温室气体与全球气候变化.ppt

1、大气污染和全球气候大气污染和全球气候第一节第一节 温室气体和全球气候变化温室气体和全球气候变化第一节第一节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题第一节第一节 致酸前体物与酸雨致酸前体物与酸雨第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化 一、全球气候变化问题一、全球气候变化问题大气中大气中CO2含量含量1750年以前年以前 280ppm目前目前 360ppm预计预计21世纪中叶世纪中叶 540970ppm气温气温20世纪增加了世纪增加了0.6 0.2oC海平面海平面20世纪上升了世纪上升了1020cm第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化一一.全球气候变化问题全球气候变

2、化问题近代南北半球及全球平均温度的变化近代南北半球及全球平均温度的变化地球的温度是由地球吸收的太阳短波辐射的速地球的温度是由地球吸收的太阳短波辐射的速率和地球反射入太空的长波辐射的速率决定的。率和地球反射入太空的长波辐射的速率决定的。太阳辐射是最大波长为太阳辐射是最大波长为400800nm的可见光。的可见光。大气中的水蒸气、二氧化碳以及其它微量气体如甲烷大气中的水蒸气、二氧化碳以及其它微量气体如甲烷、臭氧、氟利昂等，可以使太阳的短波发射几乎没有、臭氧、氟利昂等，可以使太阳的短波发射几乎没有衰减地通过，但它们可以吸收长波辐射，其作用有类衰减地通过，但它们可以吸收长波辐射，其作用有类似温室的效应，

3、被称为似温室的效应，被称为“温室气体温室气体”。1.温室效应（Greenhouse Effect）机理第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化温室气体吸收长波辐射并再反射回地面，从而温室气体吸收长波辐射并再反射回地面，从而减少向外层空间的能量净排放，使大气层和地面温减少向外层空间的能量净排放，使大气层和地面温度升高，这就是度升高，这就是“温室效应温室效应”。目前已经发现近目前已经发现近30种温室气体，其中二氧化碳种温室气体，其中二氧化碳起重要作用，其贡献率约为起重要作用，其贡献率约为50%60%。甲烷、氟。甲烷、氟利昂和氧化亚氮也起着相当的作用。利昂和氧化亚氮也起着相当的作用

4、1.温室效应（Greenhouse Effect）机理第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化1.温室效应（Greenhouse Effect）机理2.2.人类活动的影响人类活动的影响自然界本身会产生各种温室气体，但自然界同时自然界本身会产生各种温室气体，但自然界同时也在吸收和分解它们。在地球的长期演变过程中，大也在吸收和分解它们。在地球的长期演变过程中，大气中温室气体的变化是很缓慢的，处于基本平衡的循气中温室气体的变化是很缓慢的，处于基本平衡的循环状态。环状态。工业革命后，大量森林植被被迅速砍伐，化石燃工业革命后，大量森林植被被迅速砍伐，化石燃料的使用量也以惊人的速度在增

5、长，从而导致人为的料的使用量也以惊人的速度在增长，从而导致人为的温室气体排放量的不断增加。温室气体排放量的不断增加。第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化2.2.人类活动的影响人类活动的影响大气中大气中CO2、CH4、N2O和和CFSCs的浓度变化趋势的浓度变化趋势（资料来源：（资料来源：IPCC，1990）2.2.人类活动的影响人类活动的影响大气中大气中CO2、CH4、N2O和和CFSCs的浓度变化趋势的浓度变化趋势（资料来源：（资料来源：IPCC，1990）2.2.人类活动的影响人类活动的影响2.2.人类活动的影响人类活动的影响1997年年10个个CO2排放量最大的国家

6、的总年排放量排放量最大的国家的总年排放量（a）和各国人均年排和各国人均年排放量（放量（b）（）（资料来源：资料来源：Marland et al.,1999）第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化2.2.人类活动的影响人类活动的影响以单位以单位GDP（$）的总能量消耗表示的各国的能源强度。所有数据均为的总能量消耗表示的各国的能源强度。所有数据均为1998年的，年的，GDP以以1990的的US$表示。（资料来源：表示。（资料来源：USDOE,2000）第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化3.气候变化对自然界和人类的影响雪盖和冰川面积减少雪盖和冰川面积减少雪

7、盖雪盖 20世纪世纪60年代以来年代以来 减少减少10冰川冰川 20世纪世纪50年代以来年代以来 减少减少1015海平面上升海平面上升 由温暖化引起的海洋热膨胀和极地冰川融化，会使由温暖化引起的海洋热膨胀和极地冰川融化，会使海平面高度上升。海平面高度上升。过去过去100年年 1020cm19902100 预计预计89cm第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化3.气候变化对自然界和人类的影响降水格局变化降水格局变化中高纬降雨量增大中高纬降雨量增大北半球亚热带降雨量增大，南半球减少北半球亚热带降雨量增大，南半球减少气候灾害气候灾害过多降水、大范围干旱、持续高温过多降水、大范围干

