全球大气环境变化.ppt

环境与可持续发展导论,第五章 全球大气环境变化,人为活动干预的加剧以及新型合成化学品的使用，改变了地球生态系统原有的结构组分及自我循环调节能力，导致严重影响人类可持续发展的问题的产生。,第五章 全球大气环境变化,第一节 地球大气的温室效应 第二节 臭氧层破坏 第三节 酸 雨,第五章 全球大气环境变化,全球主要的大气环境问题：, 温室效应（温室气体的排放引起）；, 臭氧层破坏（氯氟烷烃类物质的排放）；, 酸雨 （二氧化硫的排放）；,全球大气环境的变化与传统意义上的大气污染不同，由于某些物质的特定性质，在局部范围内并未产生直接污染效应，但其间接危害直接影响到人类的可持续发展。,第一节温室效应与全球气候变暖 （Greenhouse Effect and Global Warming ）,一、地球气候系统和温室效应,气候是指包括温度、湿度和降水等在内的综合信息。地球气候系统是一个涉及阳光、大气、陆地和海洋等内容十分丰富的系统。人类活动对全球的气候变化具有深刻和重要的影响。矿石燃料（煤炭、石油和天然气）的使用，加上其它的人为活动过程，导致温室效应的加剧，可能会引起全球的温度增高，并产生一系列的环境问题。,地球大气温室效应的形成及其作用,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 如果不存在地球大气层的温室效应，地球处于辐射平衡后的等黑体温度为255K，即地表温度为-18，而实际平均温度为15，增高的33是大气温室效应的结果。,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的玻璃育花房和蔬菜大棚就是典型的温室。使用玻璃或透明塑料薄膜来做温室，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的热空气向外散发，使室内的温度保持高于外界的状态，以提供有利于植物快速生长的条件。,CH4,O2,N2,Ar,CFCS,CO2,H2O,到达地表的太阳短波辐射（平均波长500-600nm）,地球散发的长波辐射（平均波长3-30m）,地球表面能量平衡示意图,地球大气层,大气层中各种物质对太阳短波辐射和地表长波辐射的吸收光谱,温室气体,大气的温室效应：,是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长短辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。,二、温室气体,温室气体： 二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、 CFC11、CFC12、四氯化碳,1)森林和植物的光合作用： 将CO2转变为有机碳（木材、粮食）。 世界森林含有的炭总量为4000亿5000亿吨，相当于大气中CO2总量的2/3。 2)海洋的储存作用： CO2 + H2O H2CO3 排入大气中CO2的总量中约有30%被海洋吸收， 13%通过光合作用吸收，大气中仅存57%,1. 二氧化碳（ CO2 ）,19世纪初，大气中CO2 浓度为270ppm； 1988年上升到350ppm； 大气中CO2浓度急剧增加的原因主要有两个： 随着工业化的发展人口的剧增，人类消耗的矿物 燃料迅速增加.燃烧产生的CO2释放进入大气层，使 大气中CO2浓度增加； 森林、植被的减少，使全球总的光合作用减小， 从而增加了CO2在大气中的积累。,1. 