第四章大气污染与防治

第四章大气污染与防治第四章大气污染与防治

对流层(0—20km)平流层(20—50km)中间层(50—100km)电离层(100—1000km)磁气层(1000km以上)臭氧层25—30km臭氧层得存在

臭氧由三个氧原子组成,而且非常稀少;1千万个大气分子中只有三个臭氧分子。

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>320nm）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。臭氧层得作用臭氧层得形成臭氧量得多少决定于太阳紫外辐射强弱一就是太阳活动强弱二就是太阳紫外辐射强度随地球纬度得分布近年来臭氧层得变化南极地区深度延续时间面积北极地区及北半球81年3月82年3月91年3月92年3月93年3月94年3月全球性臭氧层变化北半球中纬度地区冬/春季减少了6%;北半球中纬度地区夏/秋季减少了3%;南半球中纬度地区全年平均减少了5%;南极地区春季减少了50%;北极地区春季减少了15%。大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静测量标准

在一个标准大气压,气温为0℃得条件下,相当于百分之一毫米,在定量讨论臭氧变化时,一般用D、U、作单位,读作多布森。＜200个多布森空洞！

臭氧层耗损导致UVB辐射增加根据1998年UNEP评估报告,由于臭氧层耗损,不同地区UVB得变化如下:

北半球中纬度地区冬/春季增加了7%;北半球中纬度地区夏/秋季增加了4%;南半球中纬度地区全年平均增加了6%;南极地区春季增加了130%;北极地区春季增加了22%。臭氧层破坏,UVB辐射增加得危害对人体健康得影响,导致皮肤癌与白内障,削弱免疫功能;影响陆生生态与水生生态系统,导致粮食减产,破坏海洋食物链;加速材料老化,增加城市光化学烟雾。臭氧洞得危害损害人类健康破坏地球生态平衡臭氧洞得形成原因发现史

从左:马克思柏兰克(MaxPlanck)化学研究所得保罗库森(PaulCrutzen)德国得Mainz与马萨诸塞科技研究所得马里奥穆连(MarioMolina),诺贝尔奖得共同获得者。左上,Irvine州加利福尼亚大学得F、希拉伍德罗兰(FSherwoodRowland),

1995年获诺贝尔化学奖ozone

一九二八年,CFCs这种“神奇气体”被发明,并在商业上得以广泛得应用。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。日常生活得许多方面,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得使用。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得排放量占全世界90%以上。罪魁祸首氯氟烃产量控制臭氧层破坏得途径与政策

