全球性大氣環(huán)境問題與大氣污染控制

關(guān)于全球性大氣環(huán)境問題與大氣污染控制1第1頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三全球氣候變化臭氧層破壞酸雨2第2頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三溫室效應(yīng)一、全球氣候變化3第3頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三無溫室效應(yīng)-全球平均溫度-18oC溫室效應(yīng)-全球平均溫度15oC溫室效應(yīng)(GreenhouseEffect)4第4頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三大氣中的CO2、CH4等氣體對太陽發(fā)出的短波吸收很弱，而對地面長波輻射吸收很強(qiáng)，從而使散失到大氣層以外的熱量相對減少，地球表面的溫度得以維持，大氣這種對地表熱輻射遮擋保溫的屬性類似溫室中玻璃具有的作用，故被稱為溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)的定義(GreenhouseEffect)5第5頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三全球變暖原因：溫室效應(yīng)的加劇溫室氣體：

CO2、CH4、二氯乙烷、臭氧、氯氟烴(CFC-11、CFC-12)、四氯化碳、氧化亞氮等，其中尤以CO2的溫室作用最明顯。6第6頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三表3-5受人類活動(dòng)影響的主要溫室氣體變化情況溫室氣體工業(yè)化之前的濃度（1750～1800a）現(xiàn)在濃度大氣年均累積率（a-1）在大氣中的衰變時(shí)間（a）CO2280ppmv385.2ppmv（2008a）1.5ppmv50~200CH4715ppbv1797ppbv（2008a）7.0ppbv12N2O270ppbv321.8ppbv（2008a）0.8ppbv114CFC-110256pptv（2003a）-1.4pptv45CFC-120538pptv（2003a）4.4pptv100HCFC-220157pptv（2003a）0.55pptv12CF440pptv76pptv1pptv>50000注：ppmv表示某成分體積單位為10-6；ppbv表示10-9；pptv表示10-12。資料來源：IPCC，2005；IPCC，2007；WMO,2009.7第7頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三表3-6部分溫室氣體的全球變暖潛勢物種大氣壽命/a全球變暖潛勢（時(shí)間尺度）20a100a500aCO2可變111CH412±356216.5N2O120280310170CHF32649100117009800HFC-152a①1.546014042HFC-143a②48.3500038001400SF63200163002390034900注：引自IPCC報(bào)告，1995；①分子式為C2H4F2；②分子式為C2H3F3。①②均為臭氧層損耗物質(zhì)的替代物。8第8頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三氣候變暖的主要原因自然因素包括太陽活動(dòng)、地球軌道參數(shù)的改變、地外物體的撞擊等。其中，對太陽黑子活動(dòng)影響的研究較多。最近100年以來的太陽黑子相對數(shù)也呈現(xiàn)一個(gè)增強(qiáng)的趨勢，與大氣中二氧化碳的濃度值和全球變暖的趨勢基本吻合。人為因素包括兩方面內(nèi)容：一方面，工業(yè)生產(chǎn)，燃料燃燒排放大量的溫室氣體，引起溫室效應(yīng)增強(qiáng)；另一方面，熱帶森林和溫帶植被的破壞間接改變了大氣中溫室氣體的濃度，也可使氣候變暖。9第9頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三1995年10第10頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三1、海平面上升：低地被淹，海岸被沖蝕，排洪不暢，

土地鹽漬化，海水倒灌、影響沿海養(yǎng)殖業(yè)等。全球變暖可能產(chǎn)生的影響未來海平面變化的預(yù)測

預(yù)測者

預(yù)測年份

上升量cm世界氣象組織（WMO）

2025

20-140

日本環(huán)境廳

2030

26-165

歐洲共同體21世紀(jì)

