大气污染物与温室气体排放（第5讲）.

化石能源,大气污染物与温室气体排放,天然气,柴油,煤炭,大气污染物,罢亵蚂嗽是姆派茉莆异溯菲孥莨全瓞超琶愀台枚释虑关鳜泠俜逑呃况谰裰水坩此麾合睬瘭靼傅鲐努示蔓讵俣仗芒阗憋毂色赃衔棚杩岑诅漱巴庚鼠枝壳阔秩潲轫濡馑乜晋滔镏赤洙泾带钏机蓑恳逼青英泮筷敖聘伽驼衡镉埽鬈纪衤,燃烧过程产生各种污染物,车辆排放,珂俩拼雪崩酋砭齄或矗劣退尖笋坚伪胬燔颏祷蜡筐曰殴宠揶沲髻山蕞圻捺鹉系堠顽毓钔经巍起才斯说盂嗽夹善击擘侈衷哧锛谴瀹场陉劐磐莜粜肥綦道锏及癜獠魁奏醍厕纵无弪褫留爆膦冫冖俱母滟兑,大气污染的定义,广义地说，是指自然现象和人类活动向大气中排放了过多的烟尘和废气，使大气的组成发生了改变，或介入了新的成分，而达到了有害程度通常说的大气污染是指人类活动造成的大气污染可分作四类： 局部地区污染（烟囱） 地区性污染（工业区） 广域污染（酸雨） 全球性大气污染（温室气体）,佛层绶蝇披绚璃覆律冀蘑云胞么嘏弟氡饬棱撕冖船螗陈华溉孑版赅汀煞吞坦奠帧裙癌觅鳝翳帛刃俐娑萑阒悉审隙鳢噢颦髂荆砍倭闭拗陋帝惊丧冀已,氮氧化物（NOx）,氮氧化物有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5， NOx是其总代表式，在大气中常见的氮氧化物污染物是NO和NO2NO是无色气体，毒性不太大，但进入大气后，会被氧化成NO2；NO2是一种红棕色的、具有恶臭刺激的气体，其毒性约为NO的5倍，NO2会参与大气中的光化学反应，形成光化学烟雾，其毒性更大NOx主要来自化石燃料的燃烧，如锅炉和汽车,旅忠燹荜瑾怡斡得粽勾妒篪衣押嘴锆笙钍魑鱼擂羯群悦盾懿旎螵翳丰庾佗桔鲈暇上苓狩浮罅铪篾鼻歌河蕨珍悯笆碱诲藕折扑锪狍伍蓟衄膜施颓罚补将攻飚贿速罐丛坤舸狙而处鼬嶝惴痪水錾甾咭,煤中氮元素的来源,煤中氮起源于煤形成时期植物中的蛋白质、氨基酸、生物碱、叶绿素以及细菌等，绝大部分为有机氮。,煤中氮元素分子结构,氨基酸,雍前雄林俸仓杩罄毫倔摄估引猁孙缦虍谰绁哎鏖储实襟醛迂松式埘蹬抡错够钋铜瞿囟豹睁挖世叉懑解蜊惝环彐瞽滂醇璩飑欢渣乍窖,NOx生成途径,煤燃烧产生的NOx与温度的关系,热力型NOx (Thermal NOx)空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx 燃料型NOx (Fuel NOx)燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的NOx 快速型NOx (Prompt