第三章    大气环境

    陆地生物与大气的关系，就像鱼与水一样，须弓不得离开。就是水生生

物，也离不了大气，如果地球上没有了大气，也就没有了生命。因此，就决定了

大气环境在整个环境中的重要地位。

第一节    大气概述

    这一节的内容同学们在“自然地理学”中已经学过了，这一节我只做一个简

单的介绍。

    一、大气的成分

    大气是由多种成分组成的混合气体，通常认为应包括如下几部分。

    (一)、干洁气体

    干洁气体即清洁空气。没有水汽和悬浮物。它的主要成分为氮、氧、氩，它

们在空气的总容积中约占99．99％。干洁空气各组分的比例，在地球表面(85公

里以下)几乎是不变的，因此可看作为大气中的不变组成。看教材表3。

    (二)、二氧化碳

    主要来自于生物的呼吸作用，有机体的燃烧与分解。化石燃料(煤、石油、

天然气)燃量的增加，森林覆盖面积的减少，二氧化碳在大气中有含量有增加的

趋势。

    (三)、臭氧

    臭氧是氧分子离解为氧原子，氧原子再与另外的氧分子结合，形成的一种无

色剧臭的气体。在20——30公里高度达到最大值，常压下厚度达8公里，形成

明显的臭氧层，臭氧能吸收太阳紫外线，使地面生物避免过量的紫外线辐射，

    (四)、水汽

    水汽主要来自海洋、地面蒸发与植物蒸腾，在大气温度变化范围内水汽可发

生相变，形成云、雾、雨、雪等多种大气现象。大气中的水汽含量，比起氮、氧

等主要成分含量，所占的百分比要低得多，但它在大气中的含量随时间、地域、

气象条件的不同而变化很大，在干旱地区可低到0．02％，而在潮湿地带可高达6％。大气中的水汽的含量虽然不大，但在太阳辐射的近红外和远红外区域，对地球长波辐射有较强的吸收带。大气中的水汽含量对生物的生长和发育有重大影响。因而也是大气中重要组成之一。

    (五)、悬浮微粒

    大气中的悬浮微粒(固体微粒)主要来源于火山爆发、沙土飞扬、物质燃烧

的颗粒、细菌、微生物、植物的孢子花粉等。无论是它的含量、种类，还是化学

成分都是变化的。大气中的悬浮微粒增加会影响太阳辐射传输，使能见度变低，

有的能起凝结核的作用。

    二、大气的分层

    地球表面覆盖着多种气体组成的大气，称谓大气层。一般是将随地球旋转的

大气层叫做大气圈。

  大气在垂直方向上的温度组成、物理性质也是不均的。根据大气温度垂直分布的特点，在结构上将大气分为五个气层，见课本图3。

(一)、对流层

    对流层是大气圈中最接近地面的一层，对流层平均厚度约为12公里。对流

层集中了占大气总质量75％的空气和几乎全部的水蒸汽量，是天气变化最复杂的层次。对流层具有两个特点；

    1、气温随高度增加而降低。每上升100米，温度降低0.6℃。

    2、空气具有强烈的对流运动。

    (二)、平流层

    对流层顶上是平流层，其上界伸展到约55公里处。这一层的特点是：存在

臭氧层：大气温度随高度的增加而升高；无线电探空气球，飞机都在这一层活动。

    (三)、中间层

    由对流层顶至85公里处。气温随高度的增加而降低。

    (四)、热成层

    又称暖层，位于85--800公里处。这一层空气密度小，气体在宇宙线作用下处于电离状态，又称电离层。电离后的氧能吸收太阳的短波辐射，因此，电离能反射无线电波，对远距离通讯极为重要。

    (五)、散逸层

    热成层顶以上的大气，统称散逸层，也称外层大气。该层大气极为稀薄，气

温高，分子运动速度快。有的高速运动的粒子能克服地球的引力作用而逃逸到太

空中去，所以称为散逸层。

    三、大气边界层主要特征

    在对流层下部1．2—1．5公里范围内的薄层大气称为大气边界层。因为贴近地面摩擦作用影响，又称摩擦层。这一层是人类活动的主要场所，进入大气的污染物质绝大部分在此层活动。所以，边界层气象条件和大气污染物的迁移的扩散有着密切关系。主要特征有以下几点：