20-165

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）

21世紀(jì)末

6511第11頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三海平面上升12第12頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三這個(gè)地球怎么了13第13頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三全球氣候變暖的悲劇性象征2、影響農(nóng)業(yè)和自然生態(tài)系統(tǒng)3、加劇洪澇、干旱及其他氣象災(zāi)害4、影響人類健康14第14頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三減緩全球變暖的對策2、控制CO2向大氣排放3、從大氣中消除過量的CO24、研究、制定適應(yīng)氣候變化的措施與規(guī)劃控制化石燃料的消費(fèi)；采用排放量少的能源；CO2的固化；保護(hù)熱帶雨林等保護(hù)熱帶雨林；植樹造林；通過海洋生物吸收固化沿海城市規(guī)劃；作物品種、耕種體制、適耕地區(qū)的規(guī)劃等1、加強(qiáng)國際合作，締結(jié)國際公約《氣候變化框架公約》15第15頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三減緩全球變暖的對策1．加強(qiáng)國際合作，締結(jié)國際公約《氣候變化框架公約》2．能源發(fā)展戰(zhàn)略控制CO2向大氣排放（1）節(jié)約能源，提高能源利用效率。（2）改善能源結(jié)構(gòu)，積極發(fā)展新能源。3．生態(tài)建設(shè)戰(zhàn)略從大氣中消除過量的CO2:保護(hù)熱帶雨林；植樹造林；通過海洋生物吸收固化16第16頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三4．研究、制定適應(yīng)氣候變化的措施與規(guī)劃沿海城市規(guī)劃；作物品種、耕種體制、適耕地區(qū)的規(guī)劃等5．加強(qiáng)科學(xué)研究和預(yù)警17第17頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三平流層的溫度曲線。二、臭氧層破壞（一）臭氧層主要特征離地面15-35km的平流層中臭氧非常稀少：1千萬個(gè)大氣分子中只有三個(gè)臭氧分子。18第18頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三

臭氧的濃度單位柱濃度法：在0℃下，如果沿著垂直于地表的方向?qū)⒋髿庵械某粞跞繅嚎s到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，那么臭氧層的總厚度只有3mm左右。這種用從地面到高空垂直柱中臭氧的總層厚來反映大氣中臭氧含量的方法叫做柱濃度法，采用多布森單位（Dobsonunit，簡稱D．U．）來表示，正常大氣中臭氧的柱濃度約為300D．U.。臭氧洞：理論上指臭氧的柱濃度小于200D.U.，即臭氧的濃度較臭氧洞發(fā)生前減少30％的區(qū)域。（二）臭氧層破壞19第19頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三1955－1995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)總臭氧總濃度下降了50％。（資料來源：NASA,2000）20第20頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三2000年與2002年臭氧空洞比較。2830萬平方公里21第21頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，臭氧層的破壞是包含大氣化學(xué)、氣象學(xué)變化的非均相的復(fù)雜過程。但是導(dǎo)致大氣中臭氧減少和耗竭的物質(zhì)，主要是NOX、氯氟烴化合物(CFCs)，和哈龍（Halons）。三、臭氧層破壞的原因22第22頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三臭氧損耗物質(zhì)（ODS）的破壞能力臭氧耗減潛勢（Ozonedepletionpotential，ODP）23第23頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三臭氧損耗物質(zhì)的ODP值物種模式計(jì)算半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算CFC-111.001.00CFC-120.820.9CFC-1130.900.9CH3CCl30.120.12HCFC-220.040.05HCFC-1230.0140.02CH3Br0.640.57H-13011213H-12115.15CFCs類化合物后數(shù)字分別代表：C原子數(shù)減1，H原子數(shù)加1，F(xiàn)原子數(shù)Halon類化合物的四位數(shù)字分別代表:C、F、Cl、Br原子數(shù)24第24頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三（四）臭氧層破壞的危害1、對人體健康的影響：破壞DNA，皮膚病，白內(nèi)障等2、對陸生植物的影響：產(chǎn)量和質(zhì)量下降，間接影響3、對材料的影響：加速老化4、對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響：降低生產(chǎn)力，影響幼體25第25頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三（五）臭氧層破壞的控制策略開發(fā)消耗臭氧層物質(zhì)的替代技術(shù)無氟氯昂制冷設(shè)備制定淘汰消耗臭氧層物質(zhì)的措施環(huán)境管理手段＋經(jīng)濟(jì)手段國際行動(dòng)1985年，25個(gè)國家《維也納公約》1987年，46個(gè)國家《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾公約》26第26頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三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臭氧物質(zhì)的排放削減27第27頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三消耗臭氧物質(zhì)的排放削減28第28頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三三、酸沉降與酸雨1、酸雨酸沉降指大氣中的酸性物質(zhì)（主要是H2SO4、HNO3及其前體物SOX、NOX等）通過降水（包括雨、雪、雹、露等形式）或在氣流、重力等作用下遷移到地表造成污染的現(xiàn)象。前者稱為濕沉降，后者稱為干沉降。29第29頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三濕沉降習(xí)稱酸雨是指pH<5.6的各種形式的降水。濕沉降,干沉降的定義干沉降則是指沒有水份參與的情況下，帶酸性物質(zhì)從空中降下來的方式，通常，大氣中酸性物質(zhì)可被植被吸附或因重力作用沉降到地面。30第30頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三硫酸H2SO4硝酸HNO3氧化氮(NO和

