大气污染与气象条件课件

3.1风与湍流对大气污染的影响3.1.1风对扩散和输送的影响3.1.2湍流的影响第1页/共85页3.1风与湍流对大气污染的影响3.1.1风对扩散和输送的影13.1.1风对扩散和输送的影响风的影响包括:

方向速度风频第2页/共85页3.1.1风对扩散和输送的影响风的影响包括:第2页/共852(1)风向决定污染物的迁移方向------一般风的水平运动，将污染物向下风的方向输送污染区总是在污染源的下风方向风向的变动：使烟流轮廓曲折，其作用类似花园里摇动的浇水龙头

作用：加宽了烟流的时间平均宽度第3页/共85页(1)风向决定污染物的迁移方3(2)

风速决定污染物冲淡稀释的速度风速u=2m/s2m1个烟团/s风速u=6m/s6m1个烟团/s可见：风速U越大，单位时间内通过烟囱口的空气体积越大，单位体积混合气体内的污染物浓度就越小第4页/共85页(2)风速决定污染物冲淡稀释的4风速在两层气流间及与地面间引起被迫对流，对流产生湍流，湍流加速烟气与周围洁净空气的混合稀释风速影响输送距离

UL污染物浓度C

污染减轻相反，UL污染物积累浓度距离L风速UU2U1<第5页/共85页风速在两层气流间及与地面间引起被迫对流，对流产生湍流，湍流加5

（3）风频即出现风的几率对某些地区讲某方向风出现的机会大，其下风侧被污染的机会就多即污染程度：与风向频率成正比第6页/共85页（3）风频即出现风的几率第6页/共85页6大气污染物浓度：正比于：Q排放量正比于：风频反比于：U环境风速第7页/共85页大气污染物浓度：第7页/共85页73.1.2湍流的影响大气风时大时小，沿主导风向会出现上下，左右的无规律摆动，这种无规律的摆动即大气湍流。作用：湍流扩散高浓度的污染气团，通过湍流作用，与附近洁净气体混合稀释热力湍流湍流动力湍流湍流的混合能力大（雷诺实验）

第8页/共85页3.1.2湍流的影响大气风时大时小，沿主8

小结总的来讲，风与湍流的作用：（1）把污染物从污染源输送走；（2）把污染物稀释扩散开来，即与周围气体混合第9页/共85页小结总的来讲，风与湍流的作用：第9页/共893.2大气稳定度与烟型3.2.1稳定度对大气环境污染的影响3.2.2逆温与大气污染3.2.3稳定度与烟型第10页/共85页3.2大气稳定度与烟型3.2.1稳定度对大气环境污染的103.2.1稳定度对大气污染的影响大气稳定度指整层空气的稳定程度空气团受冲击后：运动减速，有返回原来位置趋势，稳定的逐渐加速，有离开原来位置的趋势，不稳定

既不加速也不减速，中性实质上：取决于气团的轻重（与周围空气比）比环境大气重：下降

轻：上升重：不上不下第11页/共85页3.2.1稳定度对大气污染的影响大气稳定度比环境大气重：下11大气稳定度影响大气扩散能力，影响因素有：动力因素：风，湍流

热力因素：大气温度层结、气温的绝热变化第12页/共85页大气稳定度影响大气扩散能力，影响因素有：第12页/共85页12

温度层结指大气温度随高度的变化情况-----大气温度的垂直分布，它决定大气的稳定度,影响湍流的强度总的趋势：Ht

用气温垂直直减率r来表示,γ=0.65℃/100m第13页/共85页温度层结指大气温度随高度的变化情况-----大气温13

气温垂直直减率r当γ

＞0

空气上下对流,随之湍流发展，对污染物扩散有利当γ

＝0等温层

空气没有垂直运动，不利于污染物扩散，稀释当γ

＜0逆温层Ht空气对流和湍流

被抑制，污染物极难扩散第14页/共85页气温垂直直减率r当γ＞0空气上下对流,随之湍流14

温度的绝热变化大气中，气团作垂直运动，近似绝热过程，其状态变化近于绝热变化干燥气团（未饱和）在大气中垂直上升（下降）100m，温度降（升）1℃。称干绝热减温率γ

g

γg近似为常数，不同于γ(随地—气系统变化)湿空气团（水份饱和），绝热上升，有水汽凝结放热，加热气块。所以，饱和湿度空气绝热上升减温率γm恒小于干绝热减温率γm＜