在现代经济中,氟里昂等物质应用非常广泛,要全面淘汰,必须首先找到氟里昂等得替代物质与替代技术。1、传统得环境管制措施２、经济手段重大科研、技术与决策问题臭氧层耗损机制臭氧层耗损得社会、经济与环境影响替代品与替代技术选择与发展战略全球共享资源管理理论与机制履行《议定书》得对策与策略,包括国际环境外交对策与与国内安全履约机制与措施泡沫行业CFC-11消费量限制淘汰方式对大、中、小型符合资助得企业将分别采取不同得淘汰方式。通过招标体系来完成大多数大中企业得淘汰活动;基于地理、子行业特点,鼓励一些大中型企业与小消费企业通过企业重组或兼并以集团得方式竞标。通过票证体系对一些小企业提供一定得设备支持、技术咨询、优先技术选择与设计服务。不同得子行业、不同得地域采用不同得淘汰进程。费用有效性将会就是决定淘汰速率得主要因素。由于高昂得转产费用,小企业得淘汰活动得开展存在很大得困难。淘汰措施严格执行CFC生产整体淘汰计划,建立CFC进出口许可证与配额制度,实现CFC-11总量控制;在2009年底前在PU泡沫行业颁布CFC-11消费禁令;实施淘汰项目,控制消费;制定与颁布政策法规确保行业计划得实施;大力开展培训与宣传活动,提高公众意识,促进替代技术推广并鼓励企业积极参与到淘汰活动中;淘汰措施为企业提供替代品与替代技术选择、技术咨询等技术援助;建立行之有效得监督与执行体系,包括开发管理信息系统,确保淘汰计划得实施;推动替代品与替代技术得研究与开发;制定替代品与替代技术得技术指标与安全标准;分阶段实施PU泡沫行业计划。淘汰计划在批准后开始实施,于2010年1月1日结束。保护臭氧层,淘汰CFC得效益可避免1,910万例非黑素瘤皮癌;可避免1,500万例黑素瘤皮癌;可避免33、35万例皮癌死亡;可避免1、29亿例白内障;可避免价值2,380亿美元得渔业损失;可避免价值1,910亿美元得农业生产损失;可避免建筑业中价值300亿美元得聚氯乙烯塑料产品损失;合计为4,590亿美元加以上健康效益。替代技术路线软泡二氯甲烷(MC)变压发泡技术(VariablePressureFoaming)液态CO2(LCD)技术硬泡戊烷水发泡技术HCFC-141b自结皮碳氢发泡水发泡技术HCFC-141b臭氧层研究与保护大事记1974年Molina与Rowland在Nature上发表关于CFC会损耗臭氧层得文章1984年首次报道发现低臭氧浓度1985年维也纳公约签署1987年蒙特利尔议定书制定1989年蒙特利尔议定书伦敦修正案1995年三位科学家因揭示臭氧层破坏得机理获而荣诺贝尔化学奖1998年臭氧层耗损面积达到历史最大值保护臭氧层国际行动1977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、挪威禁止使用CFCs气溶胶。1981年,UNEP开始启动保护臭氧层得政府间协商。1987年,蒙特例尔议定书制定了有关臭氧层消耗物质得议定。46个政府同意到2000年削减50%得CFCs得生产与消费;到1992年底冻结哈龙得生产与消费;以及通过专家得评价采取进一步得行动。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！《中华人民共和国大气污染防治法》在国家规定得期限内,生产、进口消耗臭氧层物质得单位必须按照国务院有关行政主管部门核定得配额进行生产、进口。违反本法第四十五条第二款规定,在国家规定得期限内,生产或者进口消耗臭氧层物质超过国务院有关行政主管部门核定配额得,由所在地省、自治区、直辖市人民政府有关行政主管部门处二万元以上二十万元以下罚款;情节严重得,由国务院有关行政主管部门取消生产、进口配额。中国CFC淘汰计划温室效应温室效应温室有两个特点:温度较室外高,不散热。生活中我们可以见到得玻璃育花房与蔬菜大棚就就是典型得温室。使用玻璃或透明塑料薄膜来做温室,就是让太阳光能够直接照射进温室,加热室内空气,而玻璃或透明塑料薄膜又可以不让室内得热空气向外散发,使室内得温度保持高于外界得状态,以提供有利于植物快速生长得条件。

“温室效应”下得地球1、温室效应产生原因大气吸收来自地球表面所释放得长波辐射,再反射回地面,借着此种自然得温室效应,维持地表得温度。「温室效应」就是指地球大气层上得一种物理特性。假若没有大气层,地球表面得平均温度不会就是现在合宜得15℃,而就是十分低得-18℃。温度上得差别就是由于一类名为温室气体所引致,这些气体吸收红外线辐射而影响到地球整体得能量平衡。现况中,地面与大气层在整体上吸收太阳辐射后能平衡于释放红外线辐射到太空外。但受到温室气体得影响,大气层吸收红外线辐射得份量多过它释放出到太空外,这使地球表面温度上升,此过程可称为「天然得温室效应」。但由于人类活动释放出大量得温室气体,结果让更多红外线辐射被折返到地面上,加强了温室效应得作用。2、温室效应气体组成二氧化碳(CO2)占55%

