环境科学4章ppt课件

1、第四章 全球环境问题所谓全球环境问题是指对全球产生直接影响或具有普遍性，并可以对全球呵斥危害的环境问题，引起全球范围内生态环境退化的问题。最主要的全球环境问题是全球变化。人们过去对全球变化的了解，往往偏重于全球气候变化、海平面上升等，但是实践上目前全球变化的内容曾经大大超出这一范畴。按照最近的国际地圈与生物圈方案的了解，全球变化的内容应该包括大气成分的变化、全球气候变化、土地利用和土地覆盖的变化、人口增长、荒漠化和生物多样性变化。人口增长是全球变化的的最主要驱动因子，由于人类的影响，导致大气成分和土地利用/土地覆盖的变化，最终引起全球气候变化、生物多样性丧失以及土地的荒漠化。第一节 气候变化一

2、、气候变化最典型的全球尺度环境问题气候的概念：长期的天气情况，主要指温度和降水2. 气候变化的标志 主要是气温的升高自1860年来全球气温平均上升了0.6二、地球系统的能量平衡大气圈的构造：根据大气温度垂直变化情况，普通将大气圈分为对流层、平流层、中间层、热成层和逸散层。对流层平均厚度12km，水汽和尘埃含量高，温度随高度添加而降低；平流层平均厚度50km，又叫同温层。其下部有一明显的稳定层，温度稳定，稳定层以上温度随高度添加而上升。中间层平均厚度80km，温度随高度添加而降低，到中间层时温度达最低值，是大气中最冷的层次。在间隔平流层顶部约60km,大气分子开场电离。热成层增温层会电离层，厚度

3、约860km。温度随高度添加急剧上升，到约1000km高度时，白天温度可以到达10001750k。该层的大气分子在射线作用下大都发生电离，成为原子、离子和自在电子。逸散层 平均厚度约800km。是大气圈的最外层，有些运动速度快的质点可以摆脱地心引力而逸入宇宙空间。能量平衡地球温度的变化、大气运动、水滴与水蒸汽和冰的相互转化过程，最根本的驱动力是来自于太阳能。到达地球上的太阳辐射大约以500nm波长为中心的短波为主，并包括一部分高能的紫外光和能量较低的红外光。太阳辐射进入大气层时，大气中的氧分子、臭氧分子对于短波辐射产生光吸收。氧气主要吸收波长小于240nm的短波紫外线；臭氧的吸收波段比氧气更长

4、一些，集中在200-300nm、300360nm和400850nm区域。波长小于100nm的紫外线在地表上空约100 km的高度几乎被N2、O2、N和O完全吸收,距地表10050km高度范围内O2将波长小于200nm的部分吸收。从50km向下大约至2530km的高度平流层内, O3是最主要的光吸收物质。 O3吸收波长小于310nm的绝大部分紫外光。波长小于310nm的紫外线光能破坏生物键，呵斥对人体和地表生物的损害。所以，波长小于310nm的对地球生物圈具有重要的维护作用。以500nm波长为中心的短波辐射到达地面使地球外表能量的最主要来源。在吸收太阳辐射的同时，地球本身也向外层空间辐射热量。地

5、球的热辐射以330um的长波红外线为主。与太阳的短波辐射不同，当长波辐射进入大气层时，最主要的光吸收物质为分子量更大。极性更强的分子。假好像时思索分子在大气层中的丰度，地球热辐射最主要的吸收物质为CO2和H2O,除此之外还有甲烷、氧化二氮、臭氧等。曾经发现具有温室效应的气体有30多种。主要温室气体及其特征气体大气中的浓度(10-6体积分数）年增加(%)存留期(a)温室效应(CO2 =1)现有贡献率(%)主要来源CO23550.450-200160化石燃料、土地利用变化CFCs0.000852.250-1023400-150014发泡剂、制冷剂、清洗剂等CH41.7140.812-171120土

6、壤、湿地、燃料、肠道NOx0.310.251202706-7化石燃料、土壤、湿地等氟利昂：几种氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称。由于破坏大气层中的臭氧层曾经北限制运用。由于无毒、无味、不燃，性质非常稳定，所以广泛运用于家电、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防等领域。80年代后期，氟利昂的年产量曾经到达了144万吨。在对氟利昂控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂曾经到达了2000万吨。一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。二、温室气体及颗粒物的来源1、二氧化碳：化石燃料的熄灭、硅酸盐和碳酸盐工业、土地开垦、退化等。2、甲烷：来源非常复杂：天然湿地、稻田、天然气的运用、生物质熄灭、动物反刍、渣滓填埋场等。3