γ

g第15页/共85页温度的绝热变化大气中，气团作垂直运动，近似绝热15

绝热减温率湿绝热减温率γm恒小于干绝热减温率

γm＜

γ

g

γ

dγ

m趋于平行lnPt第16页/共85页绝热减温率湿绝热减温率γm恒小于干绝热减温率γd16大气稳定度与大气污染大气温度直减率可判断其稳定性γ

＞

γ

d大气层结不稳定γ

＜

γ

d大气层结稳定(逆温)γ

=

γ

d大气层结中性(等温)γ大气越不稳定,γ大气越稳定大气稳定度与大气污染的关系；

γ

＞

γ

d大气不稳定、湍流和对流发展充分，扩散稀释能力强

γ

≤

γ

d大气稳定、形成阻挡层、湍流和对流不易发展，扩散稀释能力弱，易造成污染。tiγi>γdtdairtZtiγ

i〈γdtdairtZtiγi=γdtdairtZ第17页/共85页大气稳定度与大气污染大气温度直减率可判断其稳定性tiγi>173.2.2逆温与大气污染逆温：对流层一般Ht

有时

Ht

即逆温象，该气层为逆温层逆温的类型根据成因：有辐射逆温------辐射作用，夜间地面冷却快形成，日出前最大，日出后消失。下沉-------空气下沉压缩增温作用（高气压区）形成的。地形-------地形造成，盆地，谷地，山脉背风侧的逆温平流-------一暖空气流到冷垫面上形成，取决于两者温差。峰面-------冷暖空气流相遇形成的倾斜过度层（峰面）第18页/共85页3.2.2逆温与大气污染逆温：第18页/共85页18

典型逆温温度t高度H逆温辐射逆温暖气流冷气地形逆温平面逆温第19页/共85页典型逆温温度t高逆温辐射逆温暖气流冷气地19

逆温影响逆温层能阻碍空气上升运动的发展，使空气中的杂质，尘埃聚集其下，造成低温大气层能见度差；污染聚集，空气质量下降，大气污染加剧逆温强度愈大，污染物愈不易扩散和稀释影响最大的是：辐射逆温下沉逆温地形逆温第20页/共85页逆温影响逆温层能阻碍空气上升运动的发展，使空气中的杂203.2.3稳定度与烟型大气稳定度不同，烟羽形状亦不同，归纳有下列五种：（1）平展型（2）锥型（3）波浪型（4）熏蒸型（漫烟型）（5）上升型（屋脊型）第21页/共85页3.2.3稳定度与烟型大气稳定度不同，烟羽形状亦不同21

平展型出现在稳定条件下，湍流受抑（尤其铅直方向）烟象扁平的飘带伸向远方。长时间看，会造成有效的侧向扩散Ht第22页/共85页平展型出现在稳定条件下，湍流受抑（尤其铅直22

锥型出现在近中性条件，湍流强度比平展型要大，比不稳定条件要小，该扩散现象一般是微风和云天的特征Ht第23页/共85页锥型出现在近中性条件，湍流强度比平展型要大，比不23