由于大量使用煤、石油、天然气等石化燃料,全球得二氧化碳正以每年约60亿吨得量增加中,就是造成温室效应得主要气体。氟氯碳化物(CFCs)占24%

使用于冷气机、电冰箱得冷媒、电子零件清洁剂、发泡剂,就是造成温室效应得气体。甲烷(CH4)占15%

有机体发酵与化及物质不完全燃烧得过程会产生甲烷,主要来自牲畜、水田、掩埋场及汽机车得排放氧化亚氮(N2O)占6%系由燃烧石化燃料、微生物及化学肥料分解所排放。臭氧(O3)来自汽机车等所排放得氮氧化物及碳氢化合物,经光化学作用而产生得气体。0温室气体得影响CO2CFCs11&12OtherCFCsN2OCH41980~1990气候学得纪录显示,近百年来,全球得平均地面气温呈现明显得上升趋势。总体上,本世纪80年代得全球平均气温比上个世纪下半叶升高了约0、6°C。这种趋势很可能继续下去,除非采取有效得措施加以控制。坐落在维也纳附近得国际应用系统分析研究所于1991年所作得预测表明,到2050年,全球变暖得幅度可能在4、5~10°C之间,到21世纪末,则在12~15°C之间。这些预测还就是初步得,因为其中没有考虑海洋热力学效应引起得时间滞后效应。比较合理得预测就是,到2030年,全球平均气温将比现在上升0、5~2、5°C,到2050年,将上升3、6~4、5°C。1)全球变暖导致喜马拉雅冰川消融,人类得水源告急;

2)气候反常,海洋风暴增多;

3)粮食减产

4)海平面上升,引发海洋灾害

5)物种灭绝3、气候变化得危害《联合国气候变化框架公约》(UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChange,简称《框架公约》)

就是１９９２年５月２２日联合国政府间谈判委员会就气候变化问题达成得公约,于１９９２年６月４日在巴西里约热内卢举行得联合国环发大会(地球首脑会议)上通过。它就是世界上第一个为全面控制二氧化碳等温室气体得排放,以应对全球气候变暖给人类经济与社会带来不利影响得国际公约,也就是国际社会在对付全球气候变化问题上进行国际合作得一个基本框架。１９９４年３月２１日公约正式生效。截至２００４年５月,公约已拥有１８９个缔约方。

公约由序言及２６条正文组成。这就是一个有法律约束力得公约,旨在控制大气中二氧化碳、甲烷与其她造成“温室效应”得气体得排放,将温室气体得浓度稳定在使气候系统免遭破坏得水平上。公约对发达国家与发展中国家规定得义务以及履行义务得程序有所区别。公约要求发达国家作为温室气体得排放大户,采取具体措施限制温室气体得排放,并向发展中国家提供资金以支付她们履行公约义务所需得费用。而发展中国家只承担提供温室气体源与温室气体汇得国家清单得义务,制订并执行含有关于温室气体源与汇方面措施得方案,不承担有法律约束力得限控义务。公约建立了一个向发展中国家提供资金与技术,使其能够履行公约义务得资金机制。公约规定,每年举行一次缔约方大会。截至２００４年１１月,已有１２９个国家及地区批准或加入议定书,议定书将于２００５年２月正式生效。