    (一)、湍流运动

    大气的无规则运动称为大气湍流。根据湍流形成的原因不同，可分为热力湍

流和机械湍流。热力湍流是由于垂直方向温度分布不均匀引起的，它的强度取决

于大气稳定度。机械湍流是由于垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度引起的，

它的强度取决于风速梯度和地面粗糙度。湍流有极强的扩散能力，它比分子扩散

快10⁵—10⁶倍。风速越大，湍流越强，污染物的扩散速度就越快，污染物的浓度

就越低。因此，边界层大气湍流性对污染物的扩散稀释起着重要作用。

    (二)、风  

    风是大气在各种力的作用下产生的运动。作用在大气上的力有气压梯度力、

重力、地转偏向力、磨擦力、惯性离心力。作用于大气的力，以气压梯度力和重

力最为重要，这是引起大气运动的直接动力。气压梯度力是指单位质量的空气在

气压场中受到的作用力。这一力可分解为垂直和水平方向两个分量。垂直气压梯

度力虽大，但由于有空气质量与之平衡，所以空气在垂直方向所受作用力并不大。

水平气压梯度力虽小，但却是大气运动的主要原因。只要水平方向上存在着气压

差，就有水平气压梯度作用在大气上，使大气由高压侧向低压侧加速运动，直到

其他力与之平衡为止。白天风速大、夜间风速小；夏季发生在距地表约100米，

冬季约50米高的气层内。

    (三)、温度的垂直分布

    干空气在用绝上升和下降运动时，每升高或下降100m，温度约上升或下降

1K，对流层内，气温垂直变化的总趋势是随着高度地增加逐渐降低。白天地面吸收太阳辐射而加热；夜间由于地面辐射泠却迅速降温。

    (四)逆温层

    对流层在正常情况下(即标准大气压状态下)近地层的气体温度总要比其上

层气体温度高。气温垂直变化的这种情况，用气温垂直递减率r表示。气温垂直

递减率的含义是：在垂直于地球表面方向上，高度每增加100m的气温变化值，

(其平均值为0．65℃／100m)。实际大气气温垂直分布与标准大气可以有很大不

同，概括起来有三种情况：

    气温随高度增加而降低的，其温度垂直分布与标准大气相同，此时r>0

  高度增加，温度不变，符合这样特点的气层称谓等温层，此时r=O

  高度增加，温度增加，其温度垂直分布与标准大气的相反，这种现象称谓温

度逆增，简称逆温。出现这种逆温的气层，称谓逆温层。此时r<0。逆温层的出

现将阻止气团的上升运动，使逆温层以下的污染物不能穿过逆温层，只能在其下

方扩散，因此，可能造成高浓度污染。根据逆温生成的过程，可将逆温分为辐射

逆温、下沉逆温、平流逆温、锋面逆温、湍流逆温等五种。《环境学概论》刘培桐P38-40

第二节  大气污染

一、按照国家标准化组织(1SO)作出的定义：大气污染通常是指由于人类活

动和自然过程引起某种物质时入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间

并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。

    这里指明了造成大气污染的原因是人类的活动和自然过程。人类活动包括

人类的生活活动和生产活动两个方面，而生产活动又是造成大气污染的主要原

因。自然过程则包括了火山活动、山林火灾、海啸、土壤和岩石的风化以及大气

圈的空气运动等内容。上述所说的原因导致了一些非自然大气组分如硫氧化物、

氮氧化物等进入大气，或使一些组分的含量大超过自然大气中该组分的含量，如

碳氧化物，颗粒物等。

    “定义”还指明了形成大气污染的必要条件，即污染物在大气中要含有足

够的浓度，并在此浓度下对受体作用足够的时间。在此条件下对受体及环境产生

了危害，造成了后果，称之为大气污染。由于大气自净作用，会使自然过程造成

的大气污染，经过一段时间后自动消除。《环境保护》P76

     二、大气污染源及污染物

(一)大气污染源：

1、天然源：指自然界自行向大气环境排入污染物的污染源。如森林火

  灾、火山爆发、岩石分化等。一般来说，只占大气污染的很小部分。

2、人为源：指人类的生产活动所形成的污染源。如工业部门的烟尘废

  水、汽车的尾气等。

    (二)大气污染物

    指由于人类活动或自然过程排入大气，并对人和环境产生有毒影响的。

据不完全统计，进入大气的众多污染物中大约有100种左右对人类环境危害较

大。如颗粒物质、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物、硫化物及光化

学氧化剂等。

1、一次污染物：又称原发性污染物，指直接由污染源排放的污染物。进入大气

  后其性质没有发生变化。

2、二次污染物：又称继发性污染物，—指进入大气的一次污染物之间相互作用，

    或一次污染物与正常大气组分发生化学反应，以及在太阳辐射线的参与下引

    起光化学反应而产生的新的污染物。参考书中表3-2

    按污染物存在的状态，大气污染物可分为颗粒污染物和气态污染物。粒径小

于1μm称烟尘。烟尘通常指氧化过程中的烟气：燃烧不完全的黑烟；蒸汽凝结

所形成的烟雾；粒径小于10μm称飘尘。飘尘能长期飘荡在空气中；粒径大于

10μm称降尘；粒径小于75μm称粉尘；粒径大于75μm称尘粒；粒径小于100

μm，悬浮大气中液体粒子称雾尘，如水雾、酸雾、碱雾、油雾等都属于雾尘。

粒径小于10llm颗粒物可以通过呼吸道进入人体，从而对人体的健康产生危害。

    一些重要气态污染物及其人为源看书中表3-2所示。

    三、几种典型的大气污染

    (一)煤烟型污染(还原型)

煤烟型污染物：S0₂、NOx、CO和颗粒物。

煤烟型污染源：燃煤，主要成分是C、H及少量O、N、S

插课本图3-2

图3-2煤燃烧过程的生成物

无机硫氧化：燃烧中的无机硫大部分为硫铁矿，燃烧时氧化为S02其反应式为

    4FeS₂+11O₂一Fe₂O₃+8SO₂

形成S02后部分可转变为SO₃：

    SO₂+1／2O₂一SO₃

    SO₃+H₂O一H₂SO₄  (硫酸雾，是强氧化剂，其毒性比SO₂更大)。SO₂在大气中停留时间为2-4天，可随风输送到1000公里以外的地方。我国由SO₂引起的酸雨占我国酸雨总量的33％。

有机硫，如硫醚，硫醇等，在燃烧过程中，首先转化成硫化氢，然后再氧化成

SO₂：    CH₃CH₂CH₂CH₂SH—H₂S+2H₂+2C+C₂H₄

         CH₃CH₂SCH₂CH₃一H₂S+2H₂+2C+C₂H₄

硫化氢再氧化：  2H₂S+3O₂—2SO₂+2H₂O

    (二)交通型污染(氧化型)

交通型污染物：CO、NOx、HC

交通型污染源：机动车、机动船、航天器(飞机、飞船)

反应式；C+2O₂一CO+热量

    CO₂+C一2CO一热量

    N₂+XO₂—+·2NOx

光化学烟雾：是在一定条件下(如强日光、低风速和低温度等)，氮氧化物

和碳氢化物发生化学转化形成的高氧化性的混合气团，是一种带刺激性的淡蓝色

烟雾。是典型二次污染。光化学烟雾必须具备三个条件：第一，有引起光化学反

应的紫外线；第二，有碳氢化物存在：第三，有氮氧化物参加。

    光化学反应的形成机制：

    引发反应(臭氧生成反应)：NO₂+hv→NO+O

    O+O₂+M→O₃+M；

    NO+O₃→NO₂+O₂

基传递反应：RH(烷基)+OH→RO₂+H₂O

CHO(醛)+OH—RC(O)O₂(过氧酰基)+H₂O

RCHO+hv→RO₂+HO₂+CO

HO₂+NO→NO₂+OH

RO₂+NO→NO₂+RCHO+HO₂

RC(O)O₂+NO→NO₂+RO₂+CO₂

OH+NO₂→HNO₃ 

终止反应：RC(O)O₂+NO₂→RC(O)O₂NO₂(PAN过氧乙酰硝酸脂)

RC(O)O₂NO₂→RC(O)O₂+NO₂    

从上述反应式可以看出，光化学烟雾的形成过程是由一系列复杂的链式反应组成的。首先是NO₂的光解导致了O₃的生成；其次是有机HC化合物的氧化生成了活性自由基，尤其是HO₂、RO₂等；第三是HO₂、·RO₂引起了NO向NO₂

转化，进一步提供了生成O₃的NO₂源，又继续光解产生臭氧。

光化学烟雾的危害：主要是臭氧的危害。对人的危害是引起咳嗽、喉部干燥、胸疼、恶心、肺水肿。对植物的危害是损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代谢的功能：破坏原生质的完整性和细胞膜；影响根系向植物上部输送水分和养料。对材料(主要是高分子材料，如橡胶、塑料和涂料等)也产生破坏作用。

    (三)酸沉降污染

酸沉降有二种形式：一种是湿沉降，大气中的酸通过降水(如雨、雾、雪)的方式迁移到地表。一种是干沉降，大气中的酸通过含酸气团气流的作用直接迁移至地表。

引起酸沉降的主要物质：SOx(SO₂、NO₂)、NOx(NO、NO₂)

酸沉降污染物质的来源：

天然源

SOx：海洋的硫酸盐雾，有机物的分解，火山爆发、森林大火等。

NOx：雷电，陆地源释放

人为源

SO₂：燃烧(电厂、冶金、化工)

NOx-机动车、机动船、航天器

其它来源：书上讲了三点，即氯化物、NH₃、臭氧、尘埃等。请同学们自学。

（四）芜湖市环境质量情况

酸雨：1982-2000年市区共采集降水水样1751个，其中酸雨（pH∠5.6）590个，占样品总数的33.7%。

降尘：1982-2000年降尘年平均值17.8/T/(km².月),超过省暂定10t/km²./月).

