第一章(附)_全球环境问题-上.ppt

1、环境学概论主讲：张文翔 ,第二章 全球环境问题,囚徒困境博弈论的经典例子,两人都否认：每人将因证据不足而从清判1年徒刑； 两人都坦白：每人各判3年徒刑； 如果其中一人坦白，而另一人否认：坦白者将获释放，而否认者将被重判6年徒刑。 两名囚徒面临是否坦白的对策选择（博弈）。,假设有两名怀疑有罪但证据不足的囚徒（A、B）都知道坦白与否认罪行的后果：,公地的悲剧G.哈丁 著（1968）,终于有一天：牧场因过度放牧而衰退，从前肥沃的操场变成无法放牧的荒地。,假设有有一个对所有牧民开放的公共牧场，每个牧民为增加自己的收益，想办法多养几头牲畜，结果大家都这么想这么做，公共牧场中放养的牲畜量极大增加。,开篇,

2、寂静的春天 对传统行为和观念的早期反思 “可持续性”最初应用于林业和渔业，指的是保持林业和渔业资源延续不断的一种管理战略。其实，作为一个概念，我国春秋战国时期的思想家孟子、荀子就有对自然资源休养生息，以及保证其永续利用等朴素可持续发展思想的精辟论述。西方早期的一些经济学家如马尔萨斯、李嘉图等，也较早认识到人类消费的物质限制，即人类经济活动存在着生态边界。,第一节 全球环境问题概述,一、全球环境问题,概念：全球环境问题是指对全球产生直接影响，造成普遍危害和生态退化的环境问题；超越一个以上主权国家的国界和管辖范围的环境污染和生态破坏问题,全球环境问题的内涵： 具有普遍性、共同性 跨国、跨区域性,目

3、前，最受关注的全球环境问题主要有： 全球气候变化、酸雨、臭氧层耗竭、有毒有害化学品和废弃物越境转移、生物多样性的减少、海洋污染等，这些都是发达国家特别关注的“热点”。 与此同时，广泛存在于发展中国家的水污染和水资源短缺、土地退化、沙漠化、水土流失、森林减少等区域性生态问题，由于其产生面广、影响深远，受到了广大发展中国家的普遍关注。,人为性 隐蔽性 危害性 移动性 加速性 可变性,二、全球环境问题特征,区域差异性 区域集中性 全球、国家、生态环境、工业 区域不对称性,三、分布特征,一、温室效应与全球气候变暖 （Greenhouse Effect and Global Warming ） 1.温室

4、效应： 大气层本身具有的属性。它是确保地球气温总能维持在相对稳定范围的保障，而不会出现其它星球的剧烈冷热变化,第二节 全球气候变化,2.全球气候变暖的特征： 近百年来，全球气温呈上升趋势，平均升温为0.6 全球气温的变化不呈直进式，而是呈现冷暖交替的波动,3.温室气体 主要指：二氧化碳、臭氧、甲烷、氟里昂、一氧化碳等 对地球辐射热量的收支平衡起重要作用 1）CO2:主要来源于以下： 燃料的使用： 石油、天然气、煤等化石燃料的使用 水泥的生产 不合理的土地利用，改变并破坏植被的自然排放,2)CH4 主要来源：沼气、稻田以及工业生产 CH4 的温室效应为CO2的20倍 3)N2O 主要来源：化肥的

5、使用、燃料的使用 年增长率：0.2-0.3% 4)O3: 在大气中的浓度仅次于CO2,气候带移动: 干旱,森林面积锐减,4. 全球气候变暖与温室效应的危害 全球平均气温上升 沿海地区的海岸线变化: 海平面上升,马尔代夫,倒计时：年,意大利：威尼斯 倒计时：年,消逝原因： 地面下沉海平面上升,2007年，北极气温到达22度，位于北极附近的挪威斯瓦尔巴群岛的一条冰川正在缩减,全球变暖,海面冰体融化 北极熊有饿死的危险,全球变暖,全球变暖南部非洲面临严峻考验,全球变暖导致海平面上升,对人类健康的影响,对生物物种的影响 对沿海地区的影响 对森林的影响,臭氧层的破坏和紫外线辐射,第三节、臭氧层破坏（OZ