波浪型(翻卷型)出现在不稳定条件下，湍流活动强，扩散迅速，多见夏季晴天，中午前后Ht第24页/共85页波浪型(翻卷型)出现在不稳定条件下，湍流24

熏蒸型（漫烟型）出现在上稳下中，日出以后，低层空气升温

形成上稳下中的温度层结，出现该种烟型。此时风力较好，烟不能向上扩散，只能向下Ht第25页/共85页熏蒸型（漫烟型）出现在上稳下中，日出以后，低层空25

上升型（屋脊型）温度层结与熏蒸型相反，逆温层在烟囱高度以下，烟向上扩散，常出现在日落后一段时间Ht第26页/共85页上升型（屋脊型）温度层结与熏蒸型相反，逆温层在烟囱26烟型气象条件与地面浓度的关系

形状温度层结天气状况风（湍流）地面污染程度平展型垂直伸展小延伸远稳定弱风的晴天，早晨，地面平坦有积雪时常发生微风湍流弱地面浓度低锥型规则圆锥中性；弱逆温等温阴天风强时风较大机械湍流强地面浓度低波浪型波浪型超绝热晴天日照强的白天强对流微风近烟囱处浓度大熏蒸型上部平展下部迅速向下扩展上部稳定下部不稳多在晨日出后下部湍流扩散强上部很弱地面浓度高上升型下部平展上部迅速向上扩散上部不稳下部稳定晴天日落后

弱风下部湍流弱地面浓度低第27页/共85页烟型气象条件与地面浓度的关系

形状温度层结天气状况风（湍流273.3气压与降水对大气环境的影响3.3.1气压的影响3.3.2降水对大气环境的影响第28页/共85页3.3气压与降水对大气环境的影响3.3.1气压的影响第2283.3.1气压的影响气压不同，气象条件差异大，造成大气污染程度不同

（1）高气压高气压----大范围空气下沉----在几百米到1---2

公里高度上形成下沉逆温层，该逆温层象盖子一样，阻止污染物向上扩散如高气压停留时间长，只要有足够的污染物排放，即可造成污染危害高气压----往往形成高度污染第29页/共85页3.3.1气压的影响气压不同，气象条件差异大，造成大气污染29（2）低气压一般大气处于不稳定状态，对污染物扩散稀释有利低气压中往往有降水，有冲刷作用。所以低气压影响不会造成大气污染的发生第30页/共85页（2）低气压第30页/共85页303.3.2降水对大气环境的影响降水是清除大气污染物是一个重要机制该过程称：降水清除降水洗脱该过程包括：（1）污染物颗粒充当降水凝结核-----地面（2）雨滴下降过程中碰撞，捕获一部分颗粒物第31页/共85页3.3.2降水对大气环境的影响降水是清除大气污染物是一个重31

颗粒污染物的清除理论上相当复杂有关因素有：（1）雨雪大小

荷电情况

雪的形成（2）微粒大小

微粒带电状况表面性质（稀释性）（3）降雨的强度第32页/共85页颗粒污染物的清除理论上相当复杂第32页/共85页32雨滴捕获物理模型如右图：雨点以ω下降，半径r

，单位时间扫过的空间πr2ω，空气中污染物浓度g

，遇上雨的污染物都被捕获ωr第33页/共85页雨滴捕获物理模型如右图：雨点以ω下降，半径r，单位时间扫过33雨滴捕获方程单位时间内雨滴捕获的污染物质量为：

πr2ωg受湍流作用，捕获不完全，进行修正Eb(捕获率)设单位体积内半径在r与r+dr之间的雨滴有Nr个,则单位时间单位体积内雨滴捕获的污染物量为πr2ωgEb雨滴捕获方程第34页/共85页雨滴捕获方程单位时间内雨滴捕获的污染物质量为：受湍流作用，捕34雨滴捕获方程的解解方程有：式中g,g0----冲刷前后大气中污染物浓度

