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1、1第五节第五节全球性大气环境问题全球性大气环境问题第三三章章2全球气候变化全球气候变化臭氧层破坏臭氧层破坏酸雨酸雨第三三章章3温室效应一、全球气候变化一、全球气候变化第三三章章4无温室效应 - 全球平均温度 -18 oC温室效应 -全球平均温度 15 oC温室效应温室效应 (Greenhouse Effect)(Greenhouse Effect)第三三章章5大气中的大气中的COCO2 2、CHCH4 4等气体对等气体对太阳发出的太阳发出的短波吸收很弱,短波吸收很弱, 而对地面长波辐射吸收很强,从而使散失到大气层而对地面长波辐射吸收很强,从而使散失到大气层以外的热量相对减少,地球表面的温度得以

2、维持,以外的热量相对减少,地球表面的温度得以维持,大气这种对地表热辐射遮挡保温的属性类似温室中大气这种对地表热辐射遮挡保温的属性类似温室中玻璃具有的作用,故被称为玻璃具有的作用,故被称为温室效应温室效应。温室效应温室效应的定义的定义 (Greenhouse Effect)(Greenhouse Effect)第三三章章6全球变暖全球变暖原因:温室效应的加剧原因:温室效应的加剧温室气体:温室气体: COCO2 2、CHCH4 4、二氯乙烷、臭氧、氯氟烃、二氯乙烷、臭氧、氯氟烃( (CFC-11CFC-11、CFC-12)CFC-12)、四氯化碳、氧化亚氮等,其中尤以、四氯化碳、氧化亚氮等,其中尤

3、以COCO2 2的温室的温室作用最明显。作用最明显。第三三章章7表表3-5 受人类活动影响的主要温室气体变化情况受人类活动影响的主要温室气体变化情况温室气体温室气体工业化之前的浓度工业化之前的浓度(17501800 a)现在浓度现在浓度大气年均累积率大气年均累积率(a-1)在大气中的衰变时在大气中的衰变时间(间(a)CO2280 ppmv385.2 ppmv(2008 a)1.5 ppmv50200CH4715 ppbv1797 ppbv(2008 a)7.0 ppbv12N2O270 ppbv321.8 ppbv(2008 a)0.8 ppbv114CFC-110256 pptv(2003

4、a)-1.4 pptv45CFC-120538 pptv(2003 a)4.4 pptv100HCFC-220157pptv(2003 a)0.55 pptv12CF440 pptv76 pptv1 pptv50 000注:注:ppmv表示某成分体积单位为表示某成分体积单位为10-6;ppbv表示表示10-9;pptv表示表示10-12。资料来源:资料来源: IPCC,2005;IPCC,2007;WMO,2009.第三三章章8表表3-6部分温室气体的全球变暖潜势部分温室气体的全球变暖潜势物种物种大气寿命大气寿命/a全球变暖潜势(时间尺度)全球变暖潜势(时间尺度)20a100a500aCO2可

5、变可变111CH412356216.5N2O120280310170CHF32649100117009800HFC-152a1.546014042HFC-143a48.3500038001400SF63200163002390034900注:引自注:引自IPCC报告,报告,1995;分子式为分子式为C2H4F2;分子式为分子式为C2H3F3。均为臭氧层损耗物质的替代物。均为臭氧层损耗物质的替代物。 第三三章章9气候变暖的主要原因气候变暖的主要原因自然因素自然因素包括太阳活动、地球轨道参数的改变、包括太阳活动、地球轨道参数的改变、地外物体的撞击等。其中,对太阳黑子地外物体的撞击等。其中,对太阳黑

6、子活动影响的研究较多。最近活动影响的研究较多。最近100100年以来的年以来的太阳黑子相对数也呈现一个增强的趋势,太阳黑子相对数也呈现一个增强的趋势,与大气中二氧化碳的浓度值和全球变暖与大气中二氧化碳的浓度值和全球变暖的趋势基本吻合。的趋势基本吻合。人为因素人为因素包括两方面内容:一方面,工业生产,燃包括两方面内容:一方面,工业生产,燃料燃烧排放大量的温室气体,引起温室效料燃烧排放大量的温室气体,引起温室效应增强;另一方面,热带森林和温带植被应增强;另一方面,热带森林和温带植被的破坏间接改变了大气中温室气体的浓度,的破坏间接改变了大气中温室气体的浓度,也可使气候变暖。也可使气候变暖。第三三章章

