温室气体臭氧空洞

第12章大气污染和全球气候教学内容:§1温室气体与全球气候变化§2臭氧层破坏问题§3致酸前体物与酸雨第12章大气污染和全球气候1．教学要求要求了解全球气候和全球污染，理解和掌握全球气候变化、臭氧层破坏和酸雨污染问题。2、教学重点本章重点介绍臭氧层破坏问题，致酸前体物与酸雨3、教学难点臭氧层破坏问题§1温室气体与全球气候变化一、全球气候变化问题1.温室效应：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二、影响气候变化的大气成分主要指：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§1温室气体与全球气候变化全球气候变化问题大气中CO2含量1750年以前280ppm目前360ppm预计21世纪中叶540～970ppm气温20世纪增加了0.60.2oC海平面20世纪上升了10～20cm全球气候变化问题近代南北半球及全球平均温度的变化温室效应（GreenhouseEffect）机理温室效应机理全球能量平衡示意图。图中给出了基于地球表面区域的平均能量（单位W/m2）流动。大约有49％的入射太阳辐射被地表直接吸收，但是温室气体效应增加了流向地表的能量。（资料来源：IPCC,1996a）温室效应机理温室具有与大气类似的对入射太阳辐射和射出热辐射的作用人类活动的影响

CO2

CH4

N2O

CFC-11

HCFC-22

CF4

工业化前的浓度

~280ppmv

~700ppbv

~275ppbv

0

0

0

1994年的浓度

358ppmv

1720ppbv

312ppbv

268pptv

110pptv

72pptv

最近的浓度变化率

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)

大气寿命中的（年）b

50~200c

12

120

50

12

50000

appmv＝每百万体积中的份额；ppbv＝每十亿体积中的份额；pptv＝每万亿体积中的份额。

b

初始质量以指数形式衰减到其初始值的1/e＝0.368所需的时间。

c

对于CO2，不能确定其唯一的大气寿命。因为不同的汇，其吸收速率不同。

资料来源：IPCC，1996。

1850年以来大气中温室气体浓度的增加

人类活动的影响大气中CO2、CH4、N2O和CFCs的浓度变化趋势。在过去的一个世纪里，人类活动导致所有温室气体的浓度迅速增加。（资料来源：IPCC,1990）人类活动的影响人类活动的影响温室气体年排放量/Mt·a-1全世界美国二氧化碳（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主要温室气体的年排放量人类活动的影响人类活动的影响1997年10个CO2排放量最大的国家的总年排放量（a）和各国人均年排放量（b）（资料来源：Marlandetal.,1999）人类担活动大的影慨响以单位GDP（$）的总能量消耗表示的各国的能源强度。所有数据均为1998年的，GDP以1990的US$表示。（资料来源：USDOE,2000）

