8第八章全球环境问题.

第八章全球环境问题第八章第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章1全球气候变暖2臭氧层的耗损与破坏3酸雨蔓延4生物多样性减少5森林锐减6土地荒漠化7大气污染8水污染9海洋污染10危险废物越境转移气候变化：是长时期大气状态变化的一种反映。气候变化的主要表现：不同时间尺度的冷暖或干湿变化。第八章全球环境问题1引起气候变化的因素及主要表现（一）全球气候变化2全球气候变化趋势地质时期的气候变化在地球历史上，曾经出现过三次大规模的冰川作用时期，这就是震旦纪大冰期、晚古生代大冰期和第四纪大冰期。推断依据：地质考察资料（物质成分、沉积岩结构特征、生物化石等）第八章全球环境问题一万年以来的气温变化情况近百年来某时间段的气温变化情况第八章全球环境问题近百年来的气候变化显著特点是气温升高，近百年，全球平均气温升高了0.6摄氏度温室气体气候变暖的原因人为原因自然原因森林的大量破坏3气温上升的原因：温室气体：大气中的水蒸气、二氧化碳和其他微量气体，如甲烷、臭氧、氟利昂等，可以使太阳的短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地球的长波辐射。因此，这类气体有类似温室的效应，被称“温室气体”。温室效应：温室气体吸收长波辐射并再反射回地球，从而减少向外层空间的能量净排放，大气层和地球表面将变得热起来，这就是温室效应。若没有温室气体我们的生存环境将会怎样？主要温室气体及其特征气体大气中浓度（ppm）年增长（％）现有贡献率（％）主要来源CO23600.455煤、石油、天然气、海洋脱、气甲烷转化、动植物呼吸CFC0.000852.224发泡剂、气溶胶、制冷剂、清冼剂甲烷1.7140.815厌氧菌的发酵（湿地、稻田、牲畜）、化石、燃料NOX0.310.256化石燃料、化肥、森林砍伐引自全球环境基金（GEF）：ValuingtheGlobalEnvironment,1998二氧化碳浓度变化实测图（1）海平面上升全球气候变暖使中国冰川年融水量相当于黄河产流量4.全球气候变化效应南极阿德利亚企鹅在南极考察的美国科学家指出，阿德利亚企鹅通常喜欢在海面浮动冰山的顶部群居生活。据统计，南极的平均气温近50年来升高了2.5℃，导致浮动冰山顶部的大量积雪融化，淹没了企鹅赖以产卵和孵化幼仔的地方，导致企鹅数量剧减。据报道，南极地区的阿德利亚企鹅数目从1975年的1.5万对减少到目前的9000对左右。过去30年间，北极冰盖已经收缩15％至20％。冰盖“缩水”的结果就是海平面上升，融化的冰汇入海洋在上世纪末使海平面上升10厘米。如果气温按目前趋势继续上升，北极熊在21世纪末前将消失。海拔较低的沿海地区将会面临被淹没的危险近50年来，我国沿海海平面上升速率高于全球海平面上升速率的40%。原因之一：地下水超量提取造成地面沉降对沿海地区的可能危害：•1海平面上升将直接引发风暴潮灾害发生的频率和强度增大；•2海滩和海岸遭受侵蚀，港口受损；•3海水的入侵：破坏排水系统，土地盐渍化加重，地下淡水层水质恶化；•4引起海岸滩涂