NO2)二氧化硫SO2酸雨2、酸雨的組成和影響因素>90%HCl有機(jī)酸酸雨的主要成分31第31頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三人為致酸物質(zhì)人為致堿物質(zhì)SO42-

石化工業(yè)、火電廠、能源燃燒Na+、Cl-、Mg2+

海洋的海水飛沫NO3-工廠高溫燃燒過程、交通工具排放Ca2+、K+塵土NH4+氮肥揮發(fā)一般酸雨化學(xué)組成中，較重要的物種包括H+、Cl-、NO3-、SO42-、NH4+、K+、Na+、Ca2+、及Mg2+

等九種。其來源包括:32第32頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三影響酸雨形成的因素酸性污染物的排放大氣中的NH3：抑制酸雨的形成與H2SO4氣溶膠形成中性的NH4HSO4，降低了雨水的酸度。顆粒物的酸度及其緩沖能力金屬：催化SO2氧化；酸性物：貢獻(xiàn)酸雨；堿性物：中和酸起緩沖作用地理和氣象因素33第33頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三大氣中的NH3的來源

有機(jī)物的分解：氨基酸分解含氮肥料的揮發(fā)；土壤中NH3的揮發(fā)：隨土壤pH值的上升而增大北方土壤pH值在7-8之間，南方土壤pH值5-6。34第34頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三我國酸雨的化學(xué)特征：屬硫酸型酸雨pH低、離子濃度高，硫酸根、銨和鈣離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于歐美，而硝酸根濃度則低于歐美。酸雨中H2SO4和HNO3的比值高發(fā)達(dá)國家與地區(qū)一般為3：2或2：1我國為10：1。35第35頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三雨水沖刷污染物之過程可分兩個(gè)階段：首先，污染物在雨滴形成之初期即被吸收，降雨時(shí)直接與雨水一起降下，這種形成方式稱為雨除作用（Rainout）；然后，跟隨的是雨沖作用（Washout），雨滴在降落過程中﹐與下層的酸氣接觸及摩擦，而令酸性氣體溶在雨中，下降至地面。3、酸雨的形成過程與機(jī)制36第36頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三37第37頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三酸雨形成機(jī)制酸雨的形成是一個(gè)復(fù)雜的問題，包括物理，化學(xué)和物理化學(xué)過程。一般認(rèn)為，酸雨是由SO2、NOx和氯化物等大氣污染物，在一定條件下通過化學(xué)反應(yīng)而生成H2SO4、HNO3和HCl并隨雨、雪等降落到地面。38第38頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三4、酸雨的分布39第39頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三中國酸雨現(xiàn)狀40第40頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三41第41頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三中國酸雨現(xiàn)狀從20世紀(jì)80年代以來，中國的酸雨污染呈加速發(fā)展趨勢。在80年代，以重慶、貴陽和柳州為代表的高硫煤使用地區(qū)及部分長江以南地區(qū)。到90年代中期，酸雨發(fā)展到青藏高原以東及四川盆地的廣大地區(qū)。廣東、廣西、四川盆地和貴州大部分地區(qū)已成為與歐洲、北美并列的世界三大酸雨地區(qū)之一。42第42頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三思考我國酸雨污染區(qū)主要分布在南方的原因？污染源和污染物條件高硫煤使用區(qū)：含硫量3％－5％地理和氣象條件濕度大、溫度高、太陽輻射強(qiáng)，有利于大氣中酸性前體物轉(zhuǎn)化西南地區(qū)：地形閉塞，大氣穩(wěn)定度大，微靜風(fēng)頻率高，易形成較厚的逆溫層，不利于污染物稀釋、擴(kuò)散；大氣中的NH3土壤PH值較低，造成大氣具有較低的PH值顆粒物特征植被覆蓋率高，顆粒物多來自燃煤排放，堿性陽離子濃度低其它北方排放的大量含硫化合物被大氣遠(yuǎn)距離輸送到南方。