二氧化碳（ CO2 ）,煤 油 气 铀*,澳大利亚/新西兰,Sources: BP Statistical Review 2005; WEC Survey of Energy Resources 2001; Reasonably Assured Sources plus inferred resources to US$80/kg U 1/1/03 from OECD NEA *energy equivalence of uranium assumed to be 20,000 times that of coal,非洲,欧洲,俄罗斯,中东,中国,其它亚洲/太平洋地区,北美,南美,Brendan Beck, World Coal Institute, Coal, 3M Sustainable Energy Engineering, Imperial College, 12 October 2006,世界化石燃料和铀资源的分布，除中东和南美， 中国和世界的能源最终只能以煤为主,2004年世界能源储藏 (Mtoe),.the increase in worldwide fossil-fuel combustion in the past 150 years.,1850-2000年的150年间世界能源消费的增长,自1950年以后，全球化石燃料的消耗急剧增加,天然气 石油 煤 核能 水电 生物质能,年,来源： IEA Clean Coal Centre .uk,今后相当长的时间内世界能源需求 的增长仍然主要依赖化石燃料,到2030年,全球能源需求的增长将超过50%,其中最主要的需求增长是化石燃料,油,煤,天然气,生物质能,核能,其它可再生能源,0,2 000,4 000,6 000,8 000,10 000,12 000,14 000,16 000,18 000,1970,1980,1990,2000,2010,2020,2030,Mtoe,IEA World Energy Outlook 2006,全球CO2浓度的变化 1750年（工业化前）：280ppm；2000年:370ppm；2005年:379ppm；2008年1月:394ppm,1896年瑞典科学家Svante Arrhenius首先发现温室气体会产生温室效应。他当时警告说，大量CO2会使地球变暖，并预言如果大气中的CO2含量增加一倍，地球的表面温度将增加46oC。 CO2在大气中的存在期在200年以上其温室效应的后果将是长远的。 在所有的温室气体中， CO2对加强温室效应比其它四种温室气体加在一起的影响还要大，因此，控制温室效应要首先要控制CO2的排放。 CO2的排放主要来自人类活动的化石燃料（煤、石油和天然气）的燃烧。,1. 二氧化碳（ CO2 ）,2.甲烷（CH4）,CH4 对温室效应的影响是CO2 的21倍。 单个CH4分子的红外辐射吸收能力超过CO2。,CH4是在缺氧环境中由产甲烷细菌或生物体腐败产生的，它在大气中存在的平均寿命在8年左右,主要来源：沼气、稻田以及工业生产,它在大气层中的存在寿命是150年左右，尽管在对流层中是化学惰性的，但是可以利用太阳辐射的光解作用在同温层中将其中的90分解，剩下的10可以和活跃的原子氧O(1D)反应而消耗掉。即使如此大气层中的N2O仍以每年0.53Tg的速度净增。 占温室气体总排放量的9，占温室气体辐射强度的份额仅为6，但其温室效应的作用比CO2大290倍。 主要来源：化肥的使用、燃料的使用,3 N2O,它们在对流层中也是化学惰性的，但也可在同温层中利用太阳辐射光解掉或和活性碳原子反应消耗掉。 其在大气中的浓度仅为CO2的1，但其温室效应的作用却是CO2的5200倍，因此其占总辐射强度的份额为17。,4 氯氟碳化合物 （CFC-11和CFC-12）,在过去100年间：气温上升0.2-0.5； 降水增加1%； 海平面上升10-25cm,原因：温室效应的加剧,地球大气层是由一层层气体组成，气体把热量困住，维持了地球上的生命。可是，燃烧化石燃料和采伐森林，人类把数以十亿吨的二氧化碳排放到大气层。我们的活动也释放了少数其他气体到大气层。,近百多年来地球表面温度的变化,从19611990年，仅30年间全球温度偏离了正常平均温度的14.0C, 平均二氧化碳浓度则偏离了正常浓度的333.7 ppmv. 