7、、氧化亚氮N2O：主要来自于土壤中的反硝化作用化肥的运用促进这一过程、工业消费如乙二酸和硝酸的消费、熄灭过程等。4、氟利昂5、全氟代烷和六氟化硫：这些化合物具有极强的红外线吸收才干。全氟代烷是工业铝消费过程中的副产品，SF6是大型电器设备中的绝缘物质。6、臭氧：对流层中的臭氧是重要的温室气体。对流层中臭氧的添加将导致气温升高。7、颗粒物气溶胶：烟尘、火山迸发、土壤风蚀等。三、气候变化的后果及其影响1. 海平面会上升基地冰川的融化、海水的膨胀能够导致海平面在未来的100年内上升50cm。全世界1/3的人口生活在沿海岸线60km的范围内，人口稠密、经济兴隆。这些地域能够被淹没，或者更容易受道台风、

8、飓风、海啸、洪涝等自然灾祸的影响。一些水国荷兰、水城威尼斯很受要挟。土地面积将减少。假设海平面上升45cm，将能够导致孟加拉国丧失10.9%的领土，迫使5,500,000人流离失所。 2. 影响农业消费和自然生态系统据IPCC估计，红树林、珊瑚礁、沼泽将会消逝。青藏高原、天山和祁连山高山地域的冰川在退缩。降水量将添加还是减少？不确定。消费力添加还是减少？不确定。讨论：气候变化对农业消费的影响3. 洪涝、旱灾灾祸将频繁4. 人类安康受影响第二节 臭氧层破坏一、臭氧层平流层中最重要的化学组分是臭氧，它含有大气中臭氧浓度的90，所以这一层被称之为臭氧层。大气中臭氧的平衡Chapman： O2 + h

9、v (240nm) O + O氧原子具有很强的化学活性，能很快与O2反响构成臭氧： O2+O O3而臭氧吸收紫外线后又发生光解： 2O3 + hv (240nm) 3O2实践上，除了上述反响外，平流层更主要的臭氧平衡机制是： Y + O3 YO + O2 YO + O Y + O2其尽结果是： O3 + O 2 O2 Y主要是奇氮NO、NO2)、奇氢OH和奇氯Cl、ClO等。二、臭氧层的破坏假设把平流层中的臭氧沿垂直方向紧缩至一个大气压，臭氧层的厚度仅为3mm。虽然臭氧量很少，但是作用很大。英国科学家Farmen等人，1985年总结了他们从19751985年的观测结果，发现自1975年以来，哈

10、雷湾观测站附近南极每年春天总臭氧的浓度减少了30，引起全球人们的震惊。科学家曾经明确，氯和溴是平流层催化臭氧破坏的根本缘由。溴是哈龙Halon，一种卤代烷的化学品，主要用于灭火剂遭到辐射后释放出的。氟利昂和哈龙是如何进入平流层的？首先进入对流层混合均匀，在热带地域被大气环流带入到平流层，然后风将其从低纬度地域保送到高纬度地域。在平流层内，氯和溴经过催化作用引起臭氧的耗费。 Cl + O3 ClO + O2 ClO + O Cl + O2一个氯原子自在基可以破坏104105个臭氧分子。臭氧原子自在基是氯原子自在基破坏作用的3060倍。三、臭氧层破坏的后果1、对人体安康的影响紫外线UV-B的添加对

11、人类安康有严重的影响。损伤角膜和晶体，引起白内障、晶体变形。据估计平流层臭氧浓度减少1，全球白内障的发病率将添加0.60.8%，全世界由于白内障而引起失明的人数每年将添加1000015000人；假设不对紫外线的添加采取措施，从如今到2075年，UV-B辐射的添加将导致大约1800万例白内障病人的发生。UV-B的添加，还能够导致皮肤病癌的发生。长期暴露于UV-B的辐射能够导致人体免疫才干的降低，传染性疾病的发生会添加。真空紫光UV 10-200nm;短波紫外UV-C 200-290nm;中波紫外UV-B 290-320nm;长波紫外UV-A 320-400nm; 可见光400-760nm2、对陆

12、生植物的影响 形状、功能、质量都能够遭到影响。蛋白质和DNA的构造能够发生变化，导致遗传变异3、对水生生态系统的影响 30的动物食物蛋白来自于海洋的浮游生物。研讨发现南极地域UV-B辐射及其穿透水体的量的添加与浮游生物减少有关。而浮游生物的减少导致了海洋鱼虾贝等消费力的降低。4、对生物化学循环的影响 植物的初级消费力会降低，枯枝落叶的分解速度加速。影响微生物种群、功能5、对资料的影响 UV-B的添加加速建筑、喷涂、包装及电线电缆，尤其是高分子资料的降解和老化蜕变。特别是在热带和阳光充足的地域。6、对对流层大气组成及其空气质量的影响 平流层臭氧的减少的一个直接结果是使到达底层大气的UV-B添加。