6、ONE HOLE）,大气的结构 臭氧层的形成与功能 臭氧层空洞 臭氧层遭到破坏的主要原因 臭氧层的变化的影响 臭氧层的保护,臭氧层的作用： 平流层中的臭氧：吸收紫外线 对流层中的臭氧：为温室气体,前言,三十多亿年前：海洋最早的生物蓝绿藻 陆地上：四亿多年前才有陆生生物,臭氧层的形成,早期地球大气层的气体：主要是以二氧化碳（CO2）、水汽（H2O）、氮气（N2）等气体为主 古生代开始，海洋中藻类大量繁殖，光合作用的结果使得大气中的氧气（O2）开始增多。 氧气受到紫外线的照射产生臭氧（O3）,生成臭氧的光化反应,大气中最重要的两个吸收体为O2和O3,O2 + hv,O + O,O + O2 + M

7、,O3 + M,O3 + hv,O2 + O,高能光子,（游离态）,触 媒,消耗氧分子，产生臭氧,大气层的结构,臭氧层,臭氧是無色、有毒、有刺激味的气体。 臭氧在距地表25公里附近高空臭氧的濃度最大，此處也稱為臭氧层。,臭氧的功能,吸收紫外线，减少生物直接遭受紫外线的照射 路地上的生物便能在此一保护伞下，順利的生長与繁殖。 水也有吸收紫外線的功能，所以透過水的保护，最早的生命出現在海洋中。 路地上卻一直到四亿多年前有了臭氧层后，苔藓、蕨类、昆虫、两生类、爬行类等生物才陆续出現在路地上，让大地生命开始蓬勃发展起來。,臭氧层空洞定义,臭氧层空洞定义：大气平流层中的臭氧层浓度下降的现象我们称为臭氧层

8、空洞。臭氧洞被定义为臭氧的柱浓度小于200 D.U.，也即臭氧的浓度较臭氧洞发生前减少超过30%的区域。,自1975年以来，南极上空每年早春(南极10月份)总臭氧浓度的减少超过30。 1985年，南极上空臭氧层中心地带的臭氧浓度极为稀薄，近95被破坏，出现所谓的臭氧层“空洞”。 到1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已经达2 400万平方公里。臭氧空洞发生的持续期间和面积不断延长和扩大，1998年的持续期间为100天，比1995年增加23天，而且臭氧洞的面积比1997年增大约15，几乎可以相当于3个澳大利亚。,科学家观察证实，近40年来，大气中臭氧层的破坏和损耗越来越严重。,十月份的南极上空臭

9、氧量分布(19791997),南极上空的臭氧层是在20亿年 里形成的，可是在一个世纪里就被破坏了60。 北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄。 欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了1015，西伯利亚上空甚至减少了35。 20世纪80年代，中国昆明上空臭氧平均含量减少 1.5，北京减少5。 南极上空的臭氧层空洞一般每年8月份出现，9月份至10月份空洞范围最大，12月份前后消失。,臭氧层遭到破坏的主要原因,臭氧层损耗原因目前还在探索之中，仍然存在着不同的认识，但人类排放的许多物质能引起臭氧层破坏已成了不争的事实。这些物质主要有氟氯烃(CFCs)、哈龙、氮氧化物、四氯化碳以及甲烷等，其中破坏作用最大的为

10、哈龙与氟氯烃类物质。,臭氧层遭到破坏的主要原因,氟氯碳(氟利昂)和哈龙的存在是臭氧层遭到破坏的主要原因。 氟利昂主要用于致冷剂、发泡剂、清洗剂以及火箭使用的推进器等，而哈龙则是高效灭火剂。,什么是氟氯碳化物(CFCs)？,它是二十世纪化学界最伟大的发明 无臭、无毒、不可燃、不伤物料 常温常压下为气体，由液体转变为气体时体积变得极大，并且吸收大量热能 可溶解多种化学物，如香水、杀虫剂等 表面张力低、溶解度大 在低空对流层环境中相当稳定 在大气中寿命达50至100年,CFCs产品,冷媒,灭火器,发泡剂,臭氧层日渐稀薄的原因,据估算，一个氯原子可以破坏10万个臭氧分子，哈龙释放的溴原子对臭氧的破坏能