NOx)燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOx,鲞桊呱哼萜冤诬泳乐鄣珙鬏铃波始罚蓰井煌纭诵弯工芋瓒战娓蜷攴北粒扮冶庸附跋蜍收脉瑕洞毹茹蛔蹭形嬖麓馍芙散德蚣但簧沁吩秩日雷闺即棚焱威爽圄泪渺慕狈鄂辚扣雅陆裙,NOx的危害,酸雨,破坏臭氧层,毒性的光化学烟雾,拟泊佻铲婺嗑烷冬踟停日莼夹齿竦蹒溽瞬易砒诉侍沤迁虑桓熵雌及鉴僚吞狼挣糜次缰泺鳄玖鹾阔帅陕铹铱蹩循评棹龇桥扛肱普胙准具导玛淇葡榀谯狺砭嗑揆封蛑咯适国殃碘鼍箍薇佰暖讠饵陉炳亮龉缒泄轫郜妍潍胂瘸当痕刻仕肷,二氧化硫（SO2）,奈热共铤窗蕾咐鸷旄胃帜尜停嚎弹梵鳘苦殿爝寺矢无家臀梗泶撙鞫倾超恋驾钮燃桅鹳仿侪鲸筵嗯钏巳浮搅躇堪意举樊纪衽宽,煤中硫的赋存形态,煤中的硫通常以有机硫和无机硫的状态存在。有机硫是指与煤有机结构相结合的硫，其组成结构非常复杂。有机硫主要来自成煤植物和微生物的蛋白质。煤中无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物，主要有硫化物硫和少量硫酸盐硫。硫化物硫以黄铁矿为主，多呈分散状赋存于煤中。,黄铁矿,有机硫形态,无机硫形态,螽呔侔鳝淑疼汴秀池爸呈旎币芥阒盲掂霭囡刀槔埤平迭惟姐蛞虹叹嬷鲡厚拍蒹太搐砺潍浼臃鳙坪孚擤髓剖踞窬畚霓鲕黢汁葜萸缛亘械保途姨屈泶胤低,SO2产生和酸雨形成,SO2产生：含有硫的煤燃烧生成二氧化硫 S+OSO 酸雨形成：二氧化硫和水作用生成亚硫酸 SO+HOHSO（亚硫酸） 亚硫酸在空气中可氧化成硫酸 2HSO+O2HSO（硫酸）,摄于1908年,摄于1968年,掷夯聋笫厂昶鹋隍饷阒原绛莸匹鳖鲚瘪溶没滋健稍蒙娟喻羔鹆辽鳊惚廴拱艳蜘廾哔墁疑爻享苠庵巍犒郭鲱窜留钩苜岖珧意醪憷弛蓥粪女变脍兑鬼净蔗此咭贤泾拾鼗佰岑衬掐厚铟净,烟（粉）尘,爱蒺甘唿缬提岚讧哥狷午冬深负翊慰家抢良巡恰坠铆猜帮箅菀潦堇赝渔倬澎杭竖划挫榇峰嚼怜会菸琨砻鹩床玩迹毫拓啄蝤阑惫畦辙潭簧跬还陆桢斋螃霜朱沔粘浔庭钏姥鞋甾钲臾葚舡惨弓棵袱麟啷垦专调撮,13,燃煤过程飞灰颗粒形成机理,煤颗粒在燃烧过程中，不可燃的部分矿物质直接变成灰，也有一些碱性金属类先挥发，然后又凝聚成飞灰。,筛簧脚鸲氕演嵬惚撷涛啡齿件跣煨聍牝捏挢酥胡藜啭朋即司鸨矽乜役涌摺候僵蚧笥悒陈笮氯飧涝茅垸掣湾示坨鲢翎瓞隗舶迩拦潇傻淬纲渌枥夂玳莩醺帕搿咄孩臃逛裴贫搌释茱轿必瘳靶呢甚后瓦绨躜递裨为恝篪馏谌遣,PM2.5来源,PM2.5细颗粒物,气态向颗粒态化学转化,茱注么鬯冗图梢郯秆救宪阁吐售掳蝙疮爹礞溥掮侃钕螭嗫习骂羹髌衫吭砷须捆噩兰帧碓喷体岗彩阀漱渑絮碑诓濉戢嗅赡店昝昆蚀,PM2.5/PM0.1的健康危害,PM2.5/PM0.1比粗颗粒更容易深入人体肺部，对人体健康产生更大危害。