《大气环境与污染》PPT课件.ppt

第四节全球大气环境污染问题 随着地球上人口的急剧增加 人类经济的急速增长 地球上的大气污染日趋严重 其影响也日趋深刻 如由于一些有害气体的大量排放 不仅使大气造成局部地区的污染 而且影响到全球性的气候变化以及大气成分的组成 即出现所谓的全球环境问题 目前 全球性大气污染问题主要表现在温室效应 酸雨问题和臭氧层耗损问题三个方面 一 温室效应近代气候在变暖吗 乞力马扎罗没有 雪 乞力马扎罗山紧靠赤道之南 它的诱惑力很大一部分来自赤道与雪山的强烈反差 然而 不久前一批科学家聚会美国旧金山时呼出惊人之语 乞力马扎罗的雪正在融化 并可能在15年内完全消失 从历史上看 自然界中雪山及冰山增长或消融的时间单位通常以万年计 现在则不然 仅与1912年相比 乞力马扎罗的 雪帽 就已经缩小了82 地球真的是越来越烫 加拿大狼入侵农家 英国候鸟北移 花提前绽放 地球变暖征兆频繁 气候正在变暖吗 1860年以来全球气温的变化 过去1000年北半球气候变化的趋势 近代气候变暖的主要原因是什么 温室效应大气中的某些微量组分 能使太阳的短波辐射透过 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 由于这些组分的作用在某些方面类似温室的玻璃房顶 因此这种现象被称为温室效应 这些组分被称为为温室气体 温室效应 温室气体 大气中能强烈吸收地面辐射产生温室效应的气体 称为温室气体 主要的温室气体有二氧化碳 CO2 甲烷 CH4 氧化亚氮 N2O 氯氟烷烃 CFCs 等 1980年至2003年全球主要温室气体的趋势图 温室气体的来源与作用 1 二氧化碳 2 甲烷气体天然湿地 燃料燃烧 天然气 生物质 稻田 动物反刍和垃圾填埋 3 氧化亚氮土壤中的脱氮作用 农业生产和工业过程 影响与危害 1 海平面上升如果全球变暖 温度升高 海水膨胀 冰川融化 海平面上升 将使沿海低地淹没 啊 小岛快淹没了 这是2007年3月27日 阿根廷西南部圣克鲁斯的乌普萨拉冰山一角正在融化 据阿根廷科学家估计 这一地区大部分的冰山由于气候变化将在2020年至2030年间全部融化 这是1999年在北极拍摄的一只北极熊正从一块浮冰向另一块浮冰跳越的照片 全球气候变暖使得北极的生态环境更加脆弱 2 影响农业生产 温度是农业生产重要的外部条件之一 CO2浓度的提高可增加植物光合作用和作物的生产力 全球气候变暖预示着积温增加 延长生产季节 有利于产量提高 温度升高往往伴随着干旱的加重 造成供水不足 这又会使作物减产 科学家预测 就地区而言 位于低纬度的大部分国家 农作物的产量将减少 而位于高纬度的国家 降水量增加 农作物产量有可能增加 由于不少发展中国家位于低纬度地区 因此 气候变化的这种区域差异性 可能会使发展中国家所面临的问题更为严峻 3 生态系统发生变化 全球长期升温 将导致由水热条件控制的自然地带向极地或偏高地区转移 改变地区的生态系统 4 加剧洪涝 干旱及其它气象灾害 可能带来频繁的气象灾害 部分地区降水过多 大范围干旱和持续高温将带来大规模灾害 5 影响人类健康 全球变暖直接导致部分地区夏天出现超高温 使得患有心脏病的人必须在高温环境中做出更多的努力才能使体温保持正常 再加上由之引发的各种呼吸系统疾病 每年都会夺去很多人的生命 其中又以新生儿和老人的危险性最大 全球变暖导致臭氧浓度增加 虽然高空中的臭氧能够反射有害的紫外线辐射 但在低空中臭氧也是一种非常危险的污染物 它会破坏肺部组织 引发哮喘或其他肺病 全球变暖会对某些传染性疾病的传播起到推波助澜的作用 此公约要求 到2000年发达国家把二氧化碳的排放量降回到1990年的水平 并向发展中国家提供资金和技术 