资料来源： Karl and Trenberth 2003.,18702004年间全球地表温度和二氧化碳浓度的变化,最热年份纪录 2006 2005 1998 2002 2004 2003 2001 1997,地球近年气温变化图,美国NASA研究的结果是2006年是有记录以来最暖的一年， 其它的两个研究与此类似，均表明地球温度正在快速变暖。,1860至2000年的140年间地球温度的变化,年平均,5年平均,40%的概率,5%的概率,资料来源: Intergovernmental Panel on Climate Change, 2001 Report,公元1000至2100年间地球表面温度的变化,北半球来自树木的年轮、珊瑚、冰核的分析和历史记录的数据,实测数据,预测数据,计算机数学模型的计算结果,气候变化和全 球变暖的证据,气候变暖使冰川后退以致于消失将是全球性的,美国阿克拉河马的Portage冰河9摄于1914年,美国阿克拉河马的Portage冰河9摄于2004年,气候变暖使冰川后退以致于消失将是全球性的,摄于1984年8月,摄于2002年夏天,大陆冰盖将会明显地收缩,从过去的16万年（根据冰核分析数据）至今后的100年间（根据Sir John Houghton 数据）：CO2浓度将增加一倍,时间(1000年),160,120,80,40,现在,10,0,10,100,200,300,400,500,600,700,2100年CO2 浓度 (CO2不经控制照常排放),达到人类工业化前 CO2浓度的一倍,现在的CO2浓度,与现在相比的温度差oC,CO2 浓度 (ppm),现在地球平均温度上升的位置,地球气候变化数学模型对地球平均温度变化的预测,地球表面平均温度上升的可能性,温度上升度数oC,卫星照片显示，南极拉森-B冰架崩裂后，冰山和碎冰块在海面上漂浮。,环境专家指出，如不采取有效措施，乞力马扎罗山顶的冰雪将在2015年左右完全融化。,2003年,在不远的未来，南极洲西部或格陵兰岛的冰川融化，将使海平面上升7米。,天灾还是人祸？,喜马拉亚-冰川1978年,喜马拉亚-冰川1998年,正在融化的北冰洋冰盖,根据预测，在2030年以前， 北冰洋的冰层在夏季将完全消失,北极的变暖速度比世界上所有其它地区都要快,其温度上升的速度比世界其它地方快10倍； 卫星观察表明，北极冰层已缩小到历史上最小的面积； 科学家分析；北极冰层的融化过程不久会达到一个”拐点”,从此北极冰层的融化将成为不可逆的过程； 北冰洋冬季的温度已上升4oC，预计北极冰盖会在不到25年里，在夏天完全消失，这将会给全球带来难以估量的影响。,1、海平面上升：低地被淹，海岸被冲蚀，排洪不畅， 土地盐渍化，海水倒灌等。,四、温室效应增强带来的影响,全球气候变暖导致的海平面上升,海平面上升,2. 对动、植物的影响,动、植物的迁徙将可能跟不上气候变化的速率， 生态系统的变化会使得某些物种的种群和群落 发生变化，甚至导致物种的灭绝。,按照北冰洋现在融化的趋势，北极熊将因为没有冰面而 捕捉不到食物和无栖息地，可能会在45年内灭绝。 现在是把北极熊列入濒危动物之列的时候了,北极冰盖冬季开始快速融化， 灾难将难以预料,上帝呀，这是怎么啦，要让我们骨肉分离？,冬眠不了的棕熊,全球变暖将导致百万物种灭绝,3. 对农业的影响,全球气候变化，气温变暖，一方面对植物的 光合作用有促进作用，有利于提高农业产量； 另一方面，气候变化有可能导致更多的自然灾害 （高温、热浪、热带风暴、龙卷风、干旱、病虫 害）的发生。,2004年7月，京沪粤相继暴雨成灾,气候变化带来异常的极端气候： 干旱、洪灾和飓风将会经常频繁发生,飓风频率和强度会大大增加,异常极端气候和干旱将会频繁发生,预计到2030年，会有超过1亿人口被淹。,气候变化会使1232亿人口面临干旱和 水源短缺， 从而造成粮食短缺，贫困人口增加,全球变暖导致土壤湿度流失和干旱,仅在美国全球变暖导致土壤湿度流失就超过30%,马逊热带雨林或变沙漠 世界第一大河蹚着过,2005年巴西的亚马孙河干涸使河底露出成沙漠,昔日郁郁葱葱奔流的巴西的亚马孙河,今日干涸露底的巴西的亚马孙河,2005年巴西的亚马孙河干涸使船只搁浅,4. 