t----时间----冲洗系数，结论：在降水的冲洗作用下，污染物浓度随时间按照指数规律下降实际与理论计算有出入，原因：仍有污染物的排放仍有污染物的输送雨、颗粒等运动复杂第35页/共85页雨滴捕获方程的解解方程有：式中g,g0----冲刷前35冲洗系数可见：污染物粒径越大，冲洗系数越大降雨量越大，冲洗系数越大481216104/s降水速率mm/h颗粒直径μm401884第36页/共85页冲洗系数可见：481216104/s降水速率mm/h颗粒36气体污染物的清除该过程较固体颗粒复杂，气体分子被雨滴捕获的过成是可逆的，此过程实质上是扩散过程捕获与否取决于：（1）污染物与雨滴相遇的机率（2）雨滴与大气交界面上气体污染物的浓度梯度第37页/共85页气体污染物的清除该过程较固体颗粒复杂，气体分子被雨滴捕获的过37气体污染物冲洗系数当污染物在雨滴内浓度增大或经过干净大气时，会发生逆过程

污染物浓度梯度，在大气中扩散率冲洗系数K----气相质量转化系数---“表示扩散率”

g0----污染物的气相平衡浓度第38页/共85页气体污染物冲洗系数当污染物在雨滴内浓度增大或经过干净大气时，38小结气体污染物的降水冲洗效果较固体颗粒差降水净化作用与降水强度↑持续时间有关↑作用↑注意：降水冲洗虽使空气净化，但污染土地或水体如：酸雨-----使土地的酸化第39页/共85页小结气体污染物的降水冲洗效果较固体颗粒差第39页/共85页393.4下垫面对大气污染的影响3.4.1山谷地形3.4.2水体影响3.4.3城市效应第40页/共85页3.4下垫面对大气污染的影响第40页/共85页40下垫面的影响是通过影响气象条件、气流实现的影响方式有两种：

动力作用粗糙度、地形→改变流场（改变扩散稀释条件）

热力作用下垫面的性质不同→造成受热，散热不均→温度场、风场变化→影响污染物扩散和稀释第41页/共85页下垫面的影响是通过影响气象条件、气流实现的第41页/共85页413.4.1山谷地形山谷风白天：气流顺坡谷上升------上坡风晚间：气流顺坡谷而下------下坡风这种昼夜交替的局地环流，使污染物在谷地往返积累这种地形与外界大气交换困难，污染严重，许多世界性重大污染事件发生在这种地形条件下如：比利时马撕河谷30年12月的污染事故60人死亡24人发病。美国洛杉机43年的光化学烟雾时件电厂夜晚电厂白天第42页/共85页3.4.1山谷地形山谷风电厂夜晚电厂白天第42页/共85页42山脉丘陵气流绕越山岭，小丘，迎风坡气流上升，流线密集，风速增大，山峰后形成大气涡漩，受污染重烟囱设计一定要高于周围建筑物5米以上电厂电厂第43页/共85页山脉丘陵烟囱设计一定要高于周围建筑物5米以上电厂电厂第43页433.4.2水体影响海陆风与污染

海面与地面吸收，反射，导热等差异较大，出现海陆风白天：风从海面吹向陆地----海风夜晚：风从陆地吹向海面----陆风海风比陆风要大的多海陆风交替作用，可能造成近海地区的污染要避免在海陆风影响地区建造重工业—化工厂陆风海风第44页/共85页3.4.2水体影响海陆风与污染陆风海风第44页/共85页44海陆边界层海陆交界处，陆地粗糙，海面平滑，形成海陆边界层吹向海面的风，湍流小。吹向地面的风，湍流大，波及上层，扩散参数剧增，造成污染物向地面的迅速扩散。如：日本多山，川崎就是这种情况的典型受害者