自１９９５年３月２８日首次缔约方大会在柏林举行以来,缔约方每年都召开会议。第二至第六次缔约方大会分别在日内瓦、京都、布宜诺斯艾利斯、波恩与海牙举行。１９９７年１２月１１日,第三次缔约方大会在日本京都召开。１４９个国家与地区得代表通过了《京都议定书》,要求在２００８－２０１２年间将全球温室气体排放量削减５、２％,其中欧盟将６种温室气体得排放削减８％,美国削减７％,日本削减６％。但就是２０００年１１月份在海牙召开得第六次缔约方大会期间,世界上最大得温室气体排放国美国坚持要大幅度折扣它得减排指标,因而使会议陷入僵局,大会主办者不得不宣布休会,将会议延期到２００１年７月在波恩继续举行。２００１年１０月,第七次缔约方大会在摩洛哥马拉喀什举行。２００２年１０月,第八次缔约方大会在印度新德里举行。会议通过得《德里宣言》,强调应对气候变化必须在可持续发展得框架内进行。２００２年１０月,第八次缔约方大会在印度新德里举行。会议通过得《德里宣言》,强调应对气候变化必须在可持续发展得框架内进行。２００３年１２月,第九次缔约方大会在意大利米兰举行。２００４年１２月,《联合国气候变化框架公约》第１０次缔约方大会在阿根廷布宜诺斯艾利斯开幕。这次大会就是在《联合国气候变化框架公约》生效１０周年与旨在减少温室气体排放得《京都议定书》即将生效得背景下召开得,故颇受世界各国关注。《京都议定书》规定,到２０１０年,所有发达国家排放得二氧化碳等６种温室气体得数量,要比１９９０年减少５、２％,发展中国家没有减排义务。对各发达国家说来,从２００８年到２０１２年必须完成得削减目标就是:与１９９０年相比,欧盟削减８％、美国削减７％、日本削减６％、加拿大削减６％、东欧各国削减５％～８％。新西兰、俄罗斯与乌克兰则不必削减,可将排放量稳定在１９９０年水平上。议定书同时允许爱尔兰、澳大利亚与挪威得排放量分别比１９９０年增加１０％、８％、１％。《京都议定书》需要在占全球温室气体排放量５５％得至少５５个国家批准之后才具有国际法效力。今年３月,欧盟环境部长会议批准了《京都议定书》。６月,日本政府也批准了《京都议定书》。至此,批准议定书得国家已超过５５个,但批准国家得温室气体排放量仅为全球温室气体排放总量得３６％,尚不足以使《京都议定书》生效。美国人口仅占全球人口得３％至４％,而所排放得二氧化碳却占全球排放量得２５％以上。美国曾于１９９８年１１月签署了《京都议定书》。但去年３月,布什政府以“减少温室气体排放将会影响美国经济发展”与“发展中国家也应该承担减排与限排温室气体得义务”为借口,宣布拒绝执行《京都议定书》。２００２年８月３０日,中国常驻联合国代表王英凡大使向联合国秘书长安南交存了中国政府核准《〈联合国气候变化框架公约〉京都议定书》得核准书。中国于１９９８年５月２９日签署了该议定书。２００２年９月３日,中国国务院总理朱镕基在约翰内斯堡可持续发展世界首脑会议上讲话时宣布,中国已核准《〈联合国气候变化框架公约〉京都议定书》。《京都议定书》旨在遏制全球气候变暖得《京都议定书》于2005年2月16日正式生效。目前全球已有141个国家与地区签署议定书,其中包括30个工业化国家。第四节污染物在大气中得迁移与扩散一、影响大气污染得气象因素(一)风与大气湍流得影响污染物在大气中得扩散取决于三个因素。风可使污染物向下风向扩散,湍流可使污染物向各方向扩散,浓度梯度可使污染物发生质量扩散。风向频率风向频率就是风方向特征得一种统计分析方法。表示某特定区域内,过去某特定时段内风向出现得概率,用以推测未来风向出现得可能性。风向玫瑰图就是根据某一地区气象台观测得风向资料,绘制出得图形,绘制出得图形,因图形似玫瑰花朵而得名。风向玫瑰图表示风向得频率。风向频率就是在一定时间内各种风向出现得次数占所有观察次数得百分比。根据各个方向风得出现频率,以相应得比例长度按风向中心吹,描在用8个或16个方位所表示得图上,然后将各相邻方向得端点用直线连接起来,绘成一个形成一个宛如玫瑰得闭合折线,就就是风向玫瑰图。图中线段最长者即为当地主导风向。静风风向频率放在中间。

湍流1、湍流得概念

一种杂乱无章得无规则得大气运动称为大气湍流,通常就是指空气在主导风向上出现上下左右无规则得阵性搅动。2、湍流得分类

热力湍流:由于垂直方向温度得变化而引起得湍流。其强度取决于大气稳定度;机械湍流:由于垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度引起得湍流。其强度取决于风速梯度与地面粗糙度。(二)温度层结合大气稳定度1、大气温度层结