人类肌活动烟的影坊响某些国家初级能量供应的碳强度。表明了过去几十年，单位能量的碳排放下降速率。（资料来源：PCAST，1997）

人类盟活动董的影查响CO2em恰is嗽si积on骆b电y催en浅er甚gy蛇t始yp立e捎in旦C袖hi粱na蛋,百19渗96气候录变化俱的影史响雪盖掏和冰敲川面般积减怎少雪盖20世纪60年代蜘以来阀减望少10％冰川20世纪50年代夺以来坊减若少10五%～15％海平驳面上难升过去10辅0年10～20煤cm19齿90～21院00慰8～9c显m气候屈变化搞的影夸响降水朱格局兔变化中高水纬降盘雨量个增大北半荒球亚匙热带陡降雨郑量下禽降，南半片球增厕加气候估灾害过多柜降水腐、大席范围互干旱星、持锡续高区温影响全人体犁健康影响亚农业色生产允和生免态系碌统气候辞变化箱的影省响与1982-1983年厄尔尼诺时间相关的旱涝分布区影响腐气候距变化节的大孙气成壳分CO2地球上的碳库：生物圈，海洋和大气，以及各碳库之间的二氧化碳年交换（Gt）CO2CH4气溶雷胶各成堵分的栋贡献1980到1990年期间人为源排放的温室气体对大气中波长8～12μm光线的透射率的影响。对流层臭氧可能也起到一定的作用，但程度难以确定。各成凤分的板贡献预计锅到20造30年全芳球气弊温大狸约平认均升伐高3°C应对拣措施贸与策帮略1.控制借温室装气体胞的排孙放改变弯能源旁结构提高诊能源火转换钉效率提高乞能源会使用白效率减少访森林也植被含的破学坏控制弊水田阳和垃葛圾填样埋场抓的甲樱烷排围放应对倡措施雅与策涂略不同赞燃料打燃烧专单位GJ的CO2排放替量不同燃料燃烧单位GJ的CO2排放量9574645700102030405060708090100煤油液化气天然气生物质CO2排放量/(kg/GJ)应对锁措施帝与策帐略2.增加御温室证气体当的吸果收植树赵造林采用左固碳陈技术CO2分离叔、回予收，渔注入软深海为或地轮下化学冒、物湿理、窝生物岗方法表固定适应瞒气候秆变化培养脉新农铸作物照品种花，调粱整产册业结旋构等国际掘行动19爱92年，弊联合胖国环终境与旬发展漂大会《气候爱变化叼框架冷公约》20世纪90年代溉末，克发达疼国家渠温室弹气体还年排佩放量芬控制渣在19修90年水识平19丢97年，《京都票议定蒜书》明确减各发踏达国船家削避减温察室气陪体排睡放的躁比例国际臂行动《京都议定书》规定的温室气体排放限值§2臭氧呆层破功坏问愿题臭氧罗层主兄要特凶征离地固面20～30驻km的平宜流层糟中占当余地空饶气含盲量的1/推105厚度狗单位DU（Do堵bs序on完u臂ni董t）－27曲3K，1a药tm下，10-3cm厚的O3层称为殃一个DU1D该U＝10-3at膊mcm＝2.招69昆×1餐016mo透le绵cu费le仿s§2臭氧长层破湿坏问岂题1.臭氧微层变录化与吃臭氧瞒洞臭氧捏层的醒作用销：平疼流层恨中的半臭氧怪：吸舰收紫格外线对流京层中玩的臭坟氧：合为温灶室气旦体臭氧蓄洞：-出现艺时间岛－每芬年9月－11月表现够：臭氧扎层出哄现浓馒度减夸少区插域，榨对紫钩外线壶的抵板挡功尼能削册弱；发生委地区邀：19耀84南极自上空东首次19竹89北极泄上空依首趟次其它由地区符也有尿类似撑情况俗出现二、臭氧笔层破掀坏的烘原因人类正过多骡使用加氟氯差烃（CF重CS）影响辟臭氧帝层物忠质的办来源影响偿臭氧侧浓度豪的物孟理化俘学过且程臭氧键层的晋分布大气的两个最低层，对流层和平流层的温度曲线。大部分大气质量都集中在对流层，但是臭氧却主要集中在平流层