8、旱、持续高温影响人体健康影响人体健康加大人群的发病率和死亡率加大人群的发病率和死亡率影响农业生产和生态系统影响农业生产和生态系统一些地区生长季节延长，另一些地区的自然生态系统可一些地区生长季节延长，另一些地区的自然生态系统可能会无法适应气候增温的变化。能会无法适应气候增温的变化。第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化二二.影响气候变化的大气成分影响气候变化的大气成分第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化1.CO2 CO2是最主要的温室气体。自工业革命以来，大气是最主要的温室气体。自工业革命以来，大气中中CO2的浓度一直在增加。的浓度一直在增加。2.CH4

9、 大气中大气中CH4的浓度有季节变化和若干年的周期性变的浓度有季节变化和若干年的周期性变化。化。CH4的浓度间接地取决于太阳光的强度，以及的浓度间接地取决于太阳光的强度，以及O3、NOx、CO2和碳氢化合物的浓度。和碳氢化合物的浓度。3.N2O N N2 2O O的浓度每年以的浓度每年以0.2%0.2%0.3%0.3%的比例增加。的比例增加。N N2 2O O主主要产生于土壤中硝酸盐的脱氮和氨盐的硝化。氮肥施要产生于土壤中硝酸盐的脱氮和氨盐的硝化。氮肥施用量的的增加将增加大气中用量的的增加将增加大气中N N2 2O O的浓度。的浓度。4.4.氟利昂类氟利昂类 氟利昂类是温室效应极强的温室气体。

10、虽然其浓氟利昂类是温室效应极强的温室气体。虽然其浓度显著低于其它温室气体，但对温室效应的贡献率达度显著低于其它温室气体，但对温室效应的贡献率达到了到了12%12%20%20%。第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化5.气溶胶气溶胶 气溶胶的冷却效应与温室效应在同一量级上。总的气溶胶的冷却效应与温室效应在同一量级上。总的来看，气溶胶的存在，使地球表面变冷。来看，气溶胶的存在，使地球表面变冷。三、应对措施与策略三、应对措施与策略1.控制气候变化的途径（1）控制温室气体的排放）控制温室气体的排放改变能源结构改变能源结构提高能源转换效率提高能源转换效率提高能源使用效率提高能源使用效

11、率减少森林植被的破坏减少森林植被的破坏控制水田和垃圾填埋场的甲烷排放控制水田和垃圾填埋场的甲烷排放第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化三、应对措施与策略三、应对措施与策略不同燃料产生单位热量不同燃料产生单位热量CO2排放量排放量三、应对措施与策略三、应对措施与策略（2）增加温室气体的吸收增加温室气体的吸收植树造林植树造林采用固碳技术采用固碳技术CO2分离、回收，注入深海或地下分离、回收，注入深海或地下化学、物理、生物方法固定化学、物理、生物方法固定适应气候变化适应气候变化培养新农作物品种，调整产业结构等培养新农作物品种，调整产业结构等第一节第一节 温室气体与全球气候变化温

12、室气体与全球气候变化2.控制气候变化国际行动控制气候变化国际行动1992年，联合国环境与发展大会年，联合国环境与发展大会气候变化气候变化框架公约框架公约20世纪世纪90年代末，发达国家温室气体年排放量年代末，发达国家温室气体年排放量控制在控制在1990年水平年水平1997年，年，京都议定书京都议定书明确各发达国家削减温室气体排放的比例明确各发达国家削减温室气体排放的比例第一节第一节 温室气体与全球气候变化温室气体与全球气候变化京都议定书京都议定书规定的温室气体排放限值规定的温室气体排放限值2.控制气候变化国际行动控制气候变化国际行动第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题 一、臭氧层主要特征

13、和臭氧层破坏现象一、臭氧层主要特征和臭氧层破坏现象离地面离地面2030km的平流层中的平流层中占当地空气含量的占当地空气含量的1/105全球臭氧层的平均厚度约为全球臭氧层的平均厚度约为300DU（Dobson unit 273K，1atm下，下，10-3cm厚的厚的O3层层称为一个称为一个DU）。）。臭氧层最低值出现在赤道附近，其厚度随纬度增加而臭氧层最低值出现在赤道附近，其厚度随纬度增加而增加。但在靠近两极地区时，臭氧层厚度又开始减少。增加。但在靠近两极地区时，臭氧层厚度又开始减少。第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题图图12-9 12-9 太阳辐射透过臭氧层的强度变化太阳辐射透过臭氧