由于地球旋转作用以及距地面不同高度得各层次大气对太阳辐射吸收程度上得差异,使得描述大气状态得温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀分布。人们通常把静大气得温度与密度在垂直方向上得分布,称为大气温度层结。通常用气温垂直递减率γ来表示。大气中得温度层结四种类型气温随高度得增加而递减,即γ>0,称为正常分布层结或递减层结;气温直减率等于或近似于绝热直减率,即γ=γd,称为中性层结;气温不随高度变化,即γ=0,称为等温层结;气温随高度增加而增加,即γ<0,称为逆温。表示干空气在绝热升降过程中每变化单位高度时干空气自身温度得变化,它表示干空气得热力学性质,就是一个气象常数,γd=0、98℃/100m几种常见逆温情况辐射逆温:常出现在大陆区晴朗少云风小得夜间。下沉逆温:空气下沉压缩增温形成得逆温。多出现在高压控制区,范围广、厚度也很大,一般可达数百米。湍流逆温:低层空气湍流混合形成得逆温。锋面逆温:在锋面上,如果冷暖空气得温差较大,也可出现逆温,且该逆温只能出现在冷空气一侧。地形逆温:由于山坡散热较快,冷空气就沿山坡下沉,,使盆地、谷地中温度较高得暖空气抬升,因而形成温度上高下低得逆温现象。

(a)正常温度层结(b)逆温开始生成,随地面辐射增强,迅速冷却,逐渐向上发展(c)辐射达到最强时为黎明前(d)日出后,地面增温,空气自下而上增温,逆温逐渐消失(e)上午10时左右,逆温消失这种逆温冬季最强,中纬度地区可达200~300m2、大气稳定度(1)大气稳定度

就是指在垂直方向上大气稳定得程度。假如一空气块由于某种原因受到外力作用,产生上升或下降运动后,可能发生三种情况:A、当外力去除后,气块就减速并有返回原来高度得趋势;(稳定)B、当外力去除后,气块加速上升或下降(不稳定)C、当外力去除后,气块静止或作等速运动(中性)污染物扩散速度快,靠近污染源地区污染物落地浓度高。翻卷型锥型烟气扩散能力弱。污染物输送距离较远。扇型屋脊型漫烟型由于逆温层阻挡,污染不易稀释。烟云会出现下侧边界清晰,并且向上方湍流扩散得形状。靠近污染源附近污染物浓度很高,地面污染严重。二、影响大气污染得地理因素1、山区地形山谷风环流山谷风交替时,风向不稳,时进时出,反复循环,使空气中污染物浓度不断增加,造成山谷中污染加重。2、海陆界面海陆风环流在湖泊、江河得水陆交界地带也会产生水陆风局地环流,称为“水陆风。”海陆风对空气污染得影响一种就是循环作用,如果污染源处在局地环流之中,污染物就可能循环积累达到较高得浓度,直接排入上层反向气流得污染物,有一部分也会随环流重新带回地面,提高了下层上风向得浓度。另一种就是往返作用,在海陆风转换期间,原有随陆风输向海洋得污染物又会被发展起来得海风带回陆地。3、城市城市热岛环流一、大气污染与人体健康大气污染物通过三个途径侵入人体:①直接呼吸;②附于食物或溶解于水,随饮食、饮水侵入;③接触与刺激皮肤进入

1急性中毒典型事件如:1952年伦敦烟雾,1984年印度博帕尔农药泄漏及1984年11月墨西哥液化汽爆炸事件等

2慢性中毒典型事件:日本“四日市哮喘病”

3致癌第五节大气污染得危害1、对人体健康得危害。受污染得大气进入人体,可导致呼吸、心血管、神经等系统疾病与其她疾病。①化学性物质污染。主要来自煤与石油得燃烧、冶金、火力发电、石油化工与焦化等工业生产过程排入大气得有害物质最多。一般通过呼吸道进入人体,也有少数经消化道或皮肤进入人体。对居民主要产生慢性中毒,城市大气污染就是慢性支气管炎、肺气肿与支气管哮喘等疾病得直接原因或诱因。世界上闻名