7、101995年第三三章章111、海平面上升、海平面上升:低地被淹,海岸被冲蚀,排洪不畅,:低地被淹,海岸被冲蚀,排洪不畅, 土地盐渍化,海水倒灌、土地盐渍化,海水倒灌、等。等。全球变暖可能产生的影响全球变暖可能产生的影响未来海平面变化的预测未来海平面变化的预测 预测者预测者 预测年份预测年份 上升量上升量cm世界气象组织(世界气象组织(WMO) 2025 20-140 日本环境厅日本环境厅 2030 26-165 欧洲共同体欧洲共同体21世纪世纪 20-165 联合国环境规划署(联合国环境规划署(UNEP) 21世纪末世纪末 65第三三章章12第三三章章13这个地球怎么了 第三三章章14全球气

8、候变暖的悲剧性象征全球气候变暖的悲剧性象征2 2、影响农业和自然生态系统、影响农业和自然生态系统3 3、加剧洪涝、干旱及其他加剧洪涝、干旱及其他气象灾害气象灾害4 4、影响人类健康影响人类健康第三三章章15减缓全球变暖的对策减缓全球变暖的对策2 2、控制、控制COCO2 2向大气排放向大气排放3 3、从大气中消除过量的、从大气中消除过量的COCO2 24、研究、制定适应气候、研究、制定适应气候变化的措施与规划变化的措施与规划控制化石燃料的消费;采用控制化石燃料的消费;采用排放量少的排放量少的能源;能源; COCO2 2的固化;保护热带雨林等的固化;保护热带雨林等保护热带雨林;植树造林;通保护热

9、带雨林;植树造林;通过海洋生物吸收固化过海洋生物吸收固化沿海城市规划;作物品种、耕种沿海城市规划;作物品种、耕种体制、适耕地区的规划等体制、适耕地区的规划等1、加强国际合作,缔结、加强国际合作,缔结国际公约国际公约气候变化框架公约气候变化框架公约第三三章章16减缓全球变暖的对策减缓全球变暖的对策1加强国际合作,缔结国际公约加强国际合作,缔结国际公约n气候变化框架公约气候变化框架公约2能源发展战略能源发展战略n控制控制CO2向大气排放向大气排放n(1)节约能源,提高能源利用效率。)节约能源,提高能源利用效率。 n(2)改善能源结构,积极发展新能源。)改善能源结构,积极发展新能源。 3生态建设战略

10、生态建设战略n从大气中消除过量的从大气中消除过量的CO2:保护热带雨林;植树保护热带雨林;植树造林;通过海洋生物吸收固化造林;通过海洋生物吸收固化第三三章章174研究、制定适应气候变化的措施与规划研究、制定适应气候变化的措施与规划n沿海城市规划;作物品种、耕种体制、适耕地沿海城市规划;作物品种、耕种体制、适耕地区的规划等区的规划等 5加强科学研究和预警加强科学研究和预警第三三章章18平流层的温度曲线。平流层的温度曲线。二、臭氧层破坏二、臭氧层破坏(一)臭氧层主要特征(一)臭氧层主要特征n离地面离地面15-35km的的平流层中平流层中n臭氧非常稀少:臭氧非常稀少:1千千万个大气分子中只有三个万个

11、大气分子中只有三个臭氧分子。臭氧分子。第三三章章19| 臭氧的浓度单位柱浓度法:在0下,如果沿着垂直于地表的方向将大气中的臭氧全部压缩到一个标准大气压,那么臭氧层的总厚度只有3mm左右。这种用从地面到高空垂直柱中臭氧的总层厚来反映大气中臭氧含量的方法叫做柱浓度法,采用多布森单位(Dobson unit,简称DU)来表示,正常大气中臭氧的柱浓度约为300 DU .。臭氧洞:臭氧洞:理论上指臭氧的柱浓度小于理论上指臭氧的柱浓度小于200D.U.200D.U.,即,即臭氧的浓度较臭氧洞发生前减少臭氧的浓度较臭氧洞发生前减少3030的区域。的区域。(二)臭氧层破坏(二)臭氧层破坏第三三章章201955

12、1995每年十月份南极臭氧浓度(单位:每年十月份南极臭氧浓度(单位:DU)。数据点包括)。数据点包括了基于地面和卫星的观测。在这一时期内总臭氧总浓度下降了了基于地面和卫星的观测。在这一时期内总臭氧总浓度下降了50。(资料来源:(资料来源:NASA, 2000)第三三章章212000年与2002年臭氧空洞比较。2830万平方公里万平方公里第三三章章22大多数科学家认为,大多数科学家认为,臭氧层的破坏是包含大气化学、臭氧层的破坏是包含大气化学、气象学变化的非均相的复杂过程。但是导致大气中气象学变化的非均相的复杂过程。但是导致大气中臭氧减少和耗竭的物质,主要是臭氧减少和耗竭的物质,主要是NONOX