CO：1986-2000年CO监测均值为1.87mg/m³,低于国家一级标准4mg/m³.瞬时浓度范围0.029-10.35mg/m³。

NO：1981-2000年，多年平均值为0.031mg/m³，低于国家Ⅱ级标准，有9年超标，超标率最高为7.85%，最低为0.73%。

摘自《芜湖市环境保护志》  中国环境科学出版社  2001

    图：酸雨形成机理

四、大气污染的危害

  大气是一切生物生存的最重要的环境要素。随着人为海潮的增强，大气质量发生了很大变化，大气污染越来越严重，它不但危害人体健康、影响动植物生活，同时还损害各种各样的制品与材料。如广西的酸雨可腐蚀人的衣服和雨具。

(一)、大气污染对人体健康的危害

  1、大气污染物侵入人体的途径

  大气污染物主要通过三个途径侵入人体造成危害。

    (1)  通过呼吸道直接吸进人体造成危害。

    (2)  附着在食物上或溶于水中，随饮水，食物而进入人体

    (3)  通过接触或刺激皮肤进入人体。

2、不同类型的污染物对人体的危害：

（1）、大气颗粒物：如前所述，大气颗粒物粒径小于1皿m称烟尘；粒

  径小于10um称飘尘；粒径大于10um称降尘；粒径小于75μm称粉尘；粒径大于75μm称尘粒。粒径小于10μm颗粒物可以通过呼吸道进入肺泡，从而对人体的健康产生危害。主要表现   为矽肺病、癌症、支气管炎……。

(2)、二氧化硫：SO₂对人体的健康的影响是破坏酶的活力，影响碳水化合物和蛋白质的代谢，使血中蛋白与球蛋白比例降低，对肝脏也有一定的影响。

    值得一提的是，通常被污染的大气中SO₂是与多种污染物共存，吸入的混合气体对人体产生危害的协同效应，比它们各自的作用之和要大得多。比如，SO₂被氧化成SO₃，SO₃与水蒸汽形成硫酸雾，硫酸雾的生理毒性要比SO₂大4-20倍。

    我国1995年SO₂的排放量为2370万吨，超过欧洲和美国，成为世界上最大的SO₂排放国。2000年SO₂的排放量为2730万吨。因此，在今后一个时期内，酸雨和SO₂的污染控制将是我国大气污染防治工作的一项重要内容。

    上海市城区大气二氧化硫污染对健康的定量评价

    陈秉衡(复旦大学公共卫生学院环境卫生教研室)

以国际上近年来通用的危害度评价方法为基础，结合大气污染物每增高一个单位所产生的健康损失综合定量评价上海市城区大气S02污染的健康危害。结果表明，1990、1998年上海市城区大气S02污染造成可避免死亡数分别为450-2400人，30-170人慢性支气管炎可避免患者数54600、4000人，内科门诊人次515800、32200，儿科门诊人数不清57500、7000，急诊人次101900-334600，6600-23200，咳嗽症状增加23．3％、16％，所急症状增加53．3％，3．6％。结论，上海市城区大气S02污染对居民造成了一定的健康损失，但呈逐年下降趋势。摘自《环境与健康杂志》200219(1)11-13

    沈阳市空气S02污染对心血管疾病死亡率的影响

    金力奋(浙江大学医学院劳动卫生与环境卫生研究所)

    摘自《环境与健康杂志》200219(1)50-52

昔日买方变成大卖方

在我国开创了首例二氧化硫排污权交易的“买卖”的南通市，南通醋酸纤维有限公司过去从天生港发电公司买，今天在投资21.58亿元改造生产线后，不仅实现了二氧化硫的总量控制，还从富裕的二氧化硫排污指标中，每年拿出400吨指标，卖给王子制纸，每吨成交价1000元为期5年。《中国环境报》2004-11-16

（3）、一氧化碳

CO是五色无嗅的有毒气体。CO和血液中血红蛋白的亲和力是氧的210倍左右。它们结合后生成碳氧血红蛋白(HBCO)，将严重阻碍血液输氧，引起缺氧，发生中毒。CO的人为排放是以汽油为燃料的机动车，机动船和航天器排放的，而且量大面广，在大气的污染控制中，对CO的排放应引起高度的重视。

  （4）、氮氧化物

    前面讲过，氮氧化物有二种生成方式，一种由燃料中固定氮生成，通常称为燃氮氧化物；一种是由空气中氮气在高温下通过原子氧和氮之间的化学反应生成，通常称为热氮氧化物。化石燃料中，石油的平均含氮量为0．6 5％，煤的含氮量为1％一2％(重量计)．构成大气污染的氮氧化物主要是NO和NO₂。试验结果表明，燃料中20％-80％的氮转化为氮氧化物。

    一般的化学转化为：2NO+O₂—→2NO₂；

    4NO₂+2H₂O+O₂—→4HNO₃

    NH₃+HNO₃一→NHaNO₃

    对动物及人的危害：破坏血红素，气管炎、肺气肿、肺癌等。城市肺癌发病率高于乡村。

    北京市交通，民警与园林工人呼吸道疾病比较

《环境科学原理》P44

    （5）、光化学氧化剂

光化学氧化剂的种类：臭氧、过氧乙酰基硝酸脂(PAN)……

臭氧对人体的危害：肺活量降低，支气管炎，肺气肿……

    （6）、碳氢化合物

碳氢化合物是形成光化学烟雾的主要物质之一。可见阅读材料。

    （7）、其它有害物质

  铅及铅化物：轻度中毒会出现神经衰弱，消化不良；中度中毒会出现腹痛；

重度中毒会出现肢体麻痹。

  镉及镉化物：骨痛病。

  氟及氟化物：可引起肺气肿，支气管炎。

  氮及氮化物：可刺激眼睛，引起肺气肿

(二)大气污染对植物的影响

大气污染对植物的危害有以下几个方面：

    1、损害植物酶的功能组织：氟化物使某些关键的酶催化作用受到影响。

    2、影响植物新陈代谢功能：SO₂损坏叶片。

    3、破坏原生质的完整性和细胞膜：O₃对气孔和膜造成危害。

(三)大气污染对材料的危害

主要原因是SO₂对材料的腐蚀作用。如我国西南、华中、华南的大部分地区华北、东北的部分地区，是我国的酸雨区。我省处于长江中下游酸雨带。目前年平均降雨量PH值≤5．6的地区占全国面积的40％。河南洛阳龙门石窟受侵蚀就是与大气污染有关。

2005年3月29日18时50分，在京沪高速淮安境内，二辆货车相撞，其中一辆是满载30吨液氯的罐车，翻到了路基下，造成液氯泄漏，驾驶员逃逸。贻误了抢救时间，造成公路旁3个乡镇村民重大伤亡。到30日下午5时，28人死亡，285人住院治疗，组织疏散村民近一万人等。

小常识：氯为黄色气体，有强烈的刺激性气味，高压下可呈液态，据介绍，氯气被吸入后，可迅速附着于呼吸道粘膜，之后可导致人体气管痉挛，支气管炎，支气管周围水肿，充血和坏死，呼吸道粘膜受刺激，可造成局部平滑肌痉挛，再加上粘膜冲血，水肿及灼伤，可引起引起严重的通气障碍。一般人吸入浓度为2.5mg/m³氯气时,就会死亡。

遇到这种情况的自救方法是用湿毛巾捂住口、鼻，背风跑到通风的具有新鲜空气的地方。

(四)大气污染对大气环境的影响

主要是二个方面：全球气候变暖(温室效应Green  house  effect)

    臭氧层破坏：

(在第四节讲述)