对人群健康的影响,气候变化会导致极热天气频率的增加，同时 有利于病原体的活动,结果导致传染病、疾病 流行。,这项新发现令研究员相信，一系列的流行性感冒、小儿麻痹症和天花等疫症病毒可能藏在冰块深处，目前人类对这些原始病毒没有抵抗能力，当全球气温上升令冰层溶化时，这些埋藏在冰层千年或更长的病毒便可能会复活，形成疫症。科学家表示，虽然他们不知道这些病毒的生存希望，或者其再次适应地面环境的机会，但肯定不能抹煞病毒卷土重来的可能性。,五、减缓全球变暖的对策,主要是控制CO2,1、排放控制对策：控制化石燃料消耗，抑制CO2的排放；,2、固定化对策：使已生成的CO2变为其他物质，以防止其 大气中排放；,3、适应对策：在已发生全球变暖的情况下，采取相适应 的对策以使其影响降低到最小程度。,4.控制的综合对策,1）调整能源战略： 提高能源利用率，向清洁生产转化： 2) 绿化对策 3) 控制人口，提高粮食产量，限制毁林 4) 加强环境意识教育，促进全球合作,五、减缓全球变暖的对策,采用高效能转化设备 采用低耗能工艺 改进运输，降低油耗 推出新型高效家电 改进建筑保温 利用废热、余热集中供暖，可节能30 加强废旧物质回收利用 采用新能源：太阳能、核能、风能、地热能等,能源战略的调整,4.控制的综合对策,1）调整能源战略： 提高能源利用率，向清洁生产转化： 2) 绿化对策 3) 控制人口，提高粮食产量，限制毁林 4) 加强环境意识教育，促进全球合作,五、减缓全球变暖的对策,全球如何应对气候变化？,联合国政府间气候变化专门委员会 （Intergovernmental Panel on Climate Change-IPCC） 联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC） 集中了世界各国2500多名有关气候变化各方 面的专家，是国际社会关于气候变化问题 最权威的机构。,1992年6月，有154个国家参加的联合国环发大会在巴西里约热内卢召开，会议通过了气候变化框架公约。 1997年12月在日本京都，170个国家的政府首脑聚集在一起，就人类密切关注的全球气候变化的问题达成了一个世界性的协议京都协议书，希望在气候变化导致严重后果发生之前，采取一致的行动，控制气候变化的发展趋势。,全球应对气候变化应遵循的原则,发挥联合国“气候变化框架公约”和“京都议定书”的指导作用并坚持其原则。 最主要的原则是： (1) 共同但有区别的责任原则； (2)可持续发展的原则 在控制全球温室气体浓度的目标选择上，要准确把握和全面权衡适应、减缓和发展三者的关系； 在减排义务的分担方面，要强调处于不同发展阶段国家的能源消费特点和变化规律。对于发展中国家，在未来减排义务分担方面，要体现“公平发展”的原则，即要保护发展中国家的“发展权”。同时发展中国家也要积极探索和研究灵活的、非强制性的、相对减排的目标和承诺方式，从而逐渐形成合理的国际社会减排机制。,联合国气候变化框架公约,联合国气候变化框架公约（United Nations Framework Convention on Climate Change) 是年月日联合国政府间谈判委员会就气候变化问题达成的公约，于年月日在巴西里约热内卢举行的联合国环发大会（地球首脑会议）上通过。联合国气候变化框架公约是世界上第一个为全面控制二氧化碳等温室气体排放，以应对全球气候变暖给人类经济和社会带来不利影响的国际公约，也是国际社会在对付全球气候变化问题上进行国际合作的一个基本框架。公约于年月日正式生效。截至年月，公约已拥有个缔约方。 公约由序言及条正文组成。这是一个有法律约束力的公约，旨在控制大气中二氧化碳、甲烷和其他造成“温室效应”的气体的排放，将温室气体的浓度稳定在使气候系统免遭破坏的水平上。公约对发达国家和发展中国家规定的义务以及履行义务的程序有所区别。