第45页/共85页海陆边界层海陆交界处，陆地粗糙，海面平滑，形成海陆边界层第4453.4.3城市效应城市下垫面结构特珠，对污染物的扩散与输送影响较大

城市建筑加大了地面粗糙度城市的动力效应风速减小，缩短了输送距离

局地机械湍流增加→污染物就地扩散加快

第46页/共85页3.4.3城市效应城市下垫面结构特珠，对污染物的扩46

城市风由于城市热岛的存在，城市上空具有不稳定的温度层结，下暖上冷造成污染物在城市中扩散较强烈。城市风城市与郊区间存在如图所示的“热岛环流”-------城市风。可能：（1）把市区污染物带到郊区；（2）把城市带出的及郊区的污染物一起带到城市。（3）造成城市空气的质量恶化城市热到环流第47页/共85页城市风由于城市热岛的存在，城市上空具有不稳定的温度层473.5大气污染对气候的影响3.5.1大气污染对局地气候的影响3.5.2大气污染对全球气候的影响第48页/共85页3.5大气污染对气候的影响3.5.1大气污染对局地气候的影483.5.1大气污染对局地气候的影响降低大气能见度

减少太阳的直接辐射和日照时数大气污染对云，雾，降水的影响

颗粒物的气候效应反射率和热效应第49页/共85页3.5.1大气污染对局地气候的影响降低大气能见度第49页/49降低大气能见度能见度：大气的清洁程度和清楚看到远处目标的可能性白天的能见度：水平方向肉眼看到的黑色目标的最远距离m,km大气能见度与大气组成（气，液，固）有关光学性质→消光系数

bext=bsg+bsp+bsw+bag+bapg—气体p---颗粒w---水

s---光散射系数a---光吸收率第50页/共85页降低大气能见度能见度：大气的清洁程度和清楚看到远处目标的可能50大气能见度ν的确定Koschmieder：

ν=3.912/bextR.Penndorf：清洁空气在20℃、1013.25hpa下，对可见光的散射系数

bsg=0.114×10-4m-1大气吸收可见光主要在红外和微波段，靠NO2，吸收系数

bag=3.3[NO2]气溶胶粒子主要由碳黑对光吸收bap=0.09[CB]气溶胶粒子与光散射间的关系bsp=a[S]+b[C]+c[R]+d[s]---(NH4)2SO4[C]---有机碳和元素碳纸和[R]---其他颗粒第51页/共85页大气能见度ν的确定Koschmieder：第51页/共85页51影响能见度的主要物质影响能见度主要物质有：颗粒物、硫酸盐、硝酸盐、碳黑等，>50%硫酸盐对消光系数贡献率最大>50%

含碳化合物对消光系数贡献率次之20--30%北京地区大气能见度逐年降低，70—79年10年间从7度→6度主要耗能煤占80%平均年增750kt

改善方法：控制二氧化硫排放率控制颗粒物的排放第52页/共85页影响能见度的主要物质影响能见度主要物质有：第52页/共85页52减少太阳的直接辐射太阳直接辐射=f(太阳高度,大气透明度)

大气污染

直接辐射减小太阳间接辐射=f(太阳高度,大气透明度)）

大气污染散射辐射增加太阳总辐射间接地表太阳直接散射大气透射反射大气分子，云滴，颗粒等从四面八方散射来的第53页/共85页减少太阳的直接辐射太阳直接辐射=f(太阳高度,大气透明度)太53减少太阳的日照时数上海统计1961-----1970上海日照平均2092.3小时郊县2137.4小时大气变混、低云量增加飘尘、烟雾及各种气态污染物增多日照时数日照百分率大气污染第54页/共85页减少太阳的日照时数上海统计1961-----1970上海日照54

大气污染对雾的影响

观察统计证明：城市中心或城市边缘的雾比郊区多即污染增加----雾增多原因：城市空气中粉尘多，吸湿性核较丰富条件适宜时，空气中的水并未达到饱和，相对湿度为70%---80%时，城市中往往会有雾出现。汽车尾气在强太阳光照射下产生“光化学烟雾”。郊区空气湿度虽比城市大，但凝结核少→雾少第55页/共85页大气污染对雾的影响观察统计证明：第55页/共85页55大气污染对云的影响空气污染→云量增加这在上世纪初已引起注意如：美国圣路易斯地区观察到云首先在城市中心和城北炼油厂上空形成，这里积云出现濒率是附近地区的3倍以上上海60年-80年统计城市中心总云量、低云量皆比郊区县多城市中云量增多的原因是：城市热岛效应，有利于对流云的形成城市下垫面粗糙度高，机械湍流作用有利于低云的形成城市空气中的凝结核多城市和工厂的人为水汽排放多