    第三节  大气污染控制

  这一节内容以后在大气污染控制这门课中作详细介绍。我这里只是简单扼要地介绍大气污染控制的技术手段。大气污染质量标准GB3095-1996

    一、清洁能源

 在大气污染物中，85％的C02、60％的NOx来自煤的燃烧。当前世界能源的三大支柱是煤炭、石油和天然气，它们所占的比率是石油40％，煤炭27％，天然气23％。我国能源消耗量占世界能源消耗量的10％，因此，我国是世界上最大的燃煤消费国和二氧化碳排放量的大国之一。因此，开发优质、高效、洁净的能源，是控制大气污染的重要措施之一。清洁能源战略包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利用；新能源的开发；各种节能技术等。

    (一)、常规能源的清洁利用

  常规能源指的是煤、石油、天然气、水能和电力等能源。目前我国能源消费结构是：煤炭75％，石油17％，电力6％，天然气2％。由此可见，我国能源是以煤为主，传统的煤原料开发利用方式导致严重的煤烟型污染已成为我国大气污染的主要类型。因此，如何清洁利用煤炭是我国能源领域亟须解决的问题之一。

1997年国务院批准，正式出台了《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展

纲要札科技部组织安排了科技攻关，旨在减少煤炭利用中的污染和提高转换燃烧效率。洁净煤技术看阅读材料。

石油的利用，推广无铅汽油，减少铅粒的污染。加快汽车行业的技术改造，

提高汽车发动机的档次。如上海率先使用欧Ⅱ标准，从2003年3月1日开始，上海提前全面实施国家机动车排放标准第二阶段排放限值不符合这个标准的新

车将不准在沪上牌。用液化气做燃料，主要成分是丙烷和丁烷。它以其较清洁的

燃烧和良好的单位行驶里程，表现了较好的替代性能。如我市24路公共汽车就

是双燃料汽车；电池做动力的电池车。

    天然气的利用。煤作为能源对大气的污染主要是二氧化硫、二氧化碳和粉尘，

而天然气对二氧化硫和粉尘的排放几乎为零，二氧化碳的排放量也很低，因此

是一种相对洁净的能源。我国天然气生产潜力巨大，但60％集中在中西部。如新疆的塔里木盆地的储量占全国的1／4，四川盆地占全国的1／4-1／5，陕甘宁盆地、云南曲靖盆地是我国中部天然气潜力最大的地区。国家决定启动西气东输工程。今年我市已经用上天然气。

    西电东送(在水能利用中讲)。

我国一次能源资源量、探明储量、产量、消费量世界排名

    (二)、，可再生能源和新能源的开发利用

    可再生能源与新能源包括太阳能、水能、风能、海洋能、生物质能、地热能，

核能、氢能等，它们都属于低碳或非碳能源，对环境不产生或很少产生污染。

    1、太阳能

    太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量，它辐射到地球，

只占部辐射量1／22×10⁸。无需运输，资源丰富，无污染。这项技术我国正在开发利用，大家知道的太阳能热水器，太阳能电池，太阳能汽车太阳温室、塑料大棚、薄膜育秧等。我国太阳能热水器已形成400万m2／年，累计拥有量超过1500万m²，居世界首位。太阳能光伏电池的年生产能力为4．5兆瓦，光伏发电系统累计装机容量超过13兆瓦。

日本可弯曲太阳能电池功率大幅提高：日本研究人员通过技术改进，成功将可弯曲的色素增感型太阳能电池功率大幅度提高，每12平方厘米的电池可输出4伏以上电压有望用于户外广告，笔记本电脑，手机和家电制品等提供电源。改进前每12平方厘米产生的电压仅为0.7伏。中国环境报2004-10-19

    2、水能

    水能是一种清洁的能源。主要的是水能发电。我国水能特点：第一、资源丰

富，居世界首位。我国具有一万KV以上发电能力的河流有3019条；第二、分

布不均，偏于西南。西南水能资源占全国的68．7％。其中川、藏、滇三省占全国64．4％；第三、大型水电站多在西部，大型的占70％，特大型的占80％。云南西双版纳水电很多，我80年代去的时候，每度电只要5分钱，机关单位几乎是全部用电。我国已正式启动西部水电工程，它的发电能力将是相当于三个三峡发电量。

    国家的西电东输工程，葛洲坝的电通过我们安徽到上海。三峡工程已说明我

国水力发电已逐渐向大型化方向发展。

  3、风能

  风力发电不消耗资源，不污染环境，建设投资小，装机规模灵活实际占地少。在国西部用的比较普遍。在我国，一年内风速超过3m／S的时间为4000-8000小时。在我国的广东、福建、辽宁、吉林、山东、甘肃、新疆、内蒙、浙江等都具备建设风场资源的条件。到1999年底，我国共建成了24个风电场，并网风力发电总装机容量超过26万KV,离网型风力发电机组超过17万台.

 1999年底我国风力电场装机容量

    摘自《中国人口资源环境与可持续发展》P456   

    4、海洋能

    海洋能指潮汐能、波浪能、海洋温差能、海流能、海洋上空的风能、海洋表

  面的太阳能、海洋生物质能。我国大陆岸线长达18000Km，6500多个大小岛屿海岛的岸线长达14000多Km，海域面积470多万mm2，可建潮汐发电站的地方有398处。据1981年普查，我国潮汐能资源可开发的装机规模可达2000多万

Kw，年发电量为600多亿Kw．h。我国有10处装机规模可达60万Kw的潮汐资源富集海区，除长江口北一处外，其余9处均在福建和浙江。如浙江省的江厦潮汐电站装机容量3．2Mw，是双库双向发电，技术先进，运行稳定，是世界第三大潮汐发电站。1990年珠海市大万山岛建成我国第一座3Kw波浪电站。又在广东省汕尾市遮浪研建了100Kw的岸式振荡水柱波浪电站。青岛市即墨大官岛研建了100Kw摆式波力电站。

    5、生物能

    生物能是以生物为载体将太阳能以化学能的形式贮存的一种能量，它直接或

间接地来源于植物的光合作用。生物能是第四大能源。常见的有沼气，垃圾发电。

如：1988年11月我国首座垃圾发电站在深圳投产发电，到现在发电正常，至今已发展日处理垃圾400-500吨，年发电量约500-600万Kw．h；1992年广州市大田山垃圾发电厂年发电量1．2亿Kw．h，  日处理垃圾1200多吨；我市开发区垃圾焚烧热电厂，占地面积37080m2，安装2台6000千瓦发电机组，3台焚烧垃圾锅炉，总投资2．2亿元人民币。与2003年5月1日正式并网发电，  日处理垃圾600多吨，年发电量为8400万度，同时可实现城市垃圾无害化，减量化，资源化；目前上海正在规划建设浦东、江桥二座垃圾发电厂，等等。

    6、地热能

    地热能起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。我国已探明的储量相当于2000亿吨标准煤以上，已勘探的40多个地热田可供中低温直接利用的热储量相当于31．6亿吨标准煤，忆发现天然及人工地热出露点2900多处，藏、滇、川、广、闽等省区为我国地热资源丰富区。