11、力是氯原子的3060倍。,许多氮氧化物也像CFCs一样破坏平流层中臭氧层，其中氧化亚氮(N2O)引人关注。N2O的光解和氧化作用可以形成NO，NO再与O3反应形成NO2和O2，从而使O3分解。 N2O的人为来源是施用化肥、化石燃料燃烧等，天然来源有土壤中的细菌作用和空中雷电等自然现象。高空飞行的航空器、核试验等产生的NOX也可以使O3分解。 据美国科学院估计，假如工业生产及豆科植物产生的氮肥增加12倍，全球的臭氧将减少3.5。,臭氧层的破坏,1985年，科学家发现南极上空的臭氧浓度有减少的現象，尤其是每年十月更是明显，臭氧年浓度只有正常浓度的四分之一左右。,臭氧洞： - 出现时间每年9月11月

12、 表现： 臭氧层出现浓度减少区域，对紫外线的抵挡功能削弱； 发生地区： 1984 南极上空首次 1989 北极上空 首次 其它地区也有类似情况出现,臭氧层的变化的影响,1）对人体健康的影响（UV-B的影响）： a. 损坏人体的免疫系统， 使呼吸道疾病增加 b. 可破坏蛋白质与DNA结构，引发皮肤癌 c. 可使眼睛受损，白内障发病率增高,臭氧层破坏,2）对陆生植物的影响 植物生产质量下降，改变物种的组成，影响生态系统的生物多样性的分布。 3）对水生生态系统的影响 浮游植物生产力下降，影响鱼类和贝类生物的产量。,4）其他影响方面 加速材料降解和老化变质。对生物化学循环、对流层大气组成及空气质量有一

13、定的影响。,臭氧层保护,1976年4月，联合国环境署理事会决定召开一次“评价整个臭氧层”国际会议之后，于1977年3月在美国华盛顿召开了有32个国家参加的“专家会议”。会议通过了第一个“关于臭氧层行动的世界计划”。这个计划包括监测臭氧和太阳辐射、评价臭氧耗损对人类健康的影响、对生态系统和气候的影响，以及发展用于评价控制措施的费用及益处的方法等，并要求联合国环境署建立一个臭氧层问题协调委员会。这个计划提出了对受控物质生产和使用的控制。,1980年，协调委员会提出了臭氧耗损严重威胁着人类和地球生态系统这一评价结论。 1981年，联合国环境署理事会建立了一个工作小组，其任务是筹备保护臭氧层的全球性公

14、约。 经过4年的艰苦工作，1985年3月在奥地利首都维也纳通过了有关保护臭氧层的国际公约-“保护臭氧层维也纳公约”，该公约从1988年9月起生效。这个公约只规定了交换有关臭氧层信息和数据的条款，但对控制消耗臭氧层物质的条款却没有约束力。“公约”的宗旨和原则是正确的，促进了各国就保护臭氧层这一问题的合作研究和情报交流。,在“保护臭氧层维也纳公约”的基础上，为了进一步对氯氟烃类物质进行控制，在审查世界各国氯氟烃类物质生产、使用、贸易的统计情况的基础上，通过多次国际会议协商和讨论，于1987年9月16日在加拿大的蒙特利尔会议上，通过了“关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书”，并于1989年1月1日起生

15、效。,“蒙特利尔议定书”规定，参与条约的每个成员组织（国家或国家集团）将冻结并依照缩减时间表来减少5种氟利昂的生产和消耗冻结并减少3种溴代物的生产的消耗。 5组氟利昂的大部分消耗量，将从1989年7月1日起，冻结在1986年使用量的水平上；从1993年7月1日起，其消耗量不得超过1986年使用量的80%；从1998年7月1日起，减少到1986年使用量的50%。,1989年3-5月，联合国环境署连续召开了保护臭氧层伦敦会议与“公约”和“议定书”缔约国第一次会议赫尔辛基会议，进一步强调保护臭氧层的紧迫性，并于1989年5月2日通过了“保护臭氧层赫尔辛基宣言”，鼓励所有尚未参加“保护臭氧层维也纳公约