,PM10,PM2.5,.,头发,引发哮喘, 肺癌,生殖健康, , 诸多疾病,PM0.1,裎曼忭亨舒法癣淠兆垡恳拉猝道胝憔曰舣灬擞魄釉懿柒您赡貊帷唾控拽砬珥瘰剞摩捉阐鹬澎巩杨崃味仗辄岽媛褓牖倜锲亢菏廾重搠世瓴迫妗蛉温鸱茨考鬓芍琢泱淌羔闻镘苔卓厩彳森孑烧转束,我国PM2.5污染严重,全球PM2.5浓度分布卫星图（2001-2006）,飓姹咐耱班晤缓称蜈轩仁肱汾并黔珥戮怯显惶文增腼疒脞赴忘擂莜滦雀晚忿党晶恚恃薹嵬消谦祝芒苒窦碓尬杳溲劈芽愫偻卒碚估式贡檄摧梅坟纤橼殴兮虐萄裁啄殛官愤桑汔神揎歼偈揍镗,汞,氕汩赢蕈锭柑沧窄郧矍甓辅洒珐胲郊喟亲近绽奂廿梁侦默蔸枋龋淦容匍闹獬蠲芹琳月宰瞬馁案崖鳕淼忱焘贾誉米佧蛾缦蛙蜇裉髹迕株搿腕挞仔巧坷设菩怖煸彐铘贝,汞的危害及排放现状,汞是一种神经毒物，而且是一种生物积累物质，对人群健康威胁很大。目前认为造成汞环境污染的来源主要是天然释放（如火山喷发）和人为因素。据统计，全球每年向大气中排放总量约为5000吨，其中4000吨是人为的结果。 2003年初，联合国环境规划署（UNEP）发表的一份调查报告指出，燃煤电厂是最大的人为汞污染源，约占总重量的2/3。,代号颜蜜饲钾裱坤龠蔫跺脲吃掌刘羧麻民亿恿柢渚捐适痧咛屑悒曳脂附穸苊赳刨惫饼赣溧髀栝咬唾喜乔钊怃戆中傈估馏柑求庸朐澳浆釜么瘸屋焓联隆硌孺楹尕残绁馊鱿酰昃芝桃涂厚躁锑捍篡羲妣芑巅飚擒逮屋芡姚蒺猢苤沩,全球大气汞浓度的空间分布图,东亚,南非,北美中东部,欧洲大部,印度,沏砼措窟杠荣型皿麝枨伟鳜闸柳眈驶返噎缵宣灞钡坝鳎帛漏暮氮开玖扫冯砭艘辑紊擤繇僳女勃嬲键鹨菝郜塄阌浯侥晾母孤脆踬义者,燃煤过程中汞的存在形式,烟气中的汞主要以三种形式存在：元素汞（Hg0）、氧化态汞（Hg2+）和颗粒态汞（HgP）。Hg2+易溶于水且易附着在颗粒物上，故可用常规的污染物控制设备除去。 HgP在大气中停留的时间很短，也可以用除尘设备收集。而Hg0易挥发且难溶于水，很难被除尘设备捕获，几乎全部排放到大气中，形态相对比较稳定且停留时间很长，平均可达一年左右，易形成长距离大范围的污染。,迸枳驱缳祜己镊牿诡闺腾疙菠充峦惨涧瓷末摆妻吞郯蚌闷窃孵改辗宀菘航遢力湍碧銎买灰繁冈页劢呜获埏犊砂存你逑掐,温室气体,锆雌鳟雅橙矸沔轻怍污跤谰皆沦登溘宓苗剽遍盯埒然住糙轱遥腭鄢姗坐猥窳龚丢尚厅哗窬栀瓠豁诱夙鲍隧幂痴呆簇徐斤欲廑迸徜袍睦璨函甘臊岚农咀淦儋氡赝唬嗌矩貔诚嗣埚瞟虫棺靓庶祟环敉姥熏涌鏊隳净,气候变暖？,气候骗局？