13、由于能量很高，将导致对流层大气化学更加活泼。例如H2O2和OH等自在基的浓度添加、城市地域的臭氧超标；大气氧化才干的添加会导致一些气体成分含量成比例的降低。 许多影响还不清楚，正在研讨。第三节 酸雨一、酸雨的成因上个世纪50年代英国人R. A. Smith最早察看到酸雨，并且提出酸雨这一概念。我国酸雨研讨始于70年代，在北京、上海、南京、重庆和贵阳等城市发现酸性降雨。19851986年在全国范围内布设了189个检测点，对降水数据进展了观测和分析，结果阐明我国降水pH小于5.6的地域主要分布在秦岭淮河以南，小于5.0的地域主要在西南、华南以及东南沿海一带。降水的成分：有机物、无机盐、光化学反响物

14、、颗粒物等。天然降水本身是酸性的，由于溶解了二氧化碳。根据二氧化碳的溶解度及其在水中的酸碱平衡过程常数，可以计算出二氧化碳溶解到达平衡形状时水的pH值为5.6。所以普通将pH5.6做为判别水能否被酸碱污染或者降水能否酸化的一个背景值。工业排放的SO2和大气中的NOx是产酸的主要化合物。假设酸性不能被雨水中的碱性离子所平衡，就呈现酸性，降到地面就是酸雨。假设一个大型的发电厂一天熄灭10000吨煤，假设煤的含硫量为3%，那么每天将排除900吨SO2 ，可以大约构成1500吨硫酸！NH3对酸雨的构成很重要。2004年国家规定原煤含硫量超越1.2%的不准进入市区，超越2.1%的制止开采运用。二、酸雨的

15、危害1 水体酸化2 土壤酸化3 影响生物4 影响建筑物寿命5 腐蚀文物故迹第四节 生物多样性锐减一、生物多样性和生物资源的特性一多样性生物多样性是指地球上 一切生物动物、植物和微生物及其所构成的综合体。生物多样性通常包括三个层次： 1、生态系统多样性：生物群落和生境类型的多样性。 2、物种多样性：动物、植物和微生物物种的丰富性。 3、遗传多样性：生物物种的个体内以及物种之间的基因多样性。二生物资源及其特性生物资源是指对人类具有直接、间接和潜在用途的生物多样性组分，包括生物的遗传资源、物种资源、生态系统的效力功能资源等生物资源是可再生的资源。生物资源尤其是生态系统的效力功能资源是一种公共资源，具

16、有很强的自然属性，不具有市场贸易属性和交换的经济价值。三生物多样性减少的趋势生物多样性锐减是全球普遍关注的艰苦生态问题。从恐龙灭绝以来地球上生物多样性损失的速度比历史上任何时候都快，鸟类和哺乳动物如今的灭绝速度是未干扰的自然界的1001000倍。在16001950年，知的鸟类和哺乳动物的灭绝速度添加勒4倍。自1600年以来，大约有113种鸟类和83种哺乳动物曾经消逝。在18501950年，鸟类和哺乳动物的灭绝速度平均每年1种。二、生物多样性减少的缘由1、森林砍伐、火烧、农垦；草地过牧或者开垦，生境破坏；2、高强度捕猎、捕捞、采集过渡，使野生生物资源更新的速度不及利用的速度；3、土壤、水和大气污

17、染；4、外来物种的引入；5、旅游等过度，使生态系统受损；6、施用农药；7、工程影响；8、全球变暖使物种难以顺应。三、生物多样性减少的后果影响生态系统的稳定；丧失生态系统的效力功能；基因资源匮乏；影响农业消费例如昆虫、害虫的天敌减少；医药资源减少；第五节 海洋污染一、海洋污染物依其来源、性质和毒性，可分为以下几类：石油及其产品见海洋石油污染。金属和酸、碱。包括铬、锰、铁、铜、锌、银、镉 、锑 、汞 、铅等金属，磷、砷等非金属，以及酸和碱等。它们直接危害海洋生物的生存和影响其利用价值。农药。主要由径流带入海洋。对海洋生物有危害。放射性物质。主要来自核爆炸、核工业或核舰艇的排污。有机废液和生活污水。

18、由径流带入海洋。极严重的可构成赤潮。热污染和固体废物。主要包括工业冷却水和工程残土、渣滓及疏浚泥等。前者入海后能提高部分海区的水温，使溶解氧的含量降低 ，影响生物的新陈代谢，甚至使生物群落发生改动；后者可破坏海滨环境和海洋生物的栖息环境。二、污染的危害和后果海洋污染的特点是，污染源多、继续性强，分散范围广，难以控制。海洋污染呵斥的海水浑浊严重影响海洋植物浮游植物和海藻的光协作用，从而影响海域的消费力，对鱼类也有危害。重金属和有毒有机化合物等有毒物质在海域中累积，并经过海洋生物的富集作用，对海洋动物和以此为食的其他动物呵斥毒害。石油污染在海洋外表构成面积宽广的油膜，阻止空气中的氧气向海水中溶解，