公约要求发达国家作为温室气体的排放大户，采取具体措施限制温室气体的排放，并向发展中国家提供资金以支付他们履行公约义务所需的费用。而发展中国家只承担提供温室气体源与温室气体汇的国家清单的义务，制订并执行含有关于温室气体源与汇方面措施的方案，不承担有法律约束力的限控义务。公约建立了一个向发展中国家提供资金和技术，使其能够履行公约义务的资金机制。,京都议定书,京都议定书规定，到年，所有发达国家二氧化碳等种温室气体的排放量，要比年减少.。具体说，各发达国家从年到年必须完成的削减目标是：与年相比，欧盟削减、美国削减、日本削减、加拿大削减、东欧各国削减至。新西兰、俄罗斯和乌克兰可将排放量稳定在年水平上。议定书同时允许爱尔兰、澳大利亚和挪威的排放量比1990年分别增加、和。,京都议定书确立的清洁发展机制(CDM) (“Clean Development Mechanism”),CDM的核心在于实现温室气体排放权的自由交易。按照京都议定书，包括中国在内的发展中国家在2012年以前不承担减排义务，相当于拥有排放权，而承担减排义务的国家可以通过购买排放权来完成承诺。 由于发达国家减排的成本较高，向发展中国家购买排放权降低了总体减排成本，而发展中国家也可以因此获得改善本国能源结构和环境所需的资金和技术，达到互利和双赢。,京都议定书,CDM的设立具有双重目的，即促进发展中国家的可持续发展和为实现公约的最终目标做出贡献;协助发达国家缔约方实现其在京都议定书第三条之下量化的温室气体减限排承诺。 议定书规定了主要工业化国家温室气体减排指标 同时允许难以完成减排任务的发达国家出钱出技术 在发展中国家合作开发温室气体减排项目，最后核 准的减排量算作发达国家的指标，用于完成他们承 诺的数额。,京都议定书,中国于年月签署并于年月核准了该议定书。 欧盟及其成员国于年月日正式批准了京都议定书。 截至年月日，全球已有个国家和地区签署该议定书，其中包括个工业化国家，批准国家的人口数量占全世界总人口的。,澳大利亚新总理陆克文2007年12月3日上午在堪培拉宣誓就职，上任所做第一件事是签署京都议定书。 至此世界主要工业发达国家中只有美国没有签署 截至年，主要工业发达国家的温室气体排放量在年的基础上平均减少了， 世界上最大的温室气体排放国美国的排放量比年上升了。年，美国总统布什刚开始第一任期就宣布美国退出京都议定书，理由是议定书对美国经济发展带来过重负担。,新任总理陆克文（前排左二） 宣誓就职后与总督杰弗里（前排左三）握手。,欧美发达国家是气候变化的主要贡献者,欧美等发达国家以占世界人口的15，却消费了世界56的石油、60以上的天然气和50以上的重要矿产资源； 美国目前以占世界6的人口却消耗世界30的能源； 以美国为首的欧美等发达国家在过去的100多年年和现在都是气候变化的主要贡献者； 如果中国按照美国模式发展到接近美国的人均GDP的水平，那么即使再有几个地球也不能够满足需要。 中国人均CO2排放累计量仍低于世界水平的一半，不到经合组织（OECD）国家水平的七分之一。因此，发达国家与发展中国家应对气候变化所承担的义务必须是有区别的。,86,人均CO2 排放强度 (吨/人均 CO2 排放),1.1,3.3,3.9,5.5,8.0,9.5,9.9,11.4,18.4,19.6,印度,泰国,中国大陆,中国香港,欧洲联盟,日本,新加坡,中国台湾,澳大利亚,美国,Source: Key World Energy Statistics 2007, International Energy Agency, and Environmental Protection Department, the Hong Kong SAR Government,不同国家和地区人均CO2排放 美国是中国的五倍,美国人口仅占全球人口的至，而所排放的二氧化碳却占全球排放量的以上。,2007年12月3日，联合国气候变化大会在印度尼西亚巴厘岛开幕。随着“后京都时代”制度安排的启动，各个利益集团及其可能的谈判主张也浮出水面。