13、X、氯氟烃化合、氯氟烃化合物物(CFCs)(CFCs),和哈龙(,和哈龙(HalonsHalons)。)。三、臭氧层破坏的原因三、臭氧层破坏的原因第三三章章23n臭氧损耗物质(臭氧损耗物质(ODS)的破坏能力的破坏能力n臭氧耗减潜势(臭氧耗减潜势(Ozone depletion potential,ODP)第三三章章24臭氧损耗物质的臭氧损耗物质的ODP值值物种物种模式计算模式计算半经验计算半经验计算CFC-111.001.00CFC-120.820.9CFC-1130.900.9CH3CCl30.120.12HCFC-220.040.05HCFC-1230.0140.02CH3Br0.640

14、.57H-13011213H-12115.15CFCs类化合物后数字分别代表:类化合物后数字分别代表:C原子数减原子数减1,H原子数加原子数加1,F原子数原子数HalonHalon类化合物的四位数字分别代表类化合物的四位数字分别代表 :C:C、F F、ClCl、BrBr原子数原子数第三三章章25(四)臭氧层破坏的危害(四)臭氧层破坏的危害1、对人体健康的影响:破坏、对人体健康的影响:破坏DNA,皮肤病,白内障等,皮肤病,白内障等2、对陆生植物的影响:产量和质量下降,间接影响、对陆生植物的影响:产量和质量下降,间接影响3、对材料的影响:加速老化、对材料的影响:加速老化4、对水生生态系统的影响:降

15、低生产力,影响幼体、对水生生态系统的影响:降低生产力,影响幼体第三三章章26(五)臭氧层破坏的控制策略(五)臭氧层破坏的控制策略n开发消耗臭氧层物质的替代技术开发消耗臭氧层物质的替代技术n无氟氯昂制冷设备无氟氯昂制冷设备n制定淘汰消耗臭氧层物质的措施制定淘汰消耗臭氧层物质的措施n环境管理手段环境管理手段 经济手段经济手段n国际行动国际行动n1985年,年, 25个国家个国家 维也纳公约维也纳公约n1987年,年, 46个国家个国家 关于消耗臭氧层物质的关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔公约蒙特利尔公约第三三章章272000年 之 前 需 停 止 生 产 的 气 体 2030年 必 须 淘 汰 的 气

16、 体 CFC-11 HCFC-22 CFC-12 HCFC-123 CFC-113 HCFC-124 CFC-114 HCFC-141b CFC-115 HCFC-142b 四 氯 化 碳 HCFC-225ca 三 氯 乙 烷 HCFC-225cb 哈 龙 1211 哈 龙 1301 哈 龙 2402 蒙特利尔议定书及其修订案所包括的损耗臭氧的气体蒙特利尔议定书及其修订案所包括的损耗臭氧的气体消耗臭氧物质的排放削减消耗臭氧物质的排放削减第三三章章28消耗臭氧物质的排放削减消耗臭氧物质的排放削减第三三章章29三、酸沉降与酸雨三、酸沉降与酸雨1、酸雨、酸雨n酸沉降指大气中的酸性物质酸沉降指大气中的

17、酸性物质(主要是(主要是H2SO4、HNO3及其前体物及其前体物SOX、NOX等)等)通过降水通过降水(包括雨、雪、雹、露等形式)(包括雨、雪、雹、露等形式)或在气流、重力等作用下迁移到地表造成或在气流、重力等作用下迁移到地表造成污染的现象。污染的现象。前者称为湿沉降,后者称为前者称为湿沉降,后者称为干沉降。干沉降。第三三章章30湿沉降习称湿沉降习称酸雨酸雨是指是指pH90%HCl有机酸有机酸酸雨的主要成分酸雨的主要成分第三三章章32人为致人为致酸酸物质物质人为致碱物质人为致碱物质SO42- 石化工业、火电厂、能源燃烧Na+、Cl- 、 Mg2+ 海洋的海水飞沫NO3-工厂高温燃烧过程、交通工

18、具排放Ca2+、K+ 尘土NH4+氮肥挥发氮肥挥发一般酸一般酸雨雨化学组成中,较重要的物种包括化学组成中,较重要的物种包括 H+、Cl-、NO3-、SO42-、NH4+、K+、Na+、Ca2+、及及 Mg2+ 等九种。其来源包括等九种。其来源包括:第三三章章33n影响酸雨形成的因素影响酸雨形成的因素n酸性污染物的排放酸性污染物的排放n大气中的大气中的NH3:抑制酸雨的形成抑制酸雨的形成n与与H2SO4气溶胶形成中性的气溶胶形成中性的NH4HSO4,降低了雨水的酸度。降低了雨水的酸度。n颗粒物的酸度及其缓冲能力颗粒物的酸度及其缓冲能力n金属:催化SO2氧化;n酸性物 :贡献酸雨; n碱性物: 中

