环科概论第三章学习辅导材料之一

《环境科学概论》第三章全球环境问题学习辅导材料之一 内容提要 全球气候变暖 （1）全球气候变暖的机理 地表温度是由地表接受太阳辐射能与从地表向宇宙发出的辐射能之差所决定的。太阳光主要以可见光的形式到达地面，30％被反射掉，剩余的被地表面吸收。被吸收的能量再以红外辐射的形式释放出来，而碳酸气体等微量气体成分会将其中的一部分阻挡住。如果吸收这些红外辐射的成分在大气中增多，阻挡了红外线向外释放，就将使地球变暖。 （2）温室效应 地球的保暖作用来自于地球大气中的一些微量气体，这些微量气体一方面对于大阳的辐射(可见光为主的短波辐射)吸收极少，使其几乎无衰减地通过：另一方面其可强烈吸收地面发射的长波辐射，并同时向宇宙和地面两个方向辐射波长更长的长波辐射，其中向下到达地面的大气逆辐射将一部分热量又返回地面：从而减少了向外层空间的能量净排放，使大气层和地球表面热起来。大气这种对地表热辐射遮挡保温的属性类似温室中玻璃具有的作用，所以被称为温室效应。 （3）温室气体 温室气体：大气中存在的、能吸收红外辐射并对大气有加热效果的所有气体的总称。 温室气体种类：二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂等。 造成温室效应最大的气体是CO2。 （4）主要温室气体及其特征 ①二氧化碳 来源：化石燃料（煤、石油、天然气等）燃烧、交通汽车尾气排放、森林砍伐。 二氧化碳浓度急剧增加的原因： 人类消耗的矿物燃料迅速增加； 大片森林的毁坏一方面使森林吸收的二氧化碳大量减少，另一方面烧毁森林时又释放大量二氧化碳，使大气中二氧化碳含量增多。 ②甲烷： 人为源——包括天然气泄漏、石油煤矿开采及其它生产活动，热带生物质燃烧、反刍动物、城市垃圾处理场、稻田等。 自然源——包括天然沼泽、湿地、河流湖泊、海洋、热带森林、苔原、白蚁等。 ③氧化亚氮 主要发生源是土壤中硝酸盐的脱氮和氨盐的硝化 ④CFCs CFCs 是著名的破坏平流层臭氧的物质，因人类生产和使用这种化学物质，其浓度增加速度很快。 （5）气候变暖的影响 根据大气环流模型的运算结果，到2030年大气中的 CO2 浓度是现在的 2倍，地球平均气温上升1—3(C。 引起海平面上升，从而淹没沿海地区的农田，海水侵入地下水。 频繁出现类似台风和热浪那样的极端气象，同时气候带向极地方向移动，使土壤水分减少。 （6）气候变暖对农业的影响 CO2浓度的增加，将增大农作物的生产能力。 气候带和农业带有向两极方向移动的倾向，这样的移动会对农业和畜牧业造成很大的影响。 气候变暖阻碍了发芽和生长过程的重要阶段，而且使土壤水分减少。 中纬度地区的生产量因夏季干旱将减少10％～30％。 对热带地区农业的影响——降水和土壤水分的减少危害半沙漠地区农作物，由于增加了热应力，会危害热带湿润地区的农作物和家畜 （7）气候变暖对陆地生态系统的影响 其变化速度将超过生态系统构成种群的适应能力，物种和生态系统的适应存在着某种突然进行的可能性，所以生态系统将变得不稳定，存在种群毁灭的可能性。 在二氧化碳增大的大气环境中生物量增加，植被的水利用率将会增加。 热带雨林的减少和荒漠化的进程——加速非洲大陆热带雨林的减少，撒哈拉地区严重的沙漠化现象预计将向热带稀树草原扩大。 