,欧盟主张继续严格限制工业国家的温室气体排 放，并将发展中国家纳入减排的制度框架，采取灵 活机动的减排方法，结合先进的环保科技，在联合 国框架下进行合作。 美国主张废除所有硬性减排指标，在自由市场 模式下，运用新环保科技减少污染，力争经济发展 与环保两不误，并坚称发展中大国应该作出更大的 努力。,发展缓慢的发展中国家与不发达国家这些国家 温室气体排放量小，没有减排的压力，主张推进全 面减排工作。 快速发展中的发展中国家这些国家温室气体排 放逐年增加，发展所带来的排放需求强大，面临环 境保护的压力最重，继续强调自愿承担的方式，要 求切实考虑各国资源利用的权利和分配的公平性。 欧佩克所代表的能源输出国担心减排会引起全 球能源市场的紧缩，给国家经济带来创伤。,2007年联合国气候变化大会在妥协中闭幕,大会此前发布的决议草案要求发达国家2020年前将温室气体排放量在1990年基础上减少25%至40%。欧盟赞成这一目标，但美国、加拿大和日本等反对这一目标。为打破僵局，大会主席维图拉尔提出妥协方案，建议不再提具体减排目标。会议最终通过的“巴厘岛路线图”正式文本中，只是以脚注的形式简单提到联合国政府间气候变化专门委员会第四份评估报告的有关章节，这些章节涉及温室气体减排目标 大会通过的“巴厘岛路线图”决定在2009年年底前就应对气候变化问题的新安排举行谈判，为关键议题确立了明确议程，并以附录形式计划2008年举行4次有关气候变化的大型专门会议。会议决定，明年的联合国气候变化大会将在波兰举行。,讨 论,你能为地球“降温”做什么？,电器篇： 关掉电脑 呵护热水器 减少看电视的时间 停止设置电饭煲处于保温状态。 出行篇 让工作地点离家近一点 选乘公交车 网上支付帐单,衣食篇 解下领带 挂根凉衣绳 舍弃牛排,一份最新联合国报告显示，其实全球10.5亿头的牛群才是温室效应的“最大元凶”，其排放出的二氧化碳占了全球温室气体总量的18%。,饲养牛群时需要燃烧燃料制造肥料，种植和运输牧草，在此过程中所释放的二氧化碳就占了9%。 牛群的屁和其他排泄物会产出100多种污染气体，其中氨的排放量就占全球总量的2/3，而氨正是导致酸雨的原因。此外，牛群对甲烷的排放量占全球总量1/3。 牛群还消耗大量的淡水，牛分泌1公升牛奶要先消耗990公升的淡水。,居住篇 种一道竹篱笆 打开一扇窗 生活篇 换上节能灯 夏天把冷气的温度调高1度，冬天把暖气的温度降低1度。 拒绝使用塑料袋,格里多方案 人造火山方案 遮阳伞方案 人工树林方案等。,“降低空气中二氧化碳含量”疯狂设想,格里多方案,该方案设想将大量铁粉倾倒入海洋中，生成浮游生物，吸取空气中的CO2 。 铁可以助长浮游生物，浮游生物利用铁进行光合作用，从空气中吸取温室气体，并且生长迅速，在海里形成了一层厚厚的可吸收CO2的海藻。 2001年，政府间气候变化小组曾在其报告中提到，这可能是应付CO2排放的一种方法。报告也警告大规模使用该方法可能带来不良生态后果。 普兰克塔斯公司表示，每1吨铁可以将10万吨碳从空气里吸入海洋。如果首次大规模实验成功，该公司将用此方法从大气中吸掉30亿吨碳，是人们希望从大气中吸走碳的总量的一半。,人造火山方案,该方案设想将大量的硫抛射到高空，人为在地球和太阳之间设置遮挡物，减少太阳对地面的阳光直射，降低地面温度。 16年前，菲律宾皮纳图博火山爆发产生的火山灰遮挡了部分阳光，地球温度因此降低。一些科学家提议用人工产生的相同效果来抵消全球变暖产生的影响。 人造火山虽然降低了地球温度，但没有减少空气中的CO2 ，也不可能有效降低海洋的酸度。而全球气候变暖伴随着海洋酸度的提高，正威胁着海洋生命，特别是珊瑚礁。该设想有些不着边际，与其投入巨资这样做，倒不如从源头减少CO2排放。 尽管如此，加拿大卡尔加利大学的凯斯仍然钟情于该方案，他希望能够找到一种更加高效的化学品，可以在发生紧急情况时注入到大气中。,遮阳伞方案,该方案设想在空间建造“遮阳伞”， 部分遮挡阳光，为地球降温。 