溫室氣體臭氧空洞

第12章大氣污染和全球氣候教學(xué)內(nèi)容:§1溫室氣體與全球氣候變化§2臭氧層破壞問題§3致酸前體物與酸雨第12章大氣污染和全球氣候1．教學(xué)要求要求了解全球氣候和全球污染，理解和掌握全球氣候變化、臭氧層破壞和酸雨污染問題。2、教學(xué)重點(diǎn)本章重點(diǎn)介紹臭氧層破壞問題，致酸前體物與酸雨3、教學(xué)難點(diǎn)臭氧層破壞問題§1溫室氣體與全球氣候變化一、全球氣候變化問題1.溫室效應(yīng)：大氣層本身具有的屬性。它是確保地球氣溫總能維持在相對穩(wěn)定范圍的保障，而不會(huì)出現(xiàn)其它星球的劇烈冷熱變化2.全球氣候變暖的特征：近百年來，全球氣溫呈上升趨勢，平均升溫為0.6℃全球氣溫的變化不呈直進(jìn)式，而是呈現(xiàn)冷暖交替的波動(dòng)二、影響氣候變化的大氣成分主要指：二氧化碳、臭氧、甲烷、氟里昂、一氧化碳等對地球輻射熱量的收支平衡起重要作用1）CO2:主要來源于以下：燃料的使用：石油、天然氣、煤等化石燃料的使用水泥的生產(chǎn)不合理的土地利用，改變并破壞植被的自然排放§1溫室氣體與全球氣候變化全球氣候變化問題大氣中CO2含量1750年以前280ppm目前360ppm預(yù)計(jì)21世紀(jì)中葉540～970ppm氣溫20世紀(jì)增加了0.60.2oC海平面20世紀(jì)上升了10～20cm全球氣候變化問題近代南北半球及全球平均溫度的變化溫室效應(yīng)（GreenhouseEffect）機(jī)理溫室效應(yīng)機(jī)理全球能量平衡示意圖。圖中給出了基于地球表面區(qū)域的平均能量（單位W/m2）流動(dòng)。大約有49％的入射太陽輻射被地表直接吸收，但是溫室氣體效應(yīng)增加了流向地表的能量。（資料來源：IPCC,1996a）溫室效應(yīng)機(jī)理溫室具有與大氣類似的對入射太陽輻射和射出熱輻射的作用人類活動(dòng)的影響

CO2

CH4

N2O

CFC-11

HCFC-22

CF4

工業(yè)化前的濃度

~280ppmv

~700ppbv

~275ppbv

0

0

0

1994年的濃度

358ppmv

1720ppbv

312ppbv

268pptv

110pptv

72pptv

最近的濃度變化率

1.5ppmv/a(0.4%/a)

10ppbv/a(0.6%/a)

0.8ppbv/a(0.25%/a)

0ppvb/a(0%/a)

5pptv/a(0%/a)

1.2pptv/a(2%/a)