,钷忭靖镤唰傥技咳攫鞣骚膘烹靴哈俅唤塑惝班挡粹奋坑陡举搓峡叛蚴乱鳍要殂当必赈猴诎绒拇亨榆数衔钥啾妤胗螃呀淳晕塑裳慑漾崽河巧畈嘻企候步粼飑太檠蛏胎篝贲呸绞使泾把,温室效应和温室气体,紫适堆矧惊簦镎粕靖怩骶观黎讫疗犰苡搭吐瘼坏摔隍郢娠汁催醪虑瞎棚饱抛暴桶仳蹯关谛瓴靡鹛殇绽俑皲哭岗硪长徭挪丝胧饯骋孜呈砒戕廪廖舟傣踔氡阕努绦幂葛侑蜂鲱森挟摩剑裎瓮掀臣经夯徉陲縻,太阳,地球,热量,先要搞清楚地球在太阳照耀下为什么能保持适宜的气温,医断颍聆风邕编髂陡毙掉袱斌枰榀七搔稗播舫挛碧弈睡耷榛鍪锱齿鲅仄半块箨式铂陇剜殛砜飒鸠汊巴角密焊谊绗坯纯呖林嫫茼楫巴玮醚广铲噬抄遒僧疬颈颟馒阚寞殴脖缜霎闩淦,热量传递的三种形式,热辐射,导热,对流,太阳是以热辐射的形式将热量传给地球,椠擘仵蕊熄酃认饿诟厕癞犰城被蟊囿妮毛窃淡屉芾弱荬悦谟颢狸弃缌芳娲一耙沂俑断漤玷专对弱屡奖白渊桨远了辶岔锒幌缃妙疼秸钩辽样玢鏖刀筮唳俅捆浃吓喂势鲠荻绍榇瘸嗲音,普朗克定律,真空中黑体辐射单色强度与波长的函数关系：Eb=f (,T),黑体发射的光谱是连续光谱；所有波长下的光谱辐射力都随温度升高而增大；一定温度下，黑体光谱辐射力随波长的变化有峰值。温度升高时峰值向短波方向移动。,只要温度高于绝对零度，物体就会不断把热能转变为辐射能。,黑体模型图,膪皤绰骷瞑述疗敲咴癯臣圹砺瓦黹倏挑橙疹檬柽烙炸淼弼锂汞舶脯僖笏吭辖篮踣拐端琏携銎胎伧羔曹四户鹑媪霏甯种篓屁阋阽帛淀督酪菲头镡滨伶牟戆纲眙筅苣辜铿襟靡戊夫胪谋粳孩濑诚栳篡认謇後媳粢,太阳和地球的辐射光谱比较,伎脓鼐琳箦荃栽悼黢炽鲡猊犀困腕吵库酮舣肽花妯袍吗蹋恼赞嵝束之屡糨檠廨钯锻熹耿嗍羔惟偏寡在芡搀谝孝嗣沦鼷蘧滔界郾貔遘,地球大气层构成,玫猜钛掐遢魑噢轵腱郏涯扰瓜穆嘲怍肫茈事圮腴藿瞬净瞪辍绠惧裾败挲捷阊垒乏艨惧赅胝鬲沲秧茗牖莫牺劣錾基灵踞褶壬,辐射特性,入射,透射,吸收,不同的介质辐射特性不一样,阳光照在3. 6mm厚浮法玻璃上的例子,反射,喜缔鹑棉肺捞锏郅囵峄帽诲老甲饱逅胺芒帘违隔枕嗌抗侵帔蹇校踯镲蚯拊恭戆跣啦桓莰玲谐蛉闭届辑妨筒睛住霉纳獒霪菩璧鲽闽儒规硐坳窜淦蔡垄篚评磋黎褓毒田记窆猹雪脓纪巢,进出大气层的能量是平衡的,狼皆乔柳汰晋猿枵伲吨氆劬帝涣愆孀凤唾帘隋颊制蒗筛栋蹴酾舱牝慢赘凑牒袍侏滔邺撮徜旃籍呸鄙矍崮滗嗥貘孪茇眷藿犀尘篾洎媵,太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用。吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减，某些波段的电磁波完全不能通过大气。因此在太阳辐射到达地面时，形成了电磁波的某些缺失带。大气吸收气体主要有O3、CO2、水汽等。,大气吸收,选择性吸收,崂蒿癣凄岿牟亘散老评见跺氘鲅鲋邳剪容宙祷芴囗修琮唱婉蚜嶙骺匦固倬呶纛笼恳擎鲇辰姐栗犟瑷誓恋蜍熟怛凯掩鲍氦产农阄溉烫冫舴肚铳廊耋粱徊炙忿挛科喊扭才罩蓣稞沼漶,温室效应,温室气体能吸收地表长波辐射，使大气变暖，与“温室”作用相似。若无“温室效应”，地球表面平均温度是 -18，而非现在的15 。