2006年秋天，亚利桑那大学天文学家罗杰安吉尔提出了遮阳伞方案，设想发射一种类似飞碟状的航天器，它游历在地球和太阳之间，像一把伞一样遮挡住阳光，减少太阳对地球的传热。安吉尔认为，该方案所需技术如飞船技术、火箭技术及遮挡材料技术均为成熟技术，可行性高。 该方案经费开支相当惊人，预计30年内需要花费4万亿美元甚至更多。安吉尔认为，把人送上火星的开支更大，但在该项目上投资却更有实际意义。,人工树林方案,在科学意义上该方案应称为“空中捕获”。实际上要使用的装置被称作“人工树林”，是因为这些装置具有与树相同的吸收二氧化碳的功能。 哥伦比亚大学教授克劳斯兰克勒打算开发一个可从空气中吸取二氧化碳的大型过滤器，使用一种化学反应可将碳从吸收材料中分离出来，然后用特定工艺将二氧化碳转换成可处理的形式。 这种空气捕获装置需要大量能源，捕获到的二氧化碳被变成液态或气态，使用管道传输。但处理这些二氧化碳将耗资巨大，也是当今科技界面临的一个大问题，目前人们能够想到的方法是将其掩埋在地下，如埋在老油井或深埋海底。,我们自身能做到的环保措施也许是很微小的事情。但提高我们每个人的环保意识，从我们自身开始做，一定能减少二氧化碳的排出量。我们现在所做的努力正是为保护我们生存的地球。,第二节 臭氧层破坏（OZONE HOLE）,什么是臭氧层?-距离地球表面15-25km处的平流层中，由大气中90%的臭氧而形成的一个较为稳定的臭氧层。,臭氧层作用-能有效地吸收太阳紫外线，使地球上的生物免受紫外线的侵害。,臭氧层作用-能有效地吸收太阳紫外线，使地球上的生物免受紫外线的侵害。,臭氧层破坏,太阳光中的紫外线辐射，紫外线辐射按照其波长的不 同，可划分为UV-A（320400nm）、UV-B（280320nm） 和UV-C（280nm以下）三个波段，特别是UV-B辐射对生 物有较大的伤害。而阻挡UV-B辐射的就是臭氧。,太阳光组成：红外光50%；可见光40%； 紫外光10%；其余部分1%；,1、英国住南极考察站的科学家法曼（Farman）等人报道了该 考察站自1975年起每年早春（10月份）的臭氧观测结果， 该地区的总臭氧在这一时期会减弱30%。 2、近几年臭氧洞的深度和面积仍在继续扩展，1998年臭氧洞 的持续时间超过了100天，是南极臭氧洞发现以来的最长记 录，而且臭氧洞的面积也在扩大，几乎可以相当于3个澳大 利亚。 3、我国青藏高原上空也存在一个相对周围地区浓度 较低的区域。,1. 正常条件下的动态平衡（Chapman）理论,O2 + h 2O （242nm）,2O + O2 O3,O3 + h O + O2,上述光化学反应过程在正常状态下，保持一种动态平衡状态,一、 高空臭氧形成和耗竭的机理,2. 引起臭氧层耗竭的主要物质, 大气中的水蒸气,H2O + O 2OH,OH + O3 HO2 + O2,HO2 + O3 OH + 2O2,2O3 3O2,净效应：,OH + O H + O2,H + O3 OH + O2,O+O3 2O2,净效应：,OH + O3 HO2 + O2,HO2 + O HO + O2,O+O3 2O2,净效应：,由于水蒸气存在的催化反应，使O3损失速度大大加快。, 大气中的水蒸汽,人类活动排放的各种污染物质, NOx 的作用：,NO + O3 NO2 + O2,O3 + h O + O2,O + NO2 NO + O2,2O3 3O2,净效应：,O3 + h O + O2,O + N2O 2NO,a.平流层中NOx 的主要来源是N2O,通过下列反应产生：,b.NOx 的另一来源是高空飞行的飞机直接排放,c.NOx 还来自反硝化细菌对含氮化合物的反硝化过程。,NOx 的来源, Cl和ClO的作用：,O3 + h O + O2,O + ClO Cl + O2,Cl + O3 ClO + O2,2O3 3O2,净效应：,海洋散发出的氯甲烷（CH3Cl） 人类生产生活中产生的有机氯气 在分解O3的过程中，氯原子的净消耗为零。一个氯原子引发的链式反应可破坏10万个臭氧分子。因此，只要有少量的氯原子到达平流层，就可使O3不断损耗而产生严重的后果。