生物多样性的减少 （8）气候变暖对鱼业的影响 气候变暖引起海平面上升，预计将使沿岸地区的湿地消失，减少鱼虾类产卵、生长的场所，影响沿岸生态系统。 海平面上升、海水温度上升，伴随降水量和紫外线量的变化，将造成海洋基础生产量的变化，给海洋生态系统以重大的影响。 （9）气候变暖对水资源的影响 气候变化可以改变地区降水量和蒸发的类型。 水资源更加脆弱——气候变暖的综合效果将对河流流域、湖泊水质、滞水层和其它淡水水源带来极其恶劣的影响。 社会经济影响——水供给的减少，将给人类、农业、环境带来很大的压力。 （10）对气候变暖的对策 减少温室气体的排放 改进能源利用技术，提高能源利用效率，节约能源。 以CO2低排放的能源代替高排放量的能源 发展非矿物能源，如水力能、核能、太阳能、地热能、风能 禁止滥伐森林，特别是热带雨林，扩大植树造林面积，提高森林覆盖率。 加强国际合作，达成针对全球气候变化的国际协议 （12）针对全球气候变暖的国际行动——《京都议定书》。 2、酸雨 （1）酸雨的形成 被大气中存在的酸性气体污染,pH值小于5.65的雨叫酸雨； pH值小于5.65的雪叫酸雪； 在高空或高山(如峨眉山)上弥漫的雾,pH值小于5.65时叫酸雾。 （2）酸 雨 区 根据年降水PH值和酸雨率分为五级标准 pH值高于5.65, 酸雨率是 0%-20% , 为非酸雨区; pH值在5.30-5.60之间, 酸雨率是10%-40% , 为轻酸雨区; pH值在5.00-5.30之间, 酸雨率是30%-60%, 为中度酸雨区; pH值在4.70-5.00之间, 酸雨率是50%-80%, 为较重酸雨区; pH值小于4.70, 酸雨率是70%-100%, 为重酸雨区。 （3）我国划分的“两控区”——酸雨控制区和二氧化硫污染控制区 （4）酸性物质的天然排放源 SOx的天然排放源：火山爆发、森林火灾、土壤中某些机体在细菌作用下可分解某些硫化物、海洋雾沫夹带一些硫酸到空中。 NOx天然排放源：闪电、土壤分解 （5）酸性物质SOx，NOx的人工排放源 煤、石油和天然气等化石燃料燃烧 工业过程 交通运输 （6）酸雨的分布（全球三大酸雨区）——北欧酸雨区、北美酸雨区、中国已成为世界第三大酸雨区 我国南方酸雨属于硫酸型的。主要由煤烟型大气污染造成的； 美国和德国降水是硝酸型的，主要由汽车尾气型大气污染造成的。 （7）污染物在大气中被清除的机制有两类：干沉降、湿沉降 干沉降——非降雨时期污染物从空中沉降到地表上（通过重力沉降、与地面碰撞或被地面吸收）。 湿沉降——指颗粒物和气体被云雾或雨滴吸收、附着（通过吸附、扩散、溶解或伴随着有化学反应的发生）。酸性降水就属于湿沉降。 酸沉降临界负荷——不致使敏感的生态系统发生长期危害化学变化的最大酸沉降量称该生态系统的酸沉降的临界负荷。 影响酸沉降临界负荷的主要三个方面因素：降水因素、地表水因素、土壤因素。 酸沉降引起的生态系统的化学变化是指地表水和土壤化学组成的变化，从而造成生态系统的退化（农业减产、森林衰退、鱼虾死亡等等），并且短时间难于恢复。 （8）对酸雨的国际性行动 欧洲—欧洲监测和评价计划(EMEP）。 北美—美国的国家酸沉降评价计划(NAPAP) 亚洲等地区——亚洲地区酸雨状态的国际研究项目“亚洲降水的化学和酸度(CAAP)” （9）防治酸雨的措施 使用低硫煤，节约用煤 烟气脱硫 发展植物净化 发展替代能源 （10）SO2排污交易 排污权交易是目前受到各国关注的重要环境经济政策之一。 