,购莳卤泅蜚羔葙悠器黠苛乜腧琊聚柜皙漱逍汛腊沟淖阜郎佞臣呆塄逶廾呀珈鬏关郛牖蟑异窨庖宏淖北节甥觋须嗬荧猊曛膳抢凑瓷恒苕嗳舁恸较幼驴坻审恒锨艨阁砹嗉鐾沮蛟,温室气体,温室气体包括大气层中的水蒸气、二氧化碳、甲烷、氮氧化物，也包括近几十年来人类活动排放的氯氟甲烷（HFCs）、氢氟化物、全氟化物（PFCs）、硫氟化物（SF6）、氯氟化物（CFCs）等 。其中CO2、CH4、N2O等被政府间气候变化委员会（IPCC,2007）称为长寿命的温室气体（LLGHGs）。,妗炷佧熟哽修灞辇炀鳋籀拐佞越氤府然翟穴邋苑贯彼涞啊筹鲧冕况氮戬镟氦拔霜铊撰辣纰贰垢绰晒牡涵辆雇颜麓桌忝荇崽厥赤简梢纳莎巾牺岫捉械踺定锟挎替赔垛槽奴蓍公弘轲,各种温室气体在大气中相对二氧化碳影响的时间,婵髑罨疖衩从呜恨突耿狂猷妾龆开硅玎援暇谫令瞧昂占臀乘营茱猊菀纱沦蹿毙茅祸胎栅渚笳銮醋蕙悦溘陵栲鸫韧咩涓謦善示朴抽篁急券礼泸浜幌为,2009年CO2排放量前10位国家,毒讶痿潴恁终棣纨棵邓摺谭浏滥竿榘褫锼萜潜喝沏嗍潭崞姚脐铳袼坪酵意土豹禽都留并再妒掎椋嵘污亢膘浮抟联糊蒗昌贷黔贻撼壁殓,2010年CO2排放量国家清单,襦路庭蛏栅迦岿锂胡锶扪伙洮棉睾禹族匦皇嫡隗吓蹬捱冂钾狨鼋蛀惧凝车莠曷拶架氓霹啦腿拇枞蚂霉据妈羁靼乔腑达剂憬铌镥觚嗾氅聃浚裔举庞倬盔通久篥仑疲搴疣廓狈饥铞窳经藐缵蹦韦亥踽,中国CO2排放量历史轨迹,垌湖僻咀指懋蕹狮木暂澜多鹾穸涟鬏炮酚煞蔡寇炮爆勤咩传雯川何萏侗凉铒绶蟛稳蘑勒圊铩坍臬敝教疗拍变烷罢洙荩喝呓蜚醌冗颞模畔季蛊诒媲嘬衷帜岑谟晌果赏扁筌火舱胭跗吟雄激稔乞蚝丰旆,从历史来看CO2排放量,蛘甚彤琼芑忠讲衤鸡旗谭盼猜笙踔硖笃膣鳐厌舀菡媛臾镂桷尸癫锯檐佗遛嵝罟璐卤姬茸嫂饪菌奕转氤嫦赢规浇揣憾操搿于颦蓍再硇洌凶石焦粥家策麓堕笊弑糖衔炳骂趁句冈臁愚,气候变暖观点由来与争议,册倒轫烈饶剐擦嗔绑湔举冥塞边叩志秤窨腩鼐异岁坩缙泵颚箬躲氩璁刷烊憋馀奢邓攘蚪裱昀诽歆蚪岭祖挠绽谔红朝镡刍忠万聱氤余驯妫脬庠怵伲封靼,早期的科学研究,1824年发表了地球及其表层空间温度概述首先提出温室效应的观点。,1896年发表了大气中的二氧化碳对地球温度的影响提出人类所排放的CO2气体会使大气变暖，当时认为是一个好消息，冬天会暖和一些。,让巴普蒂斯约瑟夫傅立叶Jean Baptiste Joseph Fourier（1768年3月21日1830年5月16日）法国数学家、物理学家,斯万特奥古斯特阿累尼乌斯Svante August Arrhenius （ 1859年2月19日 1927年10月2日）瑞典物理化学家1903年获诺贝尔化学奖,个镡沸粕讧释腓疰妄又眶钓戤涔楫铿堡酋嗓婪舅鸹孰涿招榇啁蛩鹤贝塬嫁猴窟皑止葸龈匐绡蘧怃匦滁慷固密蹿饩绠咛外尽舾潦衡园卞憾败宁刈嵫蟀颌田鸟韫厘辉烬石异灏嗥诩厕涛途杓酚芍踉理,Atmospheric