臭氧牢层的刷分布大气中臭氧浓度分布（单位1012个分子/cm3）臭氧权层的纹作用大气对紫外线辐射的吸收

臭氧骨层的门作用臭氧辨层破讯坏现揪象1955－1995每年十月份南极臭氧浓度（单位：DU）。数据点包括了基于地面和卫星的观测。在这一时期内总臭氧浓度下降了50％。（资料来源：NASA,2000）平流食层臭枯氧形胳成和唉破坏梦机理纯氧荣理论晚（Ch怠ap漫ma群n捷Me温ch蓬an方is闸m）臭氧掀吸收异紫外数线的辣反应平流自层臭暑氧形凑成和股破坏融机理催化禽清除失理论20世纪70年代绒建立活性错催化劫物质嘱的链颤式反奖应Y—活性低物种驼，包吉括奇氢HOx、奇氮NOx、奇太卤XOx三大瓜家族三大挠家族敞的来跟源奇氢HOx大气蜻中H2O与激疑活O原子汪反应奇氮NOx宇宙泪射线粱分解N2飞机厚等人胃类活既动排柜放奇卤XOx人类督活动替产生扁的CF康Cs和含柜溴氟启烷（构哈龙爸，Ha蝴lo耐ns)消耗昂臭氧肠层的内物质么（OD召S）OD攀SsCF旧Cs、哈龙CC绵l4、甲基双氯仿侍（1,解1,省1－三晌氯乙馆烷）根、溴翠甲烷部分压取代猜的氯爪氟烃OD陷Ss的破咬坏能乘力臭氧锡耗减链潜能壮（Oz阅on阻e捏de浑pl冷et驳io捐n汗po映te践nt男ia终l）全球沃变暖乏潜势址（Gl秀ob在al讲w询ar红mi层ng路p着ot橡en调ti沾al箭)OD依Ss的破庸坏能皂力CF尿Cs对臭仅氧层肯的破勒坏作潜用一个Cl自由趴基可誉以消扯耗数询十万趴个O3大气中CF酷Cs分子骄的变惯化图CF映Cs和其铃他消青耗臭践氧化灿合物羽的特锐性南极仆臭氧春空洞南极萝上空堂臭氧担浓度蒜垂直谱分布抵的变稀化南极州臭氧笼空洞极地旦平流酷层云夜在南递极臭仆氧空稿洞的检形成厉过程振中起爸重要蚂作用吸附统并聚测集CF龄Cs及哈椅龙非均蜘相反核应场缘瑞所为什年么北岗极没己有形迹成臭锄氧空脑洞？北极购为海掉洋环瞎境，城较南时极大干陆环智境温陡暖周围固分布梁不规适则大逼陆，仁大气世层较控南极貌不稳科定不易损形成轨极地轻平流惰层云臭氧旧层破捞坏的叔危害臭氧旨含量鹊减少1％，衣地面援紫外镜线增版加2％～3％危害人体婚健康羞－损坏盘人体开的免烧疫系膝统，靠使呼中吸道奸疾病愤增加可破婆坏蛋更白质驱与DN驴A结构码，引幸发皮爬肤癌可使宜眼睛批受损遗，白遥内障固发病甜率增前高陆生俊生态焰系统确－植负物质的量下气降水生毫生态教系统科－水体面附纤近生慢物减姓少城市飞空气光和建香筑材酷料－衣光化纱学烟齐雾，点材料救老化大气银结构扇－辐爽射收捎支变穗化，若气候猛变化臭氧桶层破牲坏的汪控制救策略开发房诚消耗储臭氧遗层物砖质的东替代孝技术无氟盾氯昂梳制冷养设备制定猾淘汰奖消耗臭臭氧卵层物泼质的辅措施环境冻管理闲手段将＋目经济鸽手段国际呼行动19可85年，28个国对家《维也所纳公罩约》19勉87年，46个国可家《关于著消耗煎臭氧丛层物板质的麻蒙特讯利尔伍公约》蒙特利尔议定书及其修订案所包括的损耗臭氧的气体消耗匙臭氧腥物质些的排欺放削忧减消耗旺臭氧擦物质尖的排市放削粥减臭氧挨层的兽恢复§3致酸暂前体律物与印酸雨1.酸雨卫的界各定：指PH值〈5搁.6的降弦水、凯包括雾雨、神雪、倾霜、雄雹、芦雾和礼露等吨各种餐降水修形式制。地理混分布几乎途整个渣欧洲美国消和加够拿大桥东部东亚畏，中怕国南价方地园区§3致酸饭前体逃物与绝酸雨2.酸雨园的起迁因由于奥燃料窑燃烧否和天毫然排净放的SO2和NO策x所造义成的童。3.酸雨么的形苍成1.庸SO2的氧箭化2.No负x的氧潮化20世纪90年代幸末我毁国酸蛙雨区钳域分拘布酸雨爸的危哨害淡水台湖泊