以帮助发展中国家减少二氧化碳的排放量 全球已有186个国家参与局限 UNFCCC只是一个框架性的公约 其有效的实施需要更具体的机制 公约并未提出强制性目标 我们拿什么来援救全球的气候 1992年5月9日各国政府通过了 联合国气候变化框架公约 UNFCCC 联合国气候大会于1997年12月在日本京都商讨 京都议定书 京都议定书 明确规定 发达国家应在2008年 2012年间 使其温室气体的排放在1990年的基线上削减5 2 其中美国削减7 欧盟各国8 限排的温室气体包括二氧化碳 甲烷 氧化亚氮 氢氟碳化物 全氟化碳和六氟化硫等 京都议定书 签署国已达34个议定书规定 必须在至少55个国家签字的90天后才能生效中国已于1998年5月29日签署该议定书 2005年2月16日开始正式生效 已有141个国家批准了该项协议 这些国家温室气体排放量占世界总量的55 1997年通过了 京都议定书 温室效应变本加厉科学家奇思秒想解决温室效应 在大气层边缘建造大型 太空盾 挡住部分太阳辐射防止地球温度继续升高将数十万吨金属物质通过火箭射向大气层边缘外 组成一道巨大的屏障 用飞行器在地球的大气层上部拉开一张巨型金属网把数十亿只涂有反射物质的超压力小型气球释放到大气层的同温层 组成第二道反射太阳光线的屏障日本提出用遗传工程方法 使海藻和海草吸收CO2快速生长后埋入挖掘殆尽的煤矿中 最终可变成 人造煤 英国和挪威科学家提出把CO2深埋海底 联合国气候变化框架公约大会1997年在日本京都通过 京都议定书 条约规定 到2010年前后 将温室气体的释放量比1990年减少5 左右 但由于发达国家对此持观望态度 京都大会以来 全球温室气体的排放不但没有少 反而增加了20 美国CO2排放量占世界的1 4 布什在竞选时曾信誓旦旦地表示要遵守 京都议定书 但上任后面对美国日见疲软的经济 布什的立场来了个180度大转弯 美国至今未签署该议定书 让布什尝尝全球变暖的滋味 这张摄于2005年2月14日的照片上 在美国华盛顿白宫前 一名跑步者经过一名抗议者 右 竖起的抗议美国总统布什宣布退出 京都议定书 的标牌 标牌文字的意思是敦促布什将签署 京都议定书 作为在情人节献给全人类的礼物 新华社发 二 酸雨酸雨是指pH值小于5 6的雨雪或其他方式形成的大气降水 如雾 露 霜 是一种大气污染现象 酸雨又称酸性 降 雨 因大气中CO2的存在 所以即使是清洁的雨雪等降水 也会因CO2溶于其中形成碳酸而呈弱酸性 空气中CO2浓度平均在62lmg m3 316ppm 左右 此时雨水中饱和CO2后的pH值为5 6 故定pH 5 6为酸雨指标 由于人为向大气中排放酸性物质 使得雨水pH值降低 当pH值低于5 6时 便产生了酸雨 大气中不同的酸性物质所形成的各类酸 都对酸雨的形成起作用 但它们作用的贡献不同 一般说来 对形成酸雨的作用 硫酸占60 一70 硝酸占30 盐酸占5 有机酸占2 所以 人为排出的SO2和NOx是形成酸雨的两种主要物质 据估计 人为排入大气中的SO2约为13000万t a 其中9000万t来自煤的燃烧 约占76 大量SO2进入大气中后 在合适的氧化剂 催化剂存在时 就会发生化学反应而生成硫酸 1 SO2和酸雨 在干燥条件下 SO2通过光化学过程被氧化成SO3 然后转化为硫酸 但这个反应十分缓慢 在潮湿大气中 SO2转化成硫酸的过程常与云雾的形成同时进行 先由SO2生成亚硫酸 H2SO3 在Fe Mn等金属盐杂质作为催化剂的作用下 H2SO3迅速被催化氧化为H2SO4 形成大气污染的NOx主要是NO和NO2 人为排放的NOx主要是化石燃料在高温下燃烧产生的 在化石燃料燃烧过程中 NO占95 以上 但一进入大气后 NO又大部分转化为NO2 