    我国对地热能的开发利用情况如下：低温地热供热系统供暖面积超过800万平方米，在北京、天津、辽宁、陕西等省已具有相当规模。地热发电装机容量

32Mw居世界第13位。高温地热发电装机容量达25Mw。1970年广东省在丰顺

县邓尾建设了我国第一台闪蒸系统地热水发电试验机组，利用91℃的地热水发

电，功率为86-300Kw，目前仍在使用。1971年在江西省宜春市温汤，建立了利

用66℃的地热水发电，功率为50Kw，西藏羊八井地热电站，利用145℃左右的

地热水，从1997年开始1Mw投入运营，到1999年底，总装机容量达到25．18Mw；

郎久地热电站2Mw，那曲地热发电站1Mw。国家计委“1999年中国新能源与可，再生能源白皮书”中关于地热发电的预测是：1、2005年的目标是高温地热发电

站装机达到40-50Mw，主要是西藏羊八井的滇西腾冲；2、2010年的目标是地热

发电装机容量达到75-100Mw。

    7、核能

    核能是指原子核结构发生变化时发出的能量。有分裂变能和聚变能二种。我

国1991年自主建造的秦山核电站；1994年建造的广东大亚湾核电站的并网发电，

标志着我国已经掌握了核聚变技术。在建的核电站有：1、秦山核电站二期工程；

2、秦山核电站三期工程；3、广东岭奥核电工程(深圳，距大亚湾核电站1．2公

里)；4、江苏田湾核电站(连云港高公岛乡柳河村田湾)。

    8、氢能

    用氢作为汽车燃料，排放的废气是水，可完全避免HC和NOx污染，且资源丰富，技术成熟，成本高，但有很好的发展前景。比如燃料电池汽车：

    1996年，以压缩氢气为燃料，功率50Kw，乘座6从，最高时速达110公里，

连续行走250公里；1999年，以液体氢气为燃料，功率50Kw，乘座5人，最高

时速达145公里，连续行走450公里。

    (三)、节能   

    节能是指采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可接受的一切措施，

高效地利用能源资源。节能不是降低生活质量，而是为了提高能源利用率，降低

成本，改善生活质量。如节能冰箱，节能空调，各种家用电器的待电状态的电耗

问题，等等。我国的能源利用率为32％，比国际先进水平低10％，每消耗一吨

煤所创造的国内生产总值，只有发达国家的50％——25％。

    二、绿色交通

  减少交通工具造成的环境污染。

    (一)、合理的交通规划

    轨道交通；高速公路网；公交优先等。

    (二)、发展清洁汽车

    清洁汽车是指低排放的燃气汽车、混合动力汽车、电动汽车以及通过采用多

种技术手段大大降低排放污染物的燃油汽车及其他代用燃料汽车。国际发展趋势

新型汽车有燃料电池汽车、太阳能为动力的汽车，用氢为燃料的汽车等。

    三、末端治理

    大气污染控制是一项综合性很强的技术。我国目标是“一控双达标”。“一控”

是实施污染物排放总量控制。“双达标”是指所有工业污染源都要达标排放：直

辖市、省会城市、经济特区城市、沿海开放城市和重点旅游城市的环境空气和地

面水环境质量，按功能分区分别达到国家标准。

     (一)、烟尘治理

    实际上就是颗粒污染物的处理。主要是除尘装置，这类装置种类很多，依照

除尘器除尘的主要机制又分为机械式除尘器，过滤式除尘器，湿式除尘器和静电除尘等。

    (二)、二氧化硫治理

    二氧化硫治理技术包括燃料脱硫和烟气脱硫。

    燃料脱硫：加氢催化，使有机硫化物的c-s健断裂，硫变成简单的气体或固

    烟气脱硫：A、湿法：就是把烟气中的SO₂和SO₃转化成液态或固体化合物，

从烟气中分离。B、干法：是指用固体粉末或非水液体作为吸收剂或催化剂进行

烟气脱硫它分为吸附法、吸收法和催化氧化法等。

    (三)、氮氧化物的治理技术

  氮氧化物主要来源于汽车尾气和炼油业。汽车尾气的治理主要是清洁能源汽车。工业企业的排放主要是以下方法去除：

    吸收法：碱吸收法、熔融盐吸收法和硫酸吸收法。

    非选择催化还原法：用铂为催化剂，以H₂或CH₄为还原剂，将烟气中的NO还原成N₂。

选择性催化还原法：以铂为催化剂，以NH₄、SH、CO等为还原剂，将烟气中的NO还原成N₂。

（四）氟化物的处理

用湿法和干法处理。

四、环境自净：

大气环境的自净有物理作用(扩散、稀释)，化学作用(氧化、还原、降水洗涤)和生物作用(植物吸收大气中有害气体、截留粉尘，调节气候)。绿地比非绿地温度要低3-5℃，绿地比建筑物要低10℃左右，绿地湿度要比非绿地湿度要大10-20%。

  第四节    全球大气环境变化

    全人类共用一个大气圈，因此，有些大气污染所造成的伤害。已经没有了国界的限制，形成了全球性的大气污染，成为与世界各国都有切身利害关系的问题。比如说，臭氧层的破坏，出现在南极，但温室气体却是世界各国排放的。又比如说，我国的沙尘暴，不但影响了我国首都北京，也影响到日本东京，据说在美国的夏威夷也检测到了我国沙尘暴的沙尘微粒。目前全球大气环境变化最引入注目的三大环境问题是全球变暖、臭氧层的破坏和酸雨。

    一、全球变暖

全球变暖：指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升。

    (一)近百年来全球变暖的趋势

在过去的100年内上升了0．3-0．6度，还将继续上升。有6个平均最暖年，它们分别是1980、1981、1983、1987、1988、1989。近几年来，人们统计了约

一亿个陆地观察数据以及大约600万个海洋监测数据，预计2030年全球平均气

温将比现在上升0．5-2．5度．

     另据报道，到2100年北极温度可能要上升4-7度，而对于全球来说起码要翻一番。中国环境报2004年10月19日

本世纪未北冰洋可能成为“无冰洋”

科学家们近日分布的研究报告称，北极地区的变暖速度几乎是地球其他地区的两倍。根据他们的研究，在2060年至2100年间，夏季北冰洋的浮冰可能会完全消失。这一研究报告是250名科学家受北冰洋周边包括美国、加拿大、俄罗斯、丹麦、瑞典、芬兰和冰岛在内的8个国家政府的委托，历经4年完成的。这可以说是科学家迄今为止的对地球某一地区气候变化趋势最深入的研究。北极地区日趋变暖，已开始影响到北极地区的生态系统和人类生活，北极熊，海豹的栖息环境正在不断消失……。科学家们认为，导致北极地区气候迅速变暖的的罪魁祸首仍是包括发电厂在内的各类工厂以及汽车排出的大量温室气体。《中国青年报》2004-11-10

(二)全球变暖的原因    ’

全球变暖的主要原因是“温室效应”的加剧。温室气体短波能通过，它能吸收长波，将地球反射的热量又反射回地球，造成地球大气温度的升高。

 全球变暖的基本原理可能通过考虑两种辐射能来理解：一种是加热地球表面

的来自太阳的辐射；另一种是射向太空的来自地球和大气的热辐射。我们把物体收入辐射能与支出辐射能的差值称为净辐射或辐射差额。

  净辐射=收入辐射-支出辐射

在没有其他方式的热交换时，净辐射决定物体的升温与降温。净辐射不为零，

就表示物体收支能量不平衡；辐射平衡时，净辐射为零，物体温度不变。如果这种平衡被破坏，它可以通过地球表面温度升高来调节。

    CO₂、CH₄、O₃、CFC、水汽等，这些气体可以使太阳的短波辐射几乎无衰

减地通过，又可以吸收地球的长波辐射，并将热量反射回地球，使地表大气温度

升高。由于这类气体像玻璃罩一样，具有保温的作用，因此被称为“温室气体”。

    由于所有这些气体(除CFC)都是自然界在人类出现之前就存在的，因此，

把这类温室气体吸收长波辐射并将热量反射回地球，造成地球变暖的效应称为自

然温室效应。由于人类活动向大气中排放有毒有害气体加剧了温室效应，称为增

强温室效应。

大气中的温室气体(Green house gas)