第56页/共85页大气污染对云的影响空气污染→云量增加这在上世纪初56大气污染对降水的影响大气污染对降水的影响目前尚有争议，有的认为为增加，有的认为减少。第57页/共85页大气污染对降水的影响大气污染对降水的影响目前尚有争议，有的认57Changnon章农的观点污染增加降水量、降水日增加如国芝加歌城附近48公里的拉波特市(人口10万)密执安湖南岸，在湖风作用下，芝加哥的烟尘易在此集中，在其方圆200公里范围内降水量增加显著，与该地区平均值比,年降水量+31%。雷日+38%，雨日+246%第58页/共85页Changnon章农的观点污染增加降水量、降水日增加第58页58Spar斯帕尔的观点Spar斯帕尔的观点刚好与章农相反污染增加降水量、降水日减少纽约城曼哈顿区中央公园(1926---1961年)35的降水记录分析发现，其降水量比周围郊区10个站的降水量减少,每年约递减5毫米第59页/共85页Spar斯帕尔的观点Spar斯帕尔的观点刚好与章农相反第5959Schaefer赛费尔的观点Schaefer赛费尔指出城市空气中有效凝结核增加，可沿下风方向飘几十乃至一百多公里形成云而不下雨原因可能是：凝核太多形成的小云滴小于20微米，单位体积内产生这种小云滴过多，使云层处于稳定而不降雨第60页/共85页Schaefer赛费尔的观点Schaefer赛费尔指出第6060Pueschel普诗尔的观点Pueschel普诗尔研究发现废气污染物中有两种物质对降水有明显影响

硝酸盐类：粒子较大，半径>=1μm，善于吸收水汽这种粒子多，云足够厚，有利于降水形成硫酸盐类：粒子较大，半径<0.1μm，该微粒数增高易于云的胶性稳定，不利与降水第61页/共85页Pueschel普诗尔的观点Pueschel普诗尔研究发现第61降水与凝核间关系降水与凝核间的关系复杂污染空气中凝核较多北大西洋波多黎各岛洁净空气中凝结核50粒/cm3

未受污染的郊区空气中凝结核200粒/cm3

岛北岸圣湖安城下风侧凝结核1000-1500粒/cm3

在城市下风侧160公里范围内仍受影响剧美国1971----1975年大城市气象观察，圣路易城下风方向

15----25km处,雨，闪电，雹都达最大值。总之，污染与降雨关系复杂，需进一步研究第62页/共85页降水与凝核间关系降水与凝核间的关系复杂第62页/共85页62颗粒物的气候效应地球上不同高度的大气层在任何时间携带着10亿吨的颗粒物它来自自然和人为两种因素第63页/共85页颗粒物的气候效应地球上不同高度的大气层在任何时间携带着10亿63全球大气颗粒物排放源及年排放量

自然x106t/a人为x106t/a煤灰-----36钢铁工业------9非化石燃料（木材\工厂废料）-------8石油-----10---90焚化-----4农业排放-----10水泥-----7其他-----16海盐1000-----尘土628---1100-----火山4-----森林火灾3---150-----小计1500---2300100---108气体转化颗粒物H2S→硫酸盐130---200-----SO2→硫酸盐

130---200NOX→硝酸盐60---43030---35NH3→铵80---270-----烯，羟类→有机气溶胶75---20015---90小计350---1100175---325总计2000---3400 275—500第64页/共85页全球大气颗粒物排放源及年排放量