14、层的强度变化第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题臭氧层破坏现象臭氧层破坏现象19551995每每年年十十月月份份南南极极臭臭氧氧浓浓度度。数数据据点点包包括括了了基基于于地地面面和和卫星的观测。在这一时期内总臭氧总浓度下降了卫星的观测。在这一时期内总臭氧总浓度下降了50。（资料来源：（资料来源：NASA,2000）第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题臭氧层破坏现象臭氧层破坏现象从从20世世纪纪70年年代代中中期期至至90年年代代中中期期，南南极极臭臭氧氧气气柱柱总总量量从从300DU左左右右下下降降到到120DU。近近几几年年，南南极极臭臭氧氧空空洞洞的的深深度度、面面积积和和持持

15、续续时时间间都都在在继继续续扩扩展展。1998年年南南极极上上空空臭臭氧氧空空洞洞平平均均面面积积首首次次超超过过2400km2，持持续续时时间间超超过过100天。天。北北极极上上空空也也存存在在臭臭氧氧层层损损耗耗现现象象，但但较较南南极极为为轻轻。然而近几年来，北极臭氧层损耗有急剧减少的趋势。然而近几年来，北极臭氧层损耗有急剧减少的趋势。值值得得注注意意的的是是，在在欧欧洲洲、澳澳洲洲和和亚亚洲洲等等地地区区的的上上空空也发现了臭氧层损耗的现象。也发现了臭氧层损耗的现象。第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题二、平流层臭氧形成和破坏机理二、平流层臭氧形成和破坏机理纯氧理论（纯氧理论（C

16、hapman Mechanism）臭氧吸收紫外线的反应臭氧吸收紫外线的反应M M为反应第三体氧气分子和为反应第三体氧气分子和氮气分子，其作用是与生氮气分子，其作用是与生成的臭氧相碰撞，接受过成的臭氧相碰撞，接受过剩的能量以使臭氧稳定。剩的能量以使臭氧稳定。第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题催化清除理论催化清除理论20世纪世纪70年代建立年代建立活性催化物质的链式反应活性催化物质的链式反应Y活性物质，包括奇活性物质，包括奇氢氢HOx、奇氮奇氮NOx、奇卤、奇卤XOx三大家族。三大家族。Y在反应中并不消耗，有些可在平在反应中并不消耗，有些可在平流层中存在数年。流层中存在数年。二、平流层臭氧

17、形成和破坏机理二、平流层臭氧形成和破坏机理第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题CFCs对臭氧层的破坏作用对臭氧层的破坏作用 一个一个Cl自由基可以消耗数十万个自由基可以消耗数十万个O3第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题三大家族的来源三大家族的来源奇氢HOx大气中大气中H H2 2O O与激活与激活O O原子反应原子反应奇氮NOx宇宙射线分解宇宙射线分解N N2 2飞机等人类活动排放飞机等人类活动排放奇卤XOx人类活动产生的含氯氟烃（人类活动产生的含氯氟烃（CFCsCFCs）和含溴氟烷）和含溴氟烷（哈龙，（哈龙，HalonsHalons)第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题3

18、南极臭氧空洞南极臭氧空洞极地平流层云在南极臭氧空洞的形成过程中起极地平流层云在南极臭氧空洞的形成过程中起重要作用重要作用吸附并聚集吸附并聚集CFCs及哈龙及哈龙非均相反应场所非均相反应场所为什么北极没有形成臭氧空洞？为什么北极没有形成臭氧空洞？北极为海洋环境，较南极大陆环境温暖北极为海洋环境，较南极大陆环境温暖周围分布不规则大陆，大气层较南极不稳定周围分布不规则大陆，大气层较南极不稳定不易形成极地平流层云不易形成极地平流层云第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题三、臭氧层破坏的危害三、臭氧层破坏的危害臭氧含量减少臭氧含量减少1，地面紫外线增加，地面紫外线增加23危害危害人体健康皮肤癌、白

19、内障人体健康皮肤癌、白内障陆生生态系统植物质量下降陆生生态系统植物质量下降水生生态系统水面附近生物减少水生生态系统水面附近生物减少城市空气和建筑材料光化学烟雾，材料老化城市空气和建筑材料光化学烟雾，材料老化大气结构辐射收支变化，气候变化大气结构辐射收支变化，气候变化第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题四、消耗臭氧层的物质（四、消耗臭氧层的物质（ODSODS）ODSsODSs CFCs CFCs、哈龙、哈龙、CClCCl4 4、甲基氯仿、溴甲烷、部分取代甲基氯仿、溴甲烷、部分取代的氯氟烃的氯氟烃 ODSsODSs的破坏能力的破坏能力 不同的不同的ODSsODSs对臭氧层的损耗能力是不同的。

