度也有贡献，在美国城市地区，其贡献在酸雨中的有机酸对酸度也有贡献，在美国城市地区，其贡献在 161635%35%，在偏远地区的贡献还要大。，在偏远地区的贡献还要大。 我国酸雨中的我国酸雨中的CaCa2+ 2+浓度较大，它也提供了相当大的中和能力。 浓度较大，它也提供了相当大的中和能力。 大气中的氨：是大气中唯一的常见气态碱，它能与酸性气溶大气中的氨：是大气中唯一的常见气态碱，它能与酸性气溶 胶或雨水中的酸起中和作用，从而降低雨水的酸度。胶或雨水中的酸起中和作用，从而降低雨水的酸度。 4.2 酸雨的形成和特征 （1） 酸雨的 形成 矿石燃料的燃烧排放大量 的SO2和氮氧化物NOx，在大 气层里，由于水蒸汽的存在 ，它们可以转化为硫酸、硝 酸，在特定条件下随雨水降 落下来就成为酸雨。 41 42 酸雨的形成过程酸雨的形成过程 43 SO2有两种氧化途径： (1)气相反应 (2)液相反应 NO的氧化过程： 2NO+O2NO2 2NO2+H2OHNO3+HNO2 O指各种氧化剂，如O3,HO ,Mn,V等。 （2）我国酸雨的基本特征: 降水化学组分以含硫量为突出，SO42-/NO-3比 值为5 10，而国外在12。 城市降水酸度 高，酸雨呈现 以城市为中心 的多中心分布。 44 45 4.3 4.3 酸雨酸雨 的的 危害危害 （1） 对鱼类和 水生生物的危害 46 当水体酸化至pH为6.5-6时，鱼类的孵化 率明显下降；pH为6以下时，鱼苗的数量 减少；pH小于5.5时，大部分鱼类难以生 存；pH为5以下时，各种鱼类和两栖动物 和绝大部分昆虫将死亡，水草大量死亡， 浮游生物濒临灭绝。 47 （2 2）对陆生生态系统的危）对陆生生态系统的危 害害 酸雨对森林的危害酸雨对森林的危害UlrichUlrich分为四个阶段：分为四个阶段： 第一阶段，由于酸雨增加了硫和氮，同第一阶段，由于酸雨增加了硫和氮，同 时使土壤中营养元素加速释放，树木生长变时使土壤中营养元素加速释放，树木生长变 化较为迅速，呈现受益的倾向。化较为迅速，呈现受益的倾向。 第二阶段，随着硫和氮的长期降落，土第二阶段，随着硫和氮的长期降落，土 壤不断进行着离子交换，养分被淋失，致使壤不断进行着离子交换，养分被淋失，致使 土壤的中和能力以及养分的供应能力大大减土壤的中和能力以及养分的供应能力大大减 弱。弱。 第三阶段，连续的酸雨活化了土壤中的第三阶段，连续的酸雨活化了土壤中的 铝离子和其它重金属离子并把它们释放出来铝离子和其它重金属离子并把它们释放出来 ，由非溶态变为可溶态对树木根毛产生危害，由非溶态变为可溶态对树木根毛产生危害 。这个阶段土壤溶液和根部的。这个阶段土壤溶液和根部的 CaCaAlAl率小率小 于于1 1。当其比率小于。当其比率小于0.150.15时，所溶出的时，所溶出的AlAl具具 有有D D毒性，它使树木生长受到抑制。毒性，它使树木生长受到抑制。 第四阶段，生态系统失去了恢复力，树第四阶段，生态系统失去了恢复力，树 木濒临死亡。木濒临死亡。 48 （3 3） 对建筑材料和金属材料的腐蚀对建筑材料和金属材料的腐蚀 （4 4）酸雨对人体）酸雨对人体 健康的影响健康的影响 4.4 对酸雨的防治对策 技术改造 改善能源结构 49 风 能 电 站 太 阳 能 利 用 三 峡 水 利 工 程 5.1 臭氧层及其作用 臭氧层：浓度峰值在于平流层 (30km)以下离地面20 25km 的大气中 臭氧的生成和消除：臭氧在平 流层的产生和消除都是通过 光化学反应进行的 50 臭氧的作用： 它能强烈吸收太阳辐射中大部分波长为220- 330nm的紫外线，从而防止过强的紫外线对地球上生 物的直接伤害。臭氧吸收紫外线的过程： O3+h(210nm290nm) O2+O O+O O2+热能 51 臭氧的径臭氧的径 向输送向输送 52 目前人类认识到的直接破坏臭氧层的基团目前人类认识到的直接破坏臭氧层的基团 主要有主要有4 4种类型：种类型： (1)(1)可产生自由基可产生自由基ClOClO x x . . ( (如如ClCl . . ,ClO,ClO . . ) )的物质的物质 。 (2)(2)可产生自由基可产生自由基BrOBrO x x . . ( (如如BrBr . . ,BrO,BrO . . ) )的物质的物质 。 (3)(3)氮氧化物氮氧化物NONO x x ( (如如NONO，NONO 2 2 ) )及可生成及可生成 氮氧化物的物质。氮氧化物的物质。 (4)(4)可产生自由基可产生自由基HOHO x x . . ( (如如HH . . ，HOHO . . ，HOHO 2 2 . . ) ) 的物质。的物质。 53 5.2 5.2 臭氧层耗损臭氧层耗损 2000年6月美国宇航局（NASA）科学家拍摄到的南极上空 臭氧层空洞照片（面积到达2830万平方公里）54 5.3 氯氟烷烃及其对臭氧层的破坏 导致臭氧耗损的物质： 氟里昂(氟氯烷烃，记为 CFCs)：如 CFCl3(F-11)、CF2Cl2(F-12)、CF3Cl(F-13)、 CHFCl2(F-21)、CHF2Cl(F-22) 哈龙(溴氟烷烃) ：如 哈龙1211(CF2ClBr)、哈龙1301(CF3Br) N2O CCl4 55 56 臭氧耗损潜势（臭氧耗损潜势（ozone depletion potentail,ODP)ozone depletion potentail,ODP) 物质物质化学式化学式ODP ODP 物质物质化学式化学式ODP ODP CFC11CFC11CFClCFCl 3 3 1.01.0HCFC124HCFC124 C C2 2 HFHF 4 4 ClCl0.0220.022 CFC12CFC12CFCF 2 2 ClCl 2 2 1.01.0Halon 1211Halon 1211CFCF 2 2 ClBrClBr 4 4 CFC113CFC113 C C2 2F F3 3 ClCl 3 3 1.071.07Halon1301Halon1301CFCF 3 3 BrBr1616 CFC114CFC114 C C2 2F F4 4 ClCl 2 2 0.80.8Halon2402Halon2402 C C2 2F F4 4 BrBr 2 27 7 CFC115CFC115 C C2 2F F5 5 ClCl0.50.5CClCCl 4 4 CClCCl 4 4 1.081.08 HCFC22HCFC22CHFCHF 2 2 ClCl0.0550.055CHCH 3 3 CClCCl 3 3 CHCH 3 3 CClCCl 3 3 0.120.12 HCFC123HCFC123 C C2 2 HFHF 3 3 ClCl 2 2 0.020.02CHCH 3 3 BrBrCHCH 3 3 BrBr0.60.6 氟里昂类分子破坏臭氧层的化学原理： 57 链反应结果：链