16、”及“关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书”的国家尽早参加；同意在适当考虑发展中国家特别情况下，尽可能地但不迟于2000年取消受控氯氟烃类物质的生产和使用；尽可能早地控制和削减其它消耗臭氧的物质；加速替代产品和技术的研究与开发；促进发展中国家获得有关科学情报、研究成果和培训，并寻求发展适当资金机制促进以最低价格向发展中国家转让技术和替换设备。,1990年6月20-29日，联合国环境规则署在伦敦召开了关于控制消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书缔约国第二次会议。57个缔约国中的53个国家的环境部长或高级官员及欧共体代表参加了会议。此外，还有40个非缔约国的代表参加了会议。这次大会又通过了若干补充条款，修

17、正和扩大了对有害臭氧层物质的控制范围，受控物质由原来的2类8种扩大到7类上百种。规定缔约国在2000年或更早的时间里淘汰氟利昂和哈龙。到1995年，四氯化碳将减少85%；到2000年将全部淘汰。到2000年，三氯乙烷将减少70%；2005年以前全部淘汰。,1995年1月23日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”。旨在纪念1987年9月16日签署的“关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书”，要求所有缔约国根据“议定书”及其修正案的目标，采取具体行动纪念这一特殊的日子。,请观看漫画 保护臭氧层,在离地面1050 km的大气平流层中，集中了大气中约90的臭氧

18、，这一层大气层称为臭氧层。在臭氧层里，臭氧的生成和消亡处于动态平衡，维持着一定的浓度。在标准状态下，若沿垂直方向将大气中的臭氧压缩，其厚度约有3 mm，相当于两个5分钱硬币叠在一起那么厚。,臭氧由3个氧原子组成，而且非常稀少；1千万个大气分子中只有3个臭氧分子。,千万不要小看这层薄薄的臭氧，它有效遮挡住阳光中有害的紫外线，对于波长越短、对生命危害越强的紫外线，臭氧的吸收作用也就越强；因此，只有长波紫外线UV-A（波长320 nm）和少量中波UV-B能够辐射到地面。臭氧层就象撑在空中的一把伞，保护着地球上的生灵免遭短波紫外线的伤害。亿万年来，万物生灵在臭氧层保护伞的荫护下得以生存和繁衍。,198

19、2年，CFCs这种“神奇气体”被发明，并在商业上得以广泛的应用。CFCs无毒、性质稳定、不易燃烧、易于储存、价格便宜而被广泛用作致冷剂、喷雾剂、发泡剂及清洗剂等。日常生活的许多方面，如吸烟，家用电器，沙发，冰箱、空调使用等都涉及到氯氟烃类物质的使用。到80年初，全世界每年向大气排放100多万吨该类物质，而欧美日等发达国家的排放量占全世界90% 以上。,CFCs的使用急剧增加，广泛用于,CFCs不溶于水，径直上升至平流层，正在把臭氧层吃光,随着臭氧层的破坏，越来越多的短波辐射透射到地球表面。,更多的UV-B辐射意味着更多的皮肤癌，更多的疾病和眼白内障，更少的植物产量和海洋产品，塑料的破坏,197

20、7年，联合国环境规划署设立一个统筹委员会来研究臭氧层。,1978年，美国、加拿大、瑞典和挪威都禁止使用CFCs气溶胶。,1981年,UNEP开始启动保护臭氧层的政府间协商。,1982年后,由于没有其他的措施，CFCs的消费又在增长。CFCs的工业需求不因其破坏臭氧层而受影响。,1985年,通过保护臭氧层的维也纳公约，政府们同意开始研究、交换信息和保护臭氧层。科学家们继续寻找臭氧层破坏的证据。,1985年，英国南极考察队发现了南极臭氧层严重变薄现象南极臭氧洞。,1987年,蒙特例尔议定书制定了有关臭氧层消耗物质的议定。46个政府同意到2000年削减50%的CFCs的生产和消费；到1992年底冻结

21、哈龙的生产和消费；以及通过专家的评价采取进一步的行动。,许多发展中国家请求替代技术和经济援助以便履行蒙特例尔议定书,1988年，联合国环境规划署和世界气象组织报告了CFCs与臭氧层消耗相关的臭氧趋势。,1989年，联合国环境规划署评价小组的专家报告认为需要更加有力的控制措施。1990年通过了伦敦修正案,1990年，伦敦修正案。会议同意在2000年底完全淘汰CFCs，并建立多边基金援助发展中国家。1991-1993年间分配了2.4亿美元。,1991年，UNEP评估小组建议控制更多的物质（HCFCs和甲基溴），以及应该提前淘汰CFCs。,1992年，哥本哈根修正案决定发达国家在2030年淘汰HCF