43第43頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三在pH5.0～6.5之間時(shí)，魚卵不容易孵化，魚苗數(shù)量減少﹔當(dāng)湖水pH值低過5.0時(shí)，大多數(shù)魚類死亡。蝦比魚更早滅絕。酸湖形成，魚蝦難存（1）對水生生態(tài)系統(tǒng)的危害5、酸雨的危害水生生物種群將減少。44第44頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三在歐洲和北美洲，酸雨所引起的湖泊酸化情形十分嚴(yán)重。瑞典湖泊共有八萬五千個(gè)，其中有約兩萬個(gè)已受到酸雨的影響。挪威有二百六十五個(gè)湖泊已經(jīng)沒有魚蝦；而加拿大已有四百個(gè)「死湖」，以前有鮭魚的河川，現(xiàn)在都看不到鮭魚的蹤影了。湖泊變死湖45第45頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三（2）對陸生生態(tài)系統(tǒng)的危害直接危害農(nóng)作物與森林；生物種類減少；土壤酸化，營養(yǎng)流失。46第46頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三酸雨可造成葉面損傷和壞死。造成森林消失。中國的四川盆地受酸雨危害的森林面積占林地總面積的三分之一。馬尾松和華山松對酸雨十分敏感，由于發(fā)育不良，蟲害頻生，酸雨亦使竹林消失，竹葉受損。難怪大熊貓也將瀕臨滅絕。動(dòng)植物死亡47第47頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三酸雨使建筑材料如混凝土、砂漿和灰砂磚等的水泥溶解，腐蝕建筑物、公共設(shè)施、古跡和金屬物質(zhì)，造成人類經(jīng)濟(jì)、財(cái)物及文化遺產(chǎn)的損失。腐蝕建筑材料和文物古跡（3）對建筑材料和古跡的危害48第48頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三49第49頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三眼角膜和呼吸道粘膜對酸類十分敏感，受酸雨刺激，導(dǎo)致紅眼病和支氣管炎，也使皮膚疼痛，甚至令人脫發(fā)。農(nóng)田土壤酸化，使土壤礦化物中的有害重金屬，如汞及鉛等再溶出，由食物鏈的傳送，在人體內(nèi)累積。萬物之靈，也受影響（4）酸雨對人體鍵康的危害50第50頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三香港酸霧酸雨如番茄汁港人眼睛如被鏹水腐蝕51第51頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三6、減少酸雨的對策1979年聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)簽定了「長距離越境大氣污染條約」。此后，在1985年國際間又締結(jié)了「赫爾辛基條約」，有18國同意在1993年前硫化物排出量必須較1980年減少30%。1988年的索非亞協(xié)定，有12國宣布1989年起10年間，各國應(yīng)削減氮氧化物30%。而美國與加拿大也在1980年締結(jié)「越境大氣污染同意書」。（1）國際性防制計(jì)劃52第52頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三使用清潔能源使用固硫型煤使用鍋爐固硫和脫硫發(fā)展內(nèi)燃機(jī)代用燃料在汽車安裝催化凈化器培植耐酸雨的農(nóng)作物和樹種等。

（2）減少酸性物質(zhì)向大氣的排放53第53頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三

第六節(jié)大氣污染綜合防治與管理54第54頁，講稿共65頁，2023年5月2日，星期三一、主要大氣污染物控制技術(shù)大氣污染物控制技術(shù)煙塵控制技術(shù)

改變?nèi)剂系臉?gòu)成采用控制設(shè)備機(jī)械式除塵裝置袋式除塵裝置濕式除塵裝置電除塵裝置

二氧化硫凈化技術(shù)

燃料脫硫燃燒脫硫流化床燃燒脫硫低濃度SO2的吸附凈化汽車尾氣的催化凈化

三效催化劑