2 NOx和酸雨 在大气中 NOx转化为硝酸包含以下几个过程类型 1 慢过程2NO十O2 2NO23NO2十H2O 2NO3 十NO十2H 2 快过程 O3参与反应NO十O3 NO2十O23NO2十H2O 2NO3 十NO十2H 3 NO2和O3达到较高浓度时 出现N2O5 2NO2十O3 N2O5十O2N2O5十H2O 2NO3 十2H 4 NO2在雾和水滴中 在铁 锰金属或SO2作催化剂条件下4NO2十2H2O十O2 4NO3 十4H 三 酸雨的危害酸雨的危害主要是破坏森林生态系统 改变土壤性质与结构 破坏水生生态系统 腐蚀建筑物和损害人体的呼吸道系统和皮肤 例如 在欧洲l5个国家中有700万hm2森林受到酸雨的影响 在瑞典北部地区 因受酸雨影响 土壤酸化而使肥力减退 河湖酸化而影响水生生物的生长和繁殖 此外 还有因酸雨水渗入地下 使地下水酸化而造成地下水污染的事例 在世界上酸雨分布的地区较广 有时飘越国境影响别国 所以它不仅是一个环境问题 也是一个国家间的政治问题 森林受酸雨破坏后的衰败景象 三 臭氧层空洞 臭氧是大气中的微量气体之一 其主要浓集在平流层中20一25km的高空 即大气的臭氧层 臭氧层对保护地球上的生命界以及调节地球的气候都具有极为重要的作用 然而 近些年来 由于在平流层内运行的飞行器日益增多 人类活动产生的一些痕量气体如NOx 和氯氟烃等进入平流层 使臭氧层遭到破坏 以致于在南极上空出现 臭氧空洞 经过近20年的连续观测 人们发现 到1985年平流层中出现了一个大如美国 高似珠穆朗玛峰的臭氧空洞 造成平流层中臭氧减少的主要物质是NOX 氯氟烃类 CFCls 哈龙 属于一类称为卤代烷的化学品 主要用于灭火药剂 等 其中以氯氟烃类 CFCls 物质为最重 南极臭氧洞 南极上空臭氧层变化 美国航空航天局用卫星测绘出的南极臭氧层空洞 左图是2001年臭氧层空洞图像 虽然只有一个 但其面积比北美洲还大 右图是2002年图像 科学家首次发现臭氧层空洞居然一分为二 北半球大气臭氧总量的逐年递减趋势 影响与危害 造成地球表面太阳紫外线辐射量增加 危及到人类和生物的生命 1 臭氧层浓度每减少1 太阳紫外线辐射就增加2 皮肤癌就会增加2 白内障患者增加0 6 同时损坏人的免疫力 使各肤色人们的免疫系统受到抑制 传染病发病率增加 导致黑瘤病死亡率增加 2 破坏生态系统 可以杀死水中单细胞藻类 导致鱼类大量死亡 破坏水生生态系统食物链和渔业 同时紫外线辐射可能导致生物物种变异 甚至灭绝 紫外线辐射破坏植物光合作用和授粉能力 使农作物减产或绝收 3 过量的紫外线使塑料等高分子材料易于老化和分解 带来光化学烟雾污染 4 过量紫外线会导致地球升温 出现冷热失衡 臭氧层变薄对健康的危害 人们在为拯救臭氧层做哪些努力 1976年以来 一些发达国家如加拿大 瑞典等国呼吁各国停止使用氟里昂 并提出削减使用量 1985年 20多个国家在维也纳签署了 保护臭氧层国际公约 1987年 加拿大召开了保护臭氧层的国际大会 通过了 关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书 规定工业国家必须在2000年前停止使用和生产氟里昂 发展中国家则延迟10年 我国已经基本停止生产含氟氯烃的制冷设备 导致大气中臭氧减少的机理较复杂 通常认为是与NOx的催化作用有关 如 反应NO十O3 NO2十O2NO2十O NO十O2净效应 O3 O 2O2 其次 氯氟烃光解产生的活性氯白由基 Cl 氯氧白由基 ClO 亦与O3发生反应 Cl十O3 ClO O2ClO O Cl O2O3 O 2O2 补天 从我做起 臭氧层需要你的呵护 保护臭氧层已成为一个全球性的问