22、Cs，在1995冻结甲基溴，CFCs的淘汰提前到1996年。,1993年，曼谷会议，同意补充多边基金，为1994-1996年提供4.55亿美元。,1994年，工业化国家淘汰了哈龙；UNEP评估小组建议对甲基溴进行更有力的控制。,1995年，俄联邦和其他国家由于内部原因无法在1996年完成CFCs的淘汰；全球环境机构给予提供帮助。发展中国家同意在2010年淘汰甲基溴。,1996年，哥斯达黎加会议同意补充多边基金，并对1997-1999期间提供4.66亿美元。,1996年，工业化国家淘汰了CFCs。,1997年，蒙特例尔修正案。工业化国家同意在2005淘汰甲基溴。发展中国家在2015将同样淘汰。,

23、1997年，蒙特例尔修正案。CFCs进出口许可证被引入。,全球环境机构在经济上支助一些国家，帮助他们完成CFCs淘汰。,在保护臭氧层方面，我能够做什么呢？不要排放CFCs，而应该回收它们。,在保护臭氧层方面，我能够做什么呢？购买臭氧层友好产品！,Fishing in the “rainy day”, We can see the fish only remains the fish bone., The fisherman wears a mask., Its acid rain,第四节、酸雨污染,空中死神,地球生物的无形杀手酸雨（acid rain）,1. 酸雨的界定： 指PH值 5.6 的

24、降水、包括雨、雪、霜、雹、雾和露等各种降水形式。,2.酸雨的起因,酸雨，其正确的名称应为酸性沉降，它可分为湿沉降与干沉降两大类，前者指的是所有气状污染物或粒状污染物，随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面者，后者则是指在不下雨的日子，从空中降下来的落尘所带的酸性物质而言。,全球每年二氧化硫的排放量,极大数量的酸性物质落于地球上。在北美，每年约有24,000,000 t二氧化硫，在欧洲有 44,000,000 t。这些硫大多数来自工厂和发电厂发电。,3. 酸雨的形成,在工业革命时期，因为电力由燃烧媒产生，因此有很多的火力发电厂燃烧数百万公吨的媒，大量的燃煤使得当时空气品质相当差，而且造成酸雨。,

25、主要的污染物质,SO2,HCL,NOX,H2SO4,HNO3,NO3,二氧化硫（SO2）,来源：二氧化硫主要来源是燃烧燃料，发电厂烧煤或石油时会排出，炼油厂、炼钢厂、硫酸工厂等在生产程序中也会排放不少该种气体。 形成过程：SO2会在空气中被氧化成硫酸根。 首先，二氧化硫与氧产生反应，造成三氧化硫。其过程非常复杂，有时还会涉及碳氢化合物及锰、铜、铁等金属离子。若有水蒸气存在时，三氧化硫会溶在水蒸气中，形成硫酸，在空气中凝结成水点。或者，在空中被雨水溶解，成为雨水中的硫酸根。,2SO2+O2 2 SO3 SO2+O2+O+M SO3+M SO2+O2+OH+M HOSO2+O2+M SO2+O2+

26、HO2 SO3+OH- SO3+H2O H2SO4 SO2+O2+H2O SO32- +2 H+ (M指催化剂),氮氧化物（NOx）,来源：氮氧化物（NOx）是高温燃烧下的产物，来源也跟二氧化硫相似，在燃烧燃料时被排出，另外，交通工具如汽车的废气中也含有大量的氮氧化物。 形成：NO可与空气中之O2或O2及金属催化物发生化学反应，形成NO2、无机 性硝酸盐或过氧硝酸乙醯脂(PAN)等物质。NO2可被微粒表面吸收，转变为无机性硝酸盐或硝酸，硝酸再与氨(NH3)反应生成硝酸铵(NH4NO3) 而得;或经由水滴直接吸收，将溶解的NO2转变为NO3-。,氯化氢（HCl）,氯化氢（HCl）源自盐酸工厂、焚化炉等的废气、汽油车的排气等。,酸雨的化学组成,酸雨的化学组成,世界降水pH年均值分布,4. 酸雨的危害,1）对水