    据1997年美国里厅国家实验室报告，大气中C02浓度己增长了30％，CH₄

增长了1倍，NOx增长了315％。热带雨林正以每年平均900-2450hm²的速度从

地球上消失。1995年全球CO₂排放量已达220X10⁸吨。

    《现代环境科学》盛连喜  P79-80

（三）大气温室效应的原理

如果没有温室气体来吸收热量，地表温度将低于-18℃

物体温度越高，辐射的波长越短，物体温度越低，辐射的波长越长。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时，也向外辐射长波而降温，但是大气对太阳短波辐射几乎是透明的，却强烈地吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射后转化为热能，提高自身的温度同时，它自己也向外辐射波长更长的长波辐射（因为大气的温度比地面温度更低），其中向下到达地面的部分称为逆辐射，地面接受逆辐射后就会升温，或者说大气对地面起到了保温作用，这就是大气温室效应的原理。

（四）温室气体

世界气象组织(WMO)和联合国环境规划署(UNEP)在第二次评估报告中(1995)主要考虑了CO₂、CH₄、N₂O、HFCs氢代氯氟碳、PFCs全氟碳、SF₆、六氟化硫等6种温室气体，下面分别介绍如下：

    1、二氧化碳

    CO₂在通常情况下是无色无臭并略带酸味的气体，固体二氧化碳称为干冰。

固体二氧化碳变成气体时大量吸收热量，因此干冰被用作低温致冷剂和人工降雨

催化剂。在大气中寿命可达120年或更长。它对温室效应的贡献率达20％。有人计算，当CO₂浓度在目前水平加倍或减半时，地表温度将相应升高或降低2.3℃。

    大家知道，金星的大小与地球相当，金星表面的气压大约是地球大气压力的100倍，在绝大部分由CO₂构成的金星大气内部，由几乎是纯硫酸微滴组成的深厚的云完全复盖，只有1%-2%的太阳光穿透云层到达金星表面。我们一定认为金星上温度很低。但恰恰相反，金星表面温度约为525℃，足以让铅融化。产生这种高温的原因是温室效应。由于非常厚的CO₂气体的吸收，金星表面向外散发的热辐射很少能逃逸出去。

    实验研究证明：当CO₂含量达0．07％时有少数对气体敏感的人就感觉有不良气味和不适感觉；0．1％时空气中氨类物质明显增加，人们普遍有不适感觉；达3％时，肺的呼吸量虽正常，但呼吸深度增加；达4％时，头痛、耳鸣、脉搏滞缓，血压上升；达8％-10％时，呼吸明显困难，意识不清，以致呼吸停止；达30％时人很快致死。根据国家标准GB／T17226-1998《中小学教室换气卫生要求》规定，“教室内空气中CO₂的最高容许浓度为0．15％”。一个人每天需要24mol，0．768kg氧气的同时，排出24mol,1．056kgCO₂。计算一个人一小时所需的空气量=1mol÷0．15％×22．4L／mol=15m³。

    19世纪以来，全球CO₂浓度的变化：19世纪初0．0284％,19世纪末0．0296％,1960年0．032％,2001年0．0368％。

    2、CH₄

    CH₄是气体燃料也是化工原料，是一种无色、无味、无毒的气体，是仅次于

二氧化碳的温室气体，在大气中的寿命为12年。据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)1996年发表的第二次变化评估报告，从1750-1990年共240年间CO₂增加了30％，而同期CH₄却增加了145％。它是重要的温室气体之一，它对温室效应的贡献率达15％。模式计算表明，如果对流层CH₄浓度增加1倍，全球地表平均温度将要增加0．2-0．3℃，局部增温1-2℃。

    从来源看：生物源：生态系统产生CH₄的源，称为生物源。在生态系统中

产生CH₄，必须具备三个条件：一是存在厌氧环境；二是存在有机物和水分：三

是需要恰当的温度以适合于发酵菌和产生CH₄的生存和繁殖。因此，生物源包括天然沼泽、湿地、稻田、河流湖泊、海洋、热带森林、反刍动物、城市垃圾处

理场等。我国稻田面积占世界稻田总面积的23％(印度32％)，是世界水稻生产

的第二大国，美国认为我国就稻田排放CH₄量达5000-6000万吨。

    非生物源：非生物过程产生的CH₄。例如，生产和使用化石燃料过程中产生

或者是泄漏产生的(天然气泄漏)。

Tg=百万吨

    3、氧化亚氮(N₂O)

    是无色气体，并有甜味。吸入少量能使人麻醉，吸入一定浓度会引起面部肌

肉痉挛，看上去像在发笑一样，所以又将其称为笑气。它是一种重要的温室气体，

在大气中的寿命可长达114年左右，百年尺度的增温潜势GWP是CO₂的296倍

(IPCC，2001)。

    排放源和排放量：热带和温带的土壤：6Tg／年(折合成氮，下同)；海洋：

3Tg／年；工业过程：1.3Tg/年，生物质燃烧：0.5Tg/年；农田：3.5Tg/年；饲养场：0.4Tg/年。

    什么叫增温潜势？增温潜势（GWP，以CO₂）的GWP为1）来表示相同质量的不同温室气体对温室效应增强的相对辐射效应。一种气体的GWP值取决于它的红外线辐射吸收带的强度和它在大气中寿命。所以，对同一种气体，对不同时间尺度的气候变化而言，GWP是不同的，一般用100年时间尺度来衡量。

    4、臭氧   

    臭氧与普通氧气一样，是一种单质，它是氧的同素异形体。气态臭氧呈天蓝

色，液态呈暗蓝色，固态时几乎是黑色。O₃的熔点为-250℃，沸点为-111℃。在

所有各种聚集状态下，臭氧都能因受到槌击而爆炸。O₃在水中的溶解度要比氧

要大得多(在常温常压条件下，100份体积的水可以溶解45份体积的O₃)。对流

层的臭氧是继二氧化碳、甲烷之后，成为第三种最重要的温室气体。它不是直接

的排放物，而是在大气中由自然过程或人类活动产生的的前体物通过光化学反应

而形成的。臭氧一旦形成，它在大气中逗留时间相对比较短，在几周或几个月之

间变化。

    5、氯氟碳化物(CFC_S)

    氯氟碳化物是人造化学物质，原本大气中不存在，只是在近几十年来，人工合成的卤素碳化物不断排入大气中，才使得其浓度飞速上升。氯氟碳化物的代表物质是氟利昂(F一1 l、F—l 2)，由于它们在室温下就可以汽化，同时它具有无毒和不可燃的特性，所以被用于制冷设备和气溶胶喷雾罐。主要用作烟雾射剂(F—l l、F一1 2、  F—l 1 4)，流体制冷剂(F一1 2、  F—l 1 4)，泡沫发生剂(F—l 1、F一1 2)，有机溶剂(F—l 1 3)，灭火剂(卤族l 2 l 1、1 3 0 1、2 4 0 2)而被广泛应用。