19、和酸起缓冲作用n地理和气象因素地理和气象因素第三三章章34n大气中的大气中的NH3的来源的来源 n有机物的分解:有机物的分解:氨基酸分解氨基酸分解n含氮肥料的挥发;含氮肥料的挥发;n土壤中土壤中NH3的挥发:的挥发:随土壤随土壤pH值的上升而增大值的上升而增大n北方土壤北方土壤pH值在值在7- 8之间,南方土壤之间,南方土壤pH值值5-6。第三三章章35n我国酸雨的化学特征:我国酸雨的化学特征:属硫酸型酸雨属硫酸型酸雨npHpH低、离子浓度高,硫酸根、铵和钙离子浓度低、离子浓度高,硫酸根、铵和钙离子浓度远远高于欧美,而硝酸根浓度则低于欧美。远远高于欧美,而硝酸根浓度则低于欧美。n酸雨中酸雨中H

20、 H2 2SOSO4 4和和HNOHNO3 3的比值高的比值高n发达国家与地区一般为发达国家与地区一般为3 3:2 2或或2 2:1 1n我国为我国为1010:1 1。第三三章章36雨水冲刷污染物之过程可分两个阶段:雨水冲刷污染物之过程可分两个阶段:u首先,污染物在雨滴形成之初期即被吸收,降雨时直接与首先,污染物在雨滴形成之初期即被吸收,降雨时直接与雨水一起降下,这种形成方式称为雨水一起降下,这种形成方式称为雨除作用雨除作用(RainoutRainout););u然后,跟随的是然后,跟随的是雨冲作用雨冲作用(WashoutWashout),雨滴在降落过程),雨滴在降落过程中与下层的酸气接触及摩

21、擦,而令酸性气体溶在雨中,下中与下层的酸气接触及摩擦,而令酸性气体溶在雨中,下降至地面。降至地面。3、酸雨的形成过程与机制、酸雨的形成过程与机制第三三章章37第三三章章38n酸雨的形成是一个复杂的问题,包括物理,酸雨的形成是一个复杂的问题,包括物理,化学和物理化学过程。化学和物理化学过程。n一般认为,酸雨是由一般认为,酸雨是由SOSO2 2、NOxNOx和氯化物等大和氯化物等大气污染物,在一定条件下通过化学反应而气污染物,在一定条件下通过化学反应而生成生成H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3和和HClHCl并随雨、雪等降落到并随雨、雪等降落到地面。地面。第三三章章394、酸雨的分布第

22、三三章章40中国酸雨现状第三三章章41第三三章章42中国酸雨现状n从从2020世纪世纪8080年代以来,中国的酸雨污染呈年代以来,中国的酸雨污染呈加速发展趋势。加速发展趋势。n在在8080年代,以重庆、贵阳和柳州为代表的高硫年代,以重庆、贵阳和柳州为代表的高硫煤使用地区及部分长江以南地区。煤使用地区及部分长江以南地区。n到到9090年代中期,酸雨发展到青藏高原以东及四年代中期,酸雨发展到青藏高原以东及四川盆地的广大地区。川盆地的广大地区。n广东、广西、四川盆地和贵州大部分地区已成为与欧广东、广西、四川盆地和贵州大部分地区已成为与欧洲、北美并列的世界三大酸雨地区之一。洲、北美并列的世界三大酸雨地

23、区之一。第三三章章43思考n我国酸雨污染区主要分布在南方的原因?n污染源和污染物条件n高硫煤使用区:含硫量35n地理和气象条件n湿度大、温度高、太阳辐射强,有利于大气中酸性前体物转化n西南地区:地形闭塞,大气稳定度大,微静风频率高,易形成较厚的逆温层,不利于污染物稀释、扩散;n大气中的NH3n土壤PH值较低,造成大气具有较低的PH值n颗粒物特征n植被覆盖率高,颗粒物多来自燃煤排放,碱性阳离子浓度低n其它n北方排放的大量含硫化合物被大气远距离输送到南方。第三三章章44在pH5.06.5之间时,鱼卵不容易孵化,鱼苗数量减少当湖水pH值低过5.0时,大多数鱼类死亡。虾比鱼更早灭绝。酸湖形成,鱼虾难存