,Cl和ClO的来源：,大多数科学家认为，人类过多地使用消耗臭氧层物质 （ODS） 包括：CFCs（氯氟烃）、哈龙(Halon，全溴氟烃)、四氯化碳、 甲基氯仿、溴甲烷等。CFCs和哈龙是破坏臭氧层的主要原因。 （ CFCS 于1930年由美国杜邦公司投入生产，二战后 开始大量使用，主要用作气溶胶、制冷剂、发泡剂等） 臭氧层中存在着O、O2、O3的动态平衡， CFCS非同 寻常的稳定性使NOX、Cl、Br活性物质很容易在臭氧层 中聚集，使平衡向着臭氧分解的方向转移。,臭氧层破坏的原因,二、臭氧层破坏的危害,1、对人体健康的影响：破坏DNA，皮肤病，白内障等,阳光紫外线UV-B的增加对人类健康有严重的危害作用。长期暴露于强紫外线的辐射下， a.损坏人体的免疫系统，使呼吸道疾病增加 b.可破坏蛋白质与DNA结构，引发皮肤癌 c.可使眼睛受损，白内障发病率增高,二、臭氧层破坏的危害,2、对陆生植物的影响：产量和质量下降，间接影响,植物长期接受UV-B的辐射时，可能会造成植物形态的改变。森林和草地，可能会改变物种的组成，进而影响不同生态系统的生物多样性分布。,二、臭氧层破坏的危害,3、对材料的影响：加速老化,UV-B的增加会加速建筑、喷涂包装及电线电缆等所用材料，尤其是高分子材料的降解和老化变质。,二、臭氧层破坏的危害,4、对水生生态系统的影响：降低生产力，影响幼体,世界上30%以上的动物蛋白质来自海洋，浮游生物是水生生态系统食物链的基础，浮游生物种类和数量的减少会影响鱼类和贝类生物的产量。研究结果表明，如果平流层臭氧减少25%，浮游生物的初级生产力将下降10%，这将导致水面附近的生物减少35%。,二、臭氧层破坏的危害,5. 对地球生物化学循环的影响,阳光紫外线的增加会影响陆地和水体的生物地球化学循环，从而改变地球-大气系统中一些重要物质在地球各圈层中的排放和去除过程，包括二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、氧硫化碳（COS）及O3等。这些潜在的变化将对生物圈和大气圈之间的相互作用产生影响。,二、臭氧层破坏的危害,6.对对流层大气组成和空气质量的影响, UV-B的增加会促进对流层臭氧和其它相关的氧化剂如过氧化氢等的生成，使得一些城市地区的臭氧超标率大大增加。, 对流层中一些重要微量气体的光解速率降提高，使得整个大气氧化能力增强，导致甲烷和CFCs替代物如HCFCs和HFCs的浓度成比例的下降，从而对这些温室气体的气候效应产生影响。,主要是控制CFCS的使用。 引起臭氧层耗竭的主要物质是CH4、NOx、氯化物、溴化物。 其中，数量最大的是氯氟烃类物质，代表性的就是氟里昂 （CFCs），因此，研制氟里昂（CFCs）的替代产品，是遏 制臭氧层耗竭的重要对策之一。 CFCs不燃不爆，安全低毒，化学性质稳定，目前还缺乏微生 物降解的天然途径，在对流层中的寿命可长达几十年至百年 以上。,三、臭氧层的保护,1985年保护臭氧层维也纳公约 1987年关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书 1999年11月29日北京宣言,三、臭氧层的保护,第三节 酸 雨（acid rain） “天堂的眼泪”,一、酸雨的概念,1.酸雨的发现 1872年英国科学家史密斯分析了伦顿市雨水成份，发现它呈酸性，且农村雨水中含碳酸铵，酸性不大；郊区雨水含硫酸铵，略呈酸性；市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐,呈酸性。于是史密斯首先在他的著作空气和降雨：化学气候学的开端中提出“酸雨”这一专有名词。,2.有关酸雨的概念： 指PH值5.6 的降水、包括雨、雪、霜、雹、雾和露等各种降水形式,3.酸雨的起因: 由于燃料燃烧和天然排放的SO2和NOx所造成的。,二、 酸雨的污染源,1. 天然源,海洋的硫酸盐雾,细菌分解后的有机化合物,水、土