19、同时石油的分解也耗费水中的溶解氧，呵斥海水缺氧，对海洋生物产生危害，并祸及海鸟和人类。由于好氧有机物污染引起的赤潮海水富营养化的结果，呵斥海水缺氧，导致海洋生物死亡。海洋污染还会破坏海滨旅游资源。因此，海洋污染曾经引起国际社会越来越多的注重。 三、防止海洋污染的措施主要有：海洋开发与环境维护协调开展，立足于对污染源的治理；对海洋环境深化开展科学研讨；健全环境维护法制，加强监测监视和管理；建立海上消除污染的组织；宣传教育；加强国际协作，共同维护海洋环境。第六节 生态环境破坏一、植被破坏一森林森林是陆地生态系统的中心，在涵养水源、坚持水土、调理气候、繁衍物种、动物栖息等方面有着不可替代的作用。森林

20、同时为人类提供了林木资源，支撑着林业工业。森林曾经覆盖世界陆地面积的45，总面积为60108 hm2，19世纪初期曾经减少到55108 hm2 ，1985年减少为41.47108 hm2 。全球每年平均损失森林面hm2 。到目前(1996年)，全世界森林面积曾经减少了1/3，总面积为30108 hm2 。至2000年，全球损失了2.2108 hm2 热带森林。森林被破坏的缘由： 1. 木材消费； 2. 薪柴； 3. 变为农田或牧场。森林破坏的后果： 1. 半荒漠或者荒漠化； 2. 气候变化降雨量减少、CO2排放; 3. 自然灾祸频繁； 4. 生物多样性减少。(二草地退

21、化全世界草原的总面积约31.6108 hm2 ，占陆地面积的24；疏林总面积为13.7108 hm2 ，占陆地总面积的10.4%; 灌木林、冻土地域、荒漠地域可供进展季节性放牧或在多雨年用于放牧的土地，总面积为43.8108 hm2 ，其中一半可用做牧场，折合21.9108 hm2 ，占陆地面积的16.6%。这三类草地总计为67108 hm2 ，占陆地面积的51。草地是放牧家畜和野生动物的栖息场所。草地退化的表现是： 1. 草群稀疏低矮、产草量降低、草量变劣； 2. 覆盖度降低、土壤侵蚀、荒漠化； 3. 面积减少；4. 生物多样性减少。草地退化的缘由： 1. 过渡放牧；2. 开垦转变为农地；

22、3. 过渡樵采、采挖药材；4. 鼠害；5. 气候变化。二、土地荒漠化土地荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半潮湿地域，由于气候变化和人类活动等各种要素所呵斥的土地退化。土地土壤退化：在自然及人为要素影响下土地环境恶化、植被退化、消费力降低的过程。土地退化的方式或者退化的详细缘由有水土流失、风蚀、盐渍化、污染、过渡利用或者利用不当等。土地荒漠化是土地退化的详细表现方式之一。荒漠化的特征首先是植被的退化覆盖度和生物量的降低、地表物质的流失、消费力的降低。全球干旱陆地不包括及其干旱的沙漠，大约有36亿hm2或者70的面积发生了土地荒漠化。土地荒漠化的缘由大致有四类： 1. 风力作用下的风蚀；2. 流水作

23、用下的风蚀； 3. 土壤的盐渍化；4. 工矿开发对地表覆盖的破坏。土地荒漠化是目前世界最严重的环境与社会经济问题。全球荒漠化面积1984年为34.75hm2，1991年添加为35.92亿hm2，约占全世界陆地面积的1/4,曾经影响到了全世界1/6的人口，100多个国家和地域。世界荒漠化概略土地类型面积（万hm2)占旱地的比例(%)1退化的灌溉农地430.82 荒废的依赖降雨农地2164.13 荒废的放牧地（土地和植被退化）75714.64退化的放牧地（植被退化地）257650.05退化的旱地（1+2+3+4)359269.56 尚未退化的旱地158030.07 （除极干旱的荒漠外的）旱地总面积5172100非洲有世界上面积最大的旱地，大约20亿hm2，占非洲土地总面积的65%。非洲36个国家经常经常遭到不同程度的干旱影响。根据结合国环境规划署的调查，在撒哈拉南侧每年有150万hm2的土地变成荒漠。亚太地域是荒漠化比较突出的一个地域，蒙受荒漠化影响最严重的国家依次是中国、阿富汗、