自然x106t/a人为x1064颗粒物的影响

颗粒物散射和反射使地面接受太阳能量降低大气变浑浊据估算大气浑浊度增加1%(37%→38%),地球平均温降1.7度自然原因产生的颗粒物比人类排放的颗粒物影响更大火山喷到高空的颗粒，反射太阳辐射作用更大沙漠风暴席卷万里，抑制云的形成，是干旱的一个原因城市大气浑浊度高，吸收的太阳能比农村少15-20%。如浑浊度年增长率30%，用不了几年，北半球温度会降到冰期温度

第65页/共85页颗粒物的影响颗粒物散射和反射使地面接受太阳能量降低第65页65反射率反射率指地面或水面反射的太阳光入射能量的百分数常绿森林的反射率7---15%

干旱耕地的反射率10---15%

沙漠的反射率25--30%

新降雪的反射率85---90%

沥青的反射率8%随着人类大规模的开发活动：土地使用变化大(城市↑\森林↓\耕地↓

\工厂区增多↑)→这对太阳能的反射发生变化污染加重：颗粒物增加，气溶胶增加→云量、反射率变化下垫面反射率的变化，云量及云反射率变化→影响气候的变化第66页/共85页反射率反射率指地面或水面反射的太阳光入射能量的百分数第66页66

热效应(热污染)在城市最典型，即热岛效应----城市气温比郊区高世界上大大小小的城市都存在“热岛效应”“热岛效应”的强度内在：城市规模，人口多少，建筑密度等外部：天气形式\大气稳定度(风速、天晴、云量、温度层结等)第67页/共85页热效应(热污染)在城市最典型，即热岛效应--67热岛效应原因城市建筑密：混凝土，砖，柏油路比乡村下垫面吸收太阳能力强城市风速小，热量不易散失城市人口密度大，生产\生活造成的污染严重工业炉窑：机械设备，交通供暖等向大气排放废热造成热污染化石燃料污染：大量二氧化碳，水蒸气进入大气，吸收地面和建筑物的辐射热，使大气升温“城市热岛”在日落不久表现最严重由于“热岛”使城市污染加重第68页/共85页热岛效应原因城市建筑密：混凝土，砖，柏油路比乡村下垫面吸收太683.5.2大气污染对全球气候的影响这已引起人们的重视，其中最关注的是：

温室效应臭氧层破坏第69页/共85页3.5.2大气污染对全球气候的影响这已引起人们的重视，其中最69CO2对气候的影响-温室效应CO2

：无色，无味，无毒大气中二氧化碳占0.03%，达23×1012吨CO2是新成代谢的产物，所有动物呼出，植物光合作用吸收CO2

，是含碳燃料的燃烧产物至今没有经济有效的防治技术，只好排入大气。“温室效应”

1981年美国物理学家丁绎尔提出是说大气中CO2含量升高，CO2对太阳的短波辐射透过性好，对地面长波辐射吸收性好，地球反射的大量红外辐射被CO2截住，大气层变暖阳光下的汽车，其玻璃象二氧化碳气幕第70页/共85页CO2对气候的影响-温室效应CO2：无色，无味，无毒第7070CO2的平衡大气中CO2与地球上的海洋

，岩石，生物有机体有关海洋：

CO2

1.3×1014吨，是大气的50倍，以碳酸盐存在，海洋与大气间CO2年交换200×109吨大气中CO2升高→海洋吸收达到平衡需几百年，上千年生物有机体：植物年消耗600亿吨CO2于光合作用，生物通过呼吸，残体分解释放几乎同量的CO2岩石：地壳中存在大量CO2

，火山、喷泉每年约喷发约1亿吨CO2于大气中，岩石的风化作用又回收同样数量的CO2大气、海洋、岩石、有机体间在不断的进行着CO2的交换，达到一种动态平衡

第71页/共85页CO2的平衡大气中CO2与地球上的海洋，岩石，生物有机体有71CO2浓度的升高但是近一个世纪以来，人类通过矿物燃料燃烧，每年把60亿吨二氧化碳排入大气，所以从监测以来，大气中二氧化碳含量一直在增加。工业革命前（1860---1890）