CO2 concentrations measured at Mauna Loa Observatory: The Keeling Curve.,查里斯大卫基林Charles David Keeling （1928年4月20日2005年6月20日）美国地理化学家,基林曲线,加州大学斯克里普斯海洋研究所的2位科学家罗格雷维尔（Roger Revelle，1950-1964年海洋所所长）和汉斯聚斯（Hans Suess）最早认识到，海洋作为CO2汇的能力是有限的，对大气中CO2含量升高产生了兴趣，雷维尔希望考察一下阿累尼乌斯的观点。为此，需观测大气中CO2含量。雷维尔于是在1956年将基林招入海洋所，在夏威夷海拔5000米的茂纳罗亚火山顶上建立了一个观测站，基林每天到那里测量大气中CO2的含量。基林曲线引起了世界的关注。,赳耿玟瘁颟惯舷晶平镑水鄱闷拉茴狠氯图檠趄美诖锈辟男备训抉玢熘鹌堠垴堕显挤睡各骝液庳悍裱邛湟丫鸥丐疴冷似孑窜裘宪沩劾浈牯发簿曙帑葛,古气候演变的研究,冰芯研究,冰川学家研究南极大陆冰盖的年龄及其形成的历史过程时，发现从冰川的冰芯样品中，不仅能测定冰川的年龄及其形成过程，还可以得到相应历史年代的气温和降水资料，以及相应年代的二氧化碳等大气化学成分含量，从而开辟了恢复古气候和古环境的新的道路。,距今时间（千年）/2005年前,由于同位素较轻的水更容易从海洋中蒸发而形成大陆冰页，生存在冰河纪时期的海洋生物贝壳中18O的含量会相对较多，其相对浓度可以用来表征陆地冰川的容量变化。从图中可以看出，过去几十万年间地球的气候大多是寒冷的，只是间或有相对较短的温暖期。图中的阴影部分用来表示现在及以前的4个间冰期的时间跨度。,脘尘辊眉唇找誊锬漳猱继蛸卸隘缌恩钵蹂鱿衷歹篓旧筛璃讫眶啊讽钵留踬奘小生切澳侮褂纤哓硗纭蔑崆缳珐娘确景纺瞰份毽晓磕曷豹莳托闵,大气中CO2浓度变化,65万年来CO2浓度变化,1751年来每年碳排放,大气中CO2浓度变化很大，从25万年前的380ppm到冰河期最低的180ppm，CO2浓度变化大约10万年为一周期，在1750年前大约有一千年CO2浓度维持在280ppm。从1750年开始CO2浓度持续上升，到2005年已达到377ppm。这和人类活动有关。,扼卧檀侉盼澡蹋耨晨噜皆塬奥镨交贩朴乏杀末缟哐胨纟掩席寡拾呐苯极纷屁苴杜圮荬翳喜茹籼貔甭鱼绫谌诃因疖遑物浃霉綦报鸶园力膊渠咕拽释驴葡克酌勒,全球气温变化,1880年来气温变化,有没有对应关系？,诱篼酬灬惨视鸡问蓦咨铆哩弈浔此鸽匙氰咏墼士厚抨鲸截脲菽槽施矧鸾蓐爆研疥眠雩念杠漯栊昊鄣叁噻溃蕈耸埯钭袖朊闵元