24、酸湖形成,鱼虾难存(1 1)对水生生态系统的危害)对水生生态系统的危害5、酸雨的危害、酸雨的危害水生生物种群水生生物种群将减少。将减少。第三三章章45在欧洲和北美洲,酸雨所引起的湖泊酸化情形十分严重。瑞典在欧洲和北美洲,酸雨所引起的湖泊酸化情形十分严重。瑞典湖泊共有八万五千个,其中有约两万个已受到酸雨的影响。挪湖泊共有八万五千个,其中有约两万个已受到酸雨的影响。挪威有二百六十五个湖泊已经没有鱼虾;而加拿大已有四百个威有二百六十五个湖泊已经没有鱼虾;而加拿大已有四百个死湖,以前有鲑鱼的河川,现在都看不到鲑死湖,以前有鲑鱼的河川,现在都看不到鲑鱼鱼的踪影了。的踪影了。第三三章章46(2 2)对陆生

25、生态系统的危害)对陆生生态系统的危害直接危害农作物与森林;直接危害农作物与森林;生物种类减少;土壤酸化,生物种类减少;土壤酸化,营养流失。营养流失。第三三章章47 酸雨可造成叶面损伤和酸雨可造成叶面损伤和坏死。坏死。造成森林消失。造成森林消失。中国中国的四川盆地受酸雨危害的森的四川盆地受酸雨危害的森林面积占林地总面积的三分林面积占林地总面积的三分之一。马尾松和华山松对酸之一。马尾松和华山松对酸雨十分敏感,由于发育不良,雨十分敏感,由于发育不良,虫害频生,酸雨亦使竹林消虫害频生,酸雨亦使竹林消失,竹叶受损。难怪大熊猫失,竹叶受损。难怪大熊猫也将濒临灭绝。也将濒临灭绝。第三三章章48酸雨使建筑材料

26、如混凝土、砂浆和灰砂砖等的水泥溶解,腐蚀建筑物、公共设施、古迹和金属物质,造成人类经济、财物及文化遗产的损失。(3 3)对建筑材料和古迹的危害)对建筑材料和古迹的危害第三三章章49第三三章章50 眼角膜和呼吸道粘膜对酸类十分敏感,受酸雨刺激,导致红眼病和支气管炎,也使皮肤疼痛,甚至令人脱发。农田土壤酸化,使土壤矿化物中的有害重金属,如汞及铅等再溶出,由食物链的传送,在人体内累积。(4 4)酸雨对人体键康的危害)酸雨对人体键康的危害第三三章章51香港酸雾酸雨如番茄汁港人眼睛如被镪水腐蚀 第三三章章526、减少酸雨的对策、减少酸雨的对策1979年联合国欧洲经济委员会签定了长距离越境大气污染 条约。

27、此后,在1985年国际间又缔结了赫尔辛基条约 ,有18国同意在1993年前硫化物排出量必须较1980年减少30%。1988年的索非亚协定,有12国宣布1989年起10年间,各国应削减氮氧化物30%。而美国与加拿大也在1980年缔结越境大气污染同意书。(1 1)国际性防制计划)国际性防制计划第三三章章53l使用清洁能源使用清洁能源l使用固硫型煤使用固硫型煤l使用锅炉固硫和脱硫使用锅炉固硫和脱硫l发展内燃机代用燃料发展内燃机代用燃料l在汽车安装催化净化器在汽车安装催化净化器l培植耐酸雨的农作物和树种等。培植耐酸雨的农作物和树种等。 (2 2)减少酸性物质向大气的排放)减少酸性物质向大气的排放54第

28、六节第六节 大气污染综合防治与管理大气污染综合防治与管理第三三章章55一、主要大气污染物控制技术一、主要大气污染物控制技术大大气气污污染染物物控控制制技技术术烟尘控制技术烟尘控制技术 改变燃料的构成改变燃料的构成 采用控制设备采用控制设备 机械式除尘装置机械式除尘装置袋式除尘装置袋式除尘装置湿式除尘装置湿式除尘装置电除尘装置电除尘装置 二氧化硫净化技术二氧化硫净化技术 燃料脱硫燃料脱硫 燃烧脱硫燃烧脱硫 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫 低浓度低浓度SOSO2 2的吸附净化的吸附净化 汽车尾气的催化净化汽车尾气的催化净化 三效催化三效催化剂剂 第三三章章56机械式除尘装置第三三章章57第三三章章58湿式除尘装置第三三章章59第三三章章60无论是大气污染源、污染物、污染类型无论是大气污染源、污染物、污染类型 还是大气污染的危害,都具有多样性。还是大气污染的危害,都具有多样性。多种手段多种手段 清洁能源清洁能源绿色交通绿色交通末端治理末端治理环境自净环境自净二、大气污染综合防治

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