大氣壽命中的（年）b

50~200c

12

120

50

12

50000

appmv＝每百萬體積中的份額；ppbv＝每十億體積中的份額；pptv＝每萬億體積中的份額。

b

初始質(zhì)量以指數(shù)形式衰減到其初始值的1/e＝0.368所需的時(shí)間。

c

對于CO2，不能確定其唯一的大氣壽命。因?yàn)椴煌膮R，其吸收速率不同。

資料來源：IPCC，1996。

1850年以來大氣中溫室氣體濃度的增加

人類活動(dòng)的影響大氣中CO2、CH4、N2O和CFCs的濃度變化趨勢。在過去的一個(gè)世紀(jì)里，人類活動(dòng)導(dǎo)致所有溫室氣體的濃度迅速增加。（資料來源：IPCC,1990）人類活動(dòng)的影響人類活動(dòng)的影響溫室氣體年排放量/Mt·a-1全世界美國二氧化碳（CO2）298005300甲烷（CH4）37531一氧化二氮（N2O）5.70.5CFC-11,-12,-1130.70.1HCFC-220.20.1HFCs,PFCs,SF6NA0.034主要溫室氣體的年排放量人類活動(dòng)的影響人類活動(dòng)的影響1997年10個(gè)CO2排放量最大的國家的總年排放量（a）和各國人均年排放量（b）（資料來源：Marlandetal.,1999）人類擔(dān)活動(dòng)大的影慨響以單位GDP（$）的總能量消耗表示的各國的能源強(qiáng)度。所有數(shù)據(jù)均為1998年的，GDP以1990的US$表示。（資料來源：USDOE,2000）

人類肌活動(dòng)煙的影坊響某些國家初級能量供應(yīng)的碳強(qiáng)度。表明了過去幾十年，單位能量的碳排放下降速率。（資料來源：PCAST，1997）

人類盟活動(dòng)董的影查響CO2em恰is嗽si積on駱b電y催en淺er甚gy蛇t始yp立e捎in旦C袖hi粱na蛋,百19滲96氣候錄變化俱的影史響雪蓋掏和冰敲川面般積減怎少雪蓋20世紀(jì)60年代蜘以來閥減望少10％冰川20世紀(jì)50年代奪以來坊減若少10五%～15％海平駁面上難升過去10輔0年10～20煤cm19齒90～21院00慰8～9c顯m氣候屈變化搞的影夸響降水朱格局兔變化中高水緯降盤雨量個(gè)增大北半荒球亞匙熱帶陡降雨鄭量下禽降，南半片球增廁加氣候估災(zāi)害過多柜降水腐、大席范圍互干旱星、持錫續(xù)高區(qū)溫影響全人體犁健康影響亞農(nóng)業(yè)色生產(chǎn)允和生免態(tài)系碌統(tǒng)氣候辭變化箱的影省響與1982-1983年厄爾尼諾時(shí)間相關(guān)的旱澇分布區(qū)影響腐氣候距變化節(jié)的大孫氣成殼分CO2地球上的碳庫：生物圈，海洋和大氣，以及各碳庫之間的二氧化碳年交換（Gt）CO2CH4氣溶雷膠各成堵分的棟貢獻(xiàn)1980到1990年期間人為源排放的溫室氣體對大氣中波長8～12μm光線的透射率的影響。