排污交易的主要思想是：在满足环境要求的条件下，建立合法的污染物排放权利即排污权(这种权利通常以排污许可证的形式表现)，并允许这种权利像商品一样买卖，以此来进行污染物的排放控制。 其做法一般是：首先由政府部门推算出污染物的最大排放量，并将其分割成若干规定的排放量即排污权。政府可以选择不同方式分配这些权利，如公开拍卖、定价出售或无偿分配等，并通过建立排污权交易市场使这些权利能合法买卖；排污者从其利益出发，自主决定其污染治理程度，从而买入或卖出排污权。 排污交易的好处主要有：费用有效性；管理成本低；有利于达标；促进经济发展；有助于实施总量控制。 臭氧层破坏 （1）臭氧层破坏的机理和原因 臭氧消除的催化剂，其中最为重要的是H、OH、NO、Cl， 氟利昂己成为臭氧层破坏的主要原因。 臭氧的消耗反应还可通过溴原子来进行，这些溴原子是从作为灭火剂使用的哈龙中排放出来的。 HCl和ClONO2（硝酸氯）被称为贮库化合物，因为它们本身不会与臭氧反应，但在某些状况下却可以释放出能破坏臭氧的氯。 （2）南极臭氧空洞 南极臭氧空洞是指在春季南极臭氧异常减少的倾向在逐年加重，并且臭氧总量异常变小的区域覆盖南极大陆的相当部分，形如洞穴的现象。 氯会形成不破坏臭氧的贮库化合物质，为什么还会有臭氧洞？ 「PSCs」(polar stratospheric clouds,极地平流层云)中所含的冰粒,不仅会使氯贮存物质释放出氯,更会进一步妨碍氯贮存物质的生成,而加速臭氧的破坏。 CFCl主要是由北半球工业国家所排出，在北半球大气中的CFCl浓度也高于南半球，那么为什么至今最大的臭氧洞是出现在南极而不是在其它地方？ 在极夜涡内由于在ClO增加的同时贮库化合物和氮氧化物、水汽浓度减少，可造成臭氧层的破坏，以至于在特定的高度臭氧几乎完全消失。随着夏季的到来，臭氧空洞在极夜涡破坏的同时消失，但臭氧减少的空气可以传输到南半球的中纬度，造成全球规模的臭氧减少。 北极没有发生臭氧空洞，主要原因是北极不能形成像南极那样稳定的极夜涡。北极的极夜涡小，它不断地随着被称为行星波的大气波动而变形，一到春季即完全瓦解。同时，能形成PSCs的低温区域有限。但是近几年北极的臭氧也在减少。 （3）破坏臭氧层的物质 氟氯碳化物( CFCl)：汽车和冰箱等冷冻空调的冷媒、电子和光学组件的清洗溶剂、化妆品等喷雾剂，以及PU、PS、PE的发泡剂等等 蒙特利尔议定书中称能对臭氧层产生破坏的CFC 11、CFC l2、CFC 113 、CFC 114、CFC 115 等 5 种 CFC 物质为“特定氟里昂”。 特定氟利昂的性质 ①极难发生化学反应 ②无腐蚀性 ③具有热稳定性、难分解、不燃、没有导火性和爆炸性 ④几乎无毒性 ⑤热传导性低 ⑥具有挥发性且易被气化 ⑦加压后易液化 ⑧表面张力小 ⑨具有一定的溶解性 ⑩无色、无臭 破坏平流层臭氧层物质还包括有其他CFC：三氯乙烷、四氯化碳等有机氯化物和特定哈龙(哈龙1211、1301、2402)等有机溴化物。 （4）臭氧破坏对健康的影响 皮肤癌 紫外线能导致白内障 破坏免疫系统 （5）臭氧破坏对生态系统的影响 光合作用速率将降低 由于浮游植物生长趋缓，将造成食物链中断的危机。 光合速率降低亦表示二氧化碳吸收量会减少，使地球温室效应恶化。 （6）保护臭氧层为全球共识