20、有些对臭氧层的损耗能力是不同的。有些在对流层不发生变化，在平流层吸收短波紫外线而分在对流层不发生变化，在平流层吸收短波紫外线而分解，引起臭氧层破坏。而一些氯氟烃在对流层中已与解，引起臭氧层破坏。而一些氯氟烃在对流层中已与HOHO自由基发生分解反应，它们在大气层中的的寿命不自由基发生分解反应，它们在大气层中的的寿命不长，对臭氧层的破坏能力较小。长，对臭氧层的破坏能力较小。ODSsODSs在大气中也有温室效应。在大气中也有温室效应。第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题ODSs的破坏能力的破坏能力第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题五、臭氧层破坏的应对措施与策略五、臭氧层破坏的应对措施与

21、策略开发消耗臭氧层物质的替代技术开发消耗臭氧层物质的替代技术无氟氯昂制冷设备无氟氯昂制冷设备制定淘汰消耗臭氧层物质的措施制定淘汰消耗臭氧层物质的措施环境管理手段环境管理手段 经济手段经济手段国际行动国际行动1985年，年，25个国家个国家 维也纳公约维也纳公约1987年，年，46个国家个国家 关于消耗臭氧层物质的关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔公约蒙特利尔公约第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题蒙特利尔议定书及其修订案所包括的损耗臭氧的气体蒙特利尔议定书及其修订案所包括的损耗臭氧的气体五、臭氧层破坏的应对措施与策略五、臭氧层破坏的应对措施与策略第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题五、臭

22、氧层破坏的应对措施与策略五、臭氧层破坏的应对措施与策略图图12-11 消耗臭氧层物质消耗趋势消耗臭氧层物质消耗趋势第二节第二节 臭氧层破坏问题臭氧层破坏问题第三节第三节 致酸前体物与酸雨致酸前体物与酸雨酸雨酸雨pH小于小于5.6的降水，广义的包括酸性物质的的降水，广义的包括酸性物质的干湿沉降干湿沉降酸雨中绝大部分酸性物质是硫酸和硝酸酸雨中绝大部分酸性物质是硫酸和硝酸地理分布地理分布几乎整个欧洲几乎整个欧洲美国和加拿大东部美国和加拿大东部东亚，中国南方地区东亚，中国南方地区第三节第三节 致酸前提前物与酸雨致酸前提前物与酸雨九十年代末我国酸雨区域分布九十年代末我国酸雨区域分布酸雨的危害酸雨的危害淡

23、水湖泊、河流酸化，淡水湖泊、河流酸化，水生生物减少甚至绝迹水生生物减少甚至绝迹影响土壤特性，贫瘠化影响土壤特性，贫瘠化破坏森林的生长破坏森林的生长腐蚀建筑材料及金属腐蚀建筑材料及金属结构结构危害人体健康角膜危害人体健康角膜和呼吸道刺激和呼吸道刺激二、致酸前体物质二、致酸前体物质SO2自然源微生物、火山、森林火灾、海水飞沫自然源微生物、火山、森林火灾、海水飞沫人为源燃料燃烧，化工人为源燃料燃烧，化工NOx自然源闪电、林火、火山，占总量的自然源闪电、林火、火山，占总量的50人为源燃烧，机动车，人为源燃烧，机动车，50第三节第三节 致酸前提前物与酸雨致酸前提前物与酸雨致酸前体物质的排放致酸前体物质的

24、排放致酸前体物质的排放致酸前体物质的排放三、控制措施与策略三、控制措施与策略1.针对酸沉降前体物质针对酸沉降前体物质洗煤洗煤开发低硫燃料开发低硫燃料改进燃烧技术改进燃烧技术烟气脱硫烟气脱硫改进发动机技术，安装尾气净化装置改进发动机技术，安装尾气净化装置第三节第三节 致酸前提前物与酸雨致酸前提前物与酸雨2.酸雨控制国际行动酸雨控制国际行动1972年，联合国人类环境会议，首次提出酸雨年，联合国人类环境会议，首次提出酸雨问题问题1979年，年，33个国家，长距离跨国大气污染公约个国家，长距离跨国大气污染公约（LRTAP）1985年，欧洲年，欧洲20个国家，硫排放控制协定个国家，硫排放控制协定第三节第三节 致酸前提前物与酸雨致酸前提前物与酸雨