對流層臭氧可能也起到一定的作用，但程度難以確定。各成鳳分的板貢獻(xiàn)預(yù)計(jì)鍋到20造30年全芳球氣弊溫大貍約平認(rèn)均升伐高3°C應(yīng)對揀措施貿(mào)與策幫略1.控制借溫室裝氣體胞的排孫放改變彎能源旁結(jié)構(gòu)提高診能源火轉(zhuǎn)換釘效率提高乞能源會(huì)使用白效率減少訪森林也植被含的破學(xué)壞控制弊水田陽和垃葛圾填樣埋場抓的甲櫻烷排圍放應(yīng)對倡措施雅與策涂略不同贊燃料打燃燒專單位GJ的CO2排放替量不同燃料燃燒單位GJ的CO2排放量9574645700102030405060708090100煤油液化氣天然氣生物質(zhì)CO2排放量/(kg/GJ)應(yīng)對鎖措施帝與策帳略2.增加御溫室證氣體當(dāng)?shù)奈罩矘溱w造林采用左固碳陳技術(shù)CO2分離叔、回予收，漁注入軟深海為或地輪下化學(xué)冒、物濕理、窩生物崗方法表固定適應(yīng)瞞氣候稈變化培養(yǎng)脈新農(nóng)鑄作物照品種花，調(diào)粱整產(chǎn)冊業(yè)結(jié)旋構(gòu)等國際掘行動(dòng)19愛92年，弊聯(lián)合胖國環(huán)終境與旬發(fā)展漂大會(huì)《氣候愛變化叼框架冷公約》20世紀(jì)90年代溉末，克發(fā)達(dá)疼國家渠溫室彈氣體還年排佩放量芬控制渣在19修90年水識平19丟97年，《京都票議定蒜書》明確減各發(fā)踏達(dá)國船家削避減溫察室氣陪體排睡放的躁比例國際臂行動(dòng)《京都議定書》規(guī)定的溫室氣體排放限值§2臭氧呆層破功壞問愿題臭氧羅層主兄要特兇征離地固面20～30駐km的平宜流層糟中占當(dāng)余地空饒氣含盲量的1/推105厚度狗單位DU（Do堵bs序on完u臂ni董t）－27曲3K，1a藥tm下，10-3cm厚的O3層稱為殃一個(gè)DU1D該U＝10-3at膊mcm＝2.招69昆×1餐016mo透le綿cu費(fèi)le仿s§2臭氧長層破濕壞問豈題1.臭氧微層變錄化與吃臭氧瞞洞臭氧捏層的醒作用銷：平疼流層恨中的半臭氧怪：吸艦收紫格外線對流京層中玩的臭墳氧：合為溫灶室氣旦體臭氧蓄洞：-出現(xiàn)藝時(shí)間島－每芬年9月－11月表現(xiàn)夠：臭氧扎層出哄現(xiàn)濃饅度減夸少區(qū)插域，榨對紫鉤外線壺的抵板擋功尼能削冊弱；發(fā)生委地區(qū)邀：19耀84南極自上空東首次19竹89北極泄上空依首趟次其它由地區(qū)符也有尿類似撐情況俗出現(xiàn)二、臭氧筆層破掀壞的烘原因人類正過多騾使用加氟氯差烴（CF重CS）影響辟臭氧帝層物忠質(zhì)的辦來源影響償臭氧側(cè)濃度豪的物孟理化俘學(xué)過且程臭氧鍵層的晉分布大氣的兩個(gè)最低層，對流層和平流層的溫度曲線。大部分大氣質(zhì)量都集中在對流層，但是臭氧卻主要集中在平流層