表：大气中的氯氟碳化物

我国已经签署了1987年制定的蒙特得尔议定书，它与后来的1991年的伦敦修正案和1992年的哥本哈根修正案一起，要求工业化国家在1996年、发展中国家在2006年完全停止氟利昂的生产。

    6、其它温室气体

    除了前面讨论的温室气体外，对地球气候变化能引起明显温室效应的的温

室气体还有氢代氯氟碳化物(HCFC_S)氢氟碳化物(HFC_S)全氟碳化物(PFCs)六氟化硫(S F6)等等。其中HFCs、PFC_S、  S F₆3种温室气体。CO ₂、CH₄、N ₂O一样，是I PCC温室气体控制名单中的6个成员。这些温室气体的共性是：是氟利昂的替代品；本身不含氯不直接破坏臭氧；都是温室气体。

吴兑编著《温室气体与温室效应》 气象出版社 2003.7 P29-102

7、水汽

除了上述6种以外，补充介绍一下水汽。

水汽是一种很强的温室气体。水汽增加对大气增温的反馈大约是水汽不变的2倍，它将使由于CO₂加倍引起的平均升高再增加60%。冬季，南方天气较北方阴冷的主要原因之一就是空气中水汽含量高。水汽变化会通过如下几个方面对全球气温产生影响。

（1）空气中的水分本身就是一种温室气体。水与水汽这间转化需要释放或吸收大量热能。因此空气中水分含量的多少和变化必然会对气温产生影响。另外，太阳辐射到达地表的热能中，有多少被地表吸收或返回到底层大气中都与空气湿度有密切关系。

（2）目前全球许多地区由于降水减少，气候长期干旱而导致土地沙漠化，这在非洲、亚洲、和我国西北地区都非常明显，土地沙漠化的结果是植被减少，生态系统的调控能力降低，其最终结果是促使气温升高。

（3）降水减少使空气湿度降低和土壤水分减少。土壤水分减少的结果介使地表温度变化显著，对气温的调控能力降低。

（4）全球降水多少和空气温度高低对河流、水库蓄水，植物生长和低层云量多少都有一定的影响，这些变化最终会对气温产生影响。

（5）水汽输送是太阳能在大气内重新分布的关键过程，对大气环流起着重要作用。此外，水分循环参与云的形成与生消过程，大气环流对云和气候的影响是巨大的。

云对气候的作用，有两种相反的效应支配着：一是反射效应，主要是中低云增加了太阳辐射的反射率；一是温室效应，阻挡了地球的长波辐射。

(三)全球变暖可能造成的影响

    全球变暖将给地球和人类带来复杂的潜在的影响，既有正面的，也有负面

的。例如随着温度的升高，副极地地区也许将更适合人类居住；在适当的条件下，

较高的二氧化碳浓度能够促进光合作用，从而使植物具有更高的固碳速率，导致

植物生长的增加，即二氧化碳的增产效应，这是全球变暖的正面影响。但是与正

面影响相比，全球变暖对人类活动的负面影响将更为巨大和深远。今年8月份CCTV报道，由于气候变暖的影响，珠穆朗玛峰的顶峰下降了1.3米。

祁连山冰川缩减危及河西走廊：近年来，祁连山冰川融化比上个世纪70年代减少了大约10亿立方米，冰川局部地区的雪线正以年均2-2.6米的速度上升。专家分析，冰川退缩，雪线上升除自然气候因素外，另一个主要原因是人口膨胀，超载超牧，过度开垦，乱砍滥伐，滥采地下水有关。《中国环境报》2004-9-16

    1、海平面上升的影响

    过去的百年海平面上升了14．4cm,我国上升了11．5cm。海平面升高的原因，主要是海水热膨胀，当海洋变暖时，海平面则升高。全球升温会引起地球南北两极的冰山融化，这也是造成海平面上升的主要原因之一。海平面上升的直接影响有以下几个方面：

(1)  低地被淹：

英国加高堤坝应对气候变暖

全球变暖使海平面升高，暴风雨频率增加，这使英国人不得政治面目 加高防洪堤坝。据英国官方近日公布的统计数据，在过去的20年中，由于泰晤士河的水位随全球变暖而升高，当地政府机构不得不先后88次加高防洪堤坝，以保障伦敦人的生命财产安全。，据悉，人们现在平均每年4次加高其堤坝。据估计，在2030年以前，其加高堤坝的频率会达到每年30次。钟和  中国环境报2004-10-19

    (2)  海岸被冲蚀

(3)  地表水和地下水盐分增加，影响城市供水。

（4）地下水位升高。

(5)  旅游业受到危害(海平面上升50米,大连、秦皇岛、青岛、北海、三亚滨海旅游区向后31-366料，沙滩损失24%，北戴河沙滩损失60%。2002年中国国土资源公报报道，沿海旅游业已成为第一大产业，其产值为2503亿元，占海洋产业总产值的34.6%。

（6） 影响沿海和岛国居民的生活(占世界1／3的人口)，使之受到威胁。如果极地冰冠融化，经济发达、人口稠密的沿海地区会被海水吞没，马尔代夫、塞舌尔等低洼岛国将从地面上消失，上海、威尼斯、香港、里约热内卢、东京、曼谷、纽约等海滨大城市以及孟加拉、荷兰、埃及等国也将难逃厄运。

2、对动植物的影响

    气候是决定生物群落分布的主要因素，气候变化能改变一个地区不同物种的适应性并能改变生态系统内部不同种群的竟争力。自然界的动植物，尤其是植物群落，可能因无法适应全球变暖的速度而做适应性转移，从而惨遭厄运。以往的气候变化(如冰期)曾使许多物种消失，未来的气候将使一些地区的某些物种消

失，而人些物种则从气候变暖中得到益处，它们的栖息地可能增加，竞争对手和

天敌也可能减少。比如说桔子，过去20世纪70年代，它的最北的边界线是在黄

山一线，宣城市也曾经试种过，但到冬天的一场大雪，树木就冻死了。但现在我

们校园里的桔子树都长得很好。又如，扬子鳄只生活在宣城、泾县和南陵这样狭

小的地带，如果北界线北移，扬子鳄可能会自然绝种。这是从我省的局部地区来

讲。从全国来讲，我国把冬季1月0度等温线作为副热带北界，目前这一界线处

于我国秦岭-淮河一带。研究发现，气温升高会使这一界线北移至黄河以北，徐

州、郑州一带冬季气温将与现在的杭州、武汉相似。

    3、对农业的影响

  一年中温度和降水的分布是决定种植何种作物的主要因素，温度及由温度引起降水的变化将影响到粮食作物的产量和作物的分布类型。气候的变化曾经导致生物带和生物群落空间(纬度)分布的重大变化。如公元800-1200年北大西洋地区的平均温度比现在高1℃，使玉米在挪威种植成为可能，但到了公元1500-1800年，西欧出现小冰川期，平均气温也只比现在低1-2℃，就造成了挪威一半农场弃耕，冰岛的农业耕种活动则几乎全部停止。除此之外，全球变暖还会使高温、热浪、热带风暴、龙卷风等自然灾害加重。因此，全球气温升高后，世界粮食生产的稳定性和分布状况将会有很大变化。