290ppm1976年

332ppm1958---1978年间，CO2浓度平均年增长5%此外：农业活动释放>20亿吨/年CO2

森林➞农田

生物界CO2储存量减少土地耕作,大量有机物被细菌分解逸出大量CO2第72页/共85页CO2浓度的升高但是近一个世纪以来，人类通过矿物燃料燃烧，每72二氧化碳的循环图(109吨)风化作用生物储存新矿物燃料<0.1矿物燃料4000海洋存储火山温泉0.1地球储量人类大气--海洋交换大气储存燃烧6土壤释放2光合作用60呼吸分解100100第73页/共85页二氧化碳的循环图(109吨)风化作用生物储存新矿物燃料<0.73CO2浓度增长速度这样有80亿的CO2过量：部分被植物光合作用吸收；大部分被海洋吸收（吸收很慢）最新研究证明：海洋中CO2与大气中CO2达到平衡约需1000年，海洋只能吸收大气中CO2增量的一半，约需几千年才能达到新平衡过去100年人类把燃烧的4150亿吨

CO2➞大气➞

CO2增加15%，由CO2理论计算全球气温增长0.83度这与近100年气温升高基本吻合但是随着化石燃料消耗大大增加，CO2排放也大大增加第74页/共85页CO2浓度增长速度这样有80亿的CO2过量：部分被植74

温室效应的影响以目前增长速度，50年后大气中CO2加倍，全球气温增长1.5-3度，高纬度区4-10度,其后果可能是灾难性的可能使南极洲冰盖部分解冻，尤其西部南极海面下的冰盖对温度敏感，如其解冻海面上升5米：（1）低地势的沿海城市被淹（2）全球气温↑，旱情↑，气候反常，土地沙化（3）大气中CO2↑，植物光合作用增加➞增产大气中的CO2浓度是影响地球气温的主要因素第75页/共85页温室效应的影响以目前增长速度，50年后大气中CO2加倍751972年真锅计算表明，CO2增加1倍，地表温度升高，从赤道到50纬度，升2度，在纬度80，升高11度化石燃料的燃烧是大气中CO2增加的主要原因煤燃烧释放单位热量排放的CO2比石油，天然气高另有：大气漂尘（“阳伞效应”散射太阳辐射，地温降低大气中飘尘4000万吨

其中1000万吨是认为排放，地表反射变化，森林砍伐，沙漠化大气中CO2浓度增加在短期内是无法逆转的，据估算如将今天技术能开采的矿物燃料全部燃掉，大气中CO2浓度比工业革命前增加5-10倍，全球气温增7--12度第76页/共85页1972年真锅计算表明，CO2增加1倍，地表温度升高，从赤761979年世界气候会议（日内瓦）指出：“CO2在决定地球大气温度方面起十分重要的作用”“大气中CO2含量不断增加会使低层大气普遍增暖，特别是高纬度地区”“矿物燃料的燃烧，森林的砍伐和土地使用的变化使大气中CO2的含量在上个世纪中增加了15%，目前每年增加0.4%”“大量使用氮肥和排出氯氟甲烷也可能引起气候变化”“气候的普遍增暖似乎是全球气候变化的主要趋势第77页/共85页1979年世界气候会议（日内瓦）指出：第77页/共85页77大气污染对臭氧层的影响臭氧：高度活跃，有毒气体（氯气味,0.02ppm即可闻到），总质量3.29×109t,即大气质量的0.64×10-6t.标况下只是0.3cm厚的一薄层臭氧的作用（a）吸收紫外β带(290---320μm)的紫外光，保护地球上的所有生命（b）通过吸收紫外线，加热平流层，造成平流