臭氧牢層的刷分布大氣中臭氧濃度分布（單位1012個(gè)分子/cm3）臭氧權(quán)層的紋作用大氣對紫外線輻射的吸收

臭氧骨層的門作用臭氧辨層破訊壞現(xiàn)揪象1955－1995每年十月份南極臭氧濃度（單位：DU）。數(shù)據(jù)點(diǎn)包括了基于地面和衛(wèi)星的觀測。在這一時(shí)期內(nèi)總臭氧濃度下降了50％。（資料來源：NASA,2000）平流食層臭枯氧形胳成和唉破壞夢機(jī)理純氧榮理論晚（Ch怠ap漫ma群n捷Me溫ch蓬an方is閘m）臭氧掀吸收異紫外數(shù)線的辣反應(yīng)平流自層臭暑氧形湊成和股破壞融機(jī)理催化禽清除失理論20世紀(jì)70年代絨建立活性錯(cuò)催化劫物質(zhì)囑的鏈顫式反獎(jiǎng)應(yīng)Y—活性低物種駝，包吉括奇氫HOx、奇氮NOx、奇太鹵XOx三大瓜家族三大撓家族敞的來跟源奇氫HOx大氣蜻中H2O與激疑活O原子汪反應(yīng)奇氮NOx宇宙淚射線粱分解N2飛機(jī)厚等人胃類活既動(dòng)排柜放奇鹵XOx人類督活動(dòng)替產(chǎn)生扁的CF康Cs和含柜溴氟啟烷（構(gòu)哈龍爸，Ha蝴lo耐ns)消耗昂臭氧腸層的內(nèi)物質(zhì)么（OD召S）OD攀SsCF舊Cs、哈龍CC綿l4、甲基雙氯仿侍（1,解1,省1－三晌氯乙館烷）根、溴翠甲烷部分壓取代猜的氯爪氟烴OD陷Ss的破咬壞能乘力臭氧錫耗減鏈潛能壯（Oz閱on阻e捏de渾pl冷et駁io捐n汗po映te踐nt男ia終l）全球沃變暖乏潛勢址（Gl秀ob在al講w詢ar紅mi層ng路p著ot橡en調(diào)ti沾al箭)OD依Ss的破庸壞能皂力CF尿Cs對臭僅氧層肯的破勒壞作潛用一個(gè)Cl自由趴基可譽(yù)以消扯耗數(shù)詢十萬趴個(gè)O3大氣中CF酷Cs分子驕的變慣化圖CF映Cs和其鈴他消青耗臭踐氧化燦合物羽的特銳性南極仆臭氧春空洞南極蘿上空堂臭氧擔(dān)濃度蒜垂直譜分布抵的變稀化南極州臭氧籠空洞極地旦平流酷層云夜在南遞極臭仆氧空稿洞的檢形成厲過程振中起爸重要螞作用吸附統(tǒng)并聚測集CF齡Cs及哈椅龍非均蜘相反核應(yīng)場緣瑞所為什年么北崗極沒己有形跡成臭鋤氧空腦洞？北極購為海掉洋環(huán)瞎境，城較南時(shí)極大干陸環(huán)智境溫陡暖周圍固分布梁不規(guī)適則大逼陸，仁大氣世層較控南極貌不穩(wěn)科定不易損形成軌極地輕平流惰層云臭氧舊層破撈壞的叔危害臭氧旨含量鵲減少1％，衣地面援紫外鏡線增版加2％～3％危害人體婚健康羞－損壞盤人體開的免燒疫系膝統(tǒng)，靠使呼中吸道奸疾病憤增加可破婆壞蛋更白質(zhì)驅(qū)與DN驢A結(jié)構(gòu)碼，引幸發(fā)皮爬膚癌可使宜眼睛批受損遺，白遙內(nèi)障固發(fā)病甜率增前高陸生俊生態(tài)焰系統(tǒng)確－植負(fù)物質(zhì)的量下氣降水生毫生態(tài)教系統(tǒng)科－水體面附纖近生慢物減姓少城市飛空氣光和建香筑材酷料－衣光化紗學(xué)煙齊霧，點(diǎn)材料救老化大氣銀結(jié)構(gòu)扇－輻爽射收捎支變穗化，若氣候猛變化臭氧桶層破牲壞的汪控制救策略開發(fā)房誠消耗儲臭氧遺層物磚質(zhì)的東替代孝技術(shù)無氟盾氯昂梳制冷養(yǎng)設(shè)備制定猾淘汰獎(jiǎng)消耗臭臭氧卵層物潑質(zhì)的輔措施環(huán)境凍管理閑手段將＋目經(jīng)濟(jì)鴿手段國際呼行動(dòng)19可85年，28個(gè)國對家《維也所納公罩約》19勉87年，46個(gè)國可家《關(guān)于著消耗煎臭氧叢層物板質(zhì)的麻蒙特訊利爾伍公約》蒙特利爾議定書及其修訂案所包括的損耗臭氧的氣體消耗匙臭氧腥物質(zhì)些的排欺放削憂減消耗旺臭氧擦物質(zhì)尖的排市放削粥減臭氧挨層的獸恢復(fù)§3致酸暫前體律物與印酸雨1.酸雨衛(wèi)的界各定：指PH值〈5擱.6的降弦水、凱包括霧雨、神雪、傾霜、雄雹、蘆霧和禮露等噸各種餐降水修形式制。地理混分布幾乎途整個(gè)渣歐洲美國消和加夠拿大橋東部東亞畏，中怕國南價(jià)方地園區(qū)§3致酸飯前體逃物與絕酸雨2.酸雨園的起遷因由于奧燃料窯燃燒否和天毫然排凈放的SO2和NO策x所造義成的童。3.酸雨么的形蒼成1.庸SO2的氧箭化2.No負(fù)x的氧潮化20世紀(jì)90年代幸末我毀國酸蛙雨區(qū)鉗域分拘布酸雨爸的危哨害淡水臺湖泊