    4、对人类健康的影响

  人类健康取决于良好的生态环境，全球变暖将成为下个世纪人类健康的一个

主要因素。极端高温将成为下世纪人类健康困扰变得更加频繁、更加普遍，主要

体现为发病率和死亡率增加，尤其是疟疾、淋巴腺丝虫病、血吸虫病、钩虫病、

霍乱、脑膜炎、黑热病、登革热等传染病将危及热带地区和国家，某些目前主要

发生在热带地区的疾病可能随着气候变暖向中纬度地区传播。

    (四)减缓全球变暖的对策

    从1980年开始，美国就每年拿出2千万美元，用以推进二氧化碳增加引起的温室效应机理研究。1985年拿出了研究报告。1985年世界气象组织和联合国环境规划署在奥地利召开了全球学者和政府官员大会，向全世界呼吁认真对待气候变暖问题，由此引发了一系列国际性的政策措施的制定。1992年在巴西召开的联合国环境与发展大会上，166个国家联合签署了《气候变化框架公约》。1997年12月，150多个联合国气候变化签字国又在日本东京召开了气候会议，最后签署了《京都议定书》，对工业化国家的温室气体的排放规定了削减指标，规定了发达国家应减少6种气体的排放，除二氧化碳之外，另外5种气体分别为一氧化二碳，甲烷和三种氯化氢等。

  由于使得全球变暖的温室气体，最主要的是CO₂气体，因此，控制和减少

CO₂的排放量是减缓全球变暖的主要途径之一。CO₂的排放源大致为两类：一是

化石燃料的燃烧，一是冶金工业(钢铁厂、炼焦厂、有色金属)排放的。对策有四：第一是控制二氧化碳的排放。调整能源结构，多使用核能、水能、太阳能、风能、沼所等污染少的能源。第二是控制甲烷的排放。全球的甲烷气体2／3是来自稻田和沼泽。采取的措施是减少稻田淹灌时间；破坏产生甲烷菌的生存条件等。第三、应努力研制CFC的替化品，减缓全球气候变化；第四，植树造林，增加森林对二氧化碳的吸收。《现化环境科学导论》P84-86

    二、臭氧层破坏

    (一)臭氧层破坏的发现

    臭氧在大气中的含量很少，仅为百万分之一。大气中的臭氧大部分集中在

15-48公里之间的大气平流层中，厚度在正常压力下约为8公里，即为臭氧层。

实际上，平流层保存了大气中90％的臭氧。它能将太阳光中99％的紫外线过滤

掉，并能限制大气层的温度，这对于地球上生命的生存是十分重要的。

    近30年来，人们逐渐认识到平流层大气中的臭氧正在遭到破坏。1984年，

英国科学家首次公布了南极上空平均臭氧层含量减少了50％左右这一事实。1985年美国“雨云-7”号气象卫星测到了这个“洞”的面积与美国领土相当，深度相当于珠穆朗玛峰的高度。1998年这个“洞”的面积达到了2724X10‘平方公里，几乎相当于三个澳大利亚。从发生的时间上看，1995年观察到的臭氧洞发生时间是77天，1996年观察到的臭氧洞发生时间是80天，1997年观察到的臭氧洞发生时间是100天，是南极臭氧空洞发现以来的最长记录。

    臭氧层发生的损耗不只发生在南极，在北极上空和其它地区也有发生。北极

地区在1-2月期间，16-20公里高度的臭氧损耗约为正常浓度的10％，北纬60-

70°范围的臭氧浓度的破坏约为5％-8％。根据全球总臭氧的观察结果，除赤道地区外，臭氧浓度的减少在全球范围内发生，臭氧总浓度的减少情况随纬度的不同而有差异，从低纬度到高纬度臭氧的损耗加剧，1978-1991年间每十年的总的臭氧减少率为1％-5％。

    据我国昆明、北京臭氧观察站观察，我国华南地区减少了3．1％，华北、华东减少了1．7％，东北减少了3％，昆明上空臭氧平均减少了1．5％北京减少了5％。《环境保护》刘天齐P104

    (二)臭氧层破坏的原因

    臭氧层破坏的原因很多，主要可以分为二个方面：一是自然原因，如森林火

灾，极地低温，太阳黑子活动等。二是人为原因，向大气中排放的含氯化合物，

如二氯乙烷、四氯化碳、CFCs。破坏臭氧层的罪魁祸首不是自然界，而是人类

自身。现代工业的发展使大气中更多的氯化物穿透同温层，在太阳光的辐射下，

大量的氯原子从氯化物中被子分解出来。一个氯原子以，惊人的破坏力可以分解

10万个臭氧分子，而且寿命长达75-100年。如此下去，臭氧层变薄，出现空洞，

是不言而喻的。导致臭氧减少的主要成份CFCs已经使用了60年之久，如致冷

剂，摩丝，空气清新剂，喷雾杀虫剂的雾化剂，化工部门生产泡沫塑料时使用的

泡沫剂等。

    臭氧层中臭氧的形成和耗竭的机理：在紫外线的作用下，O₂分子首先离解

出O原子，然后再结合形成O₃，反应式是：O₂+hv一2O(³P)；2O(³P)+2O₂+M

一2O₂+2M；3O₂+hv一2O₃  随后，O₃又被紫外线作用离解，反应式是：O₃+hv

一O₂+O(³P)；O₃+O(³P)一2O₂；2O₃+hv一3O₂。

    排入大气层NO、CFC是平流层中的活性基，它能清除臭氧而本身不被消耗。

比如CFC其反应式是：

  CFCl₃+hv——，CFCl₂+C1

  CFCl₂+hv——，CFCI+C1

  C1+O₃—-)，C1O+O₂

C1O+O—C1+O₂

  03+O一202

    由上述反应不难看出，臭氧层中03会不断受到破坏，而C1原子的净耗却为

零。只要有少量的Cl达到平流层，即可使臭氧不断被消耗。   

    (三)臭氧层破坏的危害

臭氧浓度降低，臭氧层的破坏将对地球生命系统产生极大的危害。平流层

的臭氧总量多到达地面的有害紫外线将会减少。

 图：臭氧层耗竭的生态环境效应

摘自〈现代环境科学导论〉  盛连喜主编  化学工业出版社  P88

 据估计，臭氧减少1%，皮肤癌的发病率将提高2-4%。白内障患者将增加0.3%-0.6%。全世界由于白内障而引起的失明的人数将增加10000-15000人，每年死于皮肤癌的人数达到10万人。

全球有4500万盲人和1.35亿视力障碍患者  新华网2003-10-13

南京：盲人3.8万，老年性白内障成为第一致盲因素   新华网2003-10-17

(四)臭氧层的保护

    破坏臭氧层的温室气体主要是NOx、CFCs等到越是工业发达的国家排放的

温室气体越多。因此保护臭氧层是大家共同的利益，必须全世界同力协作，才能

保护臭氧层。

    在国际社会的努力下，1985年制定了《保护臭氧层维也纳公约》，1987年出

台了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》(简称议定书)。《议定书》确立

了全球保护臭氧层国际合作框架，对破坏臭氧层的化学物质提出了消减生产和使

用的时间限制。目前，《议定书》的缔约方已达172个。中国已正式加入《保护

臭氧层维也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。1999年¨

月29日，中国隆重承办了第十一届《蒙特利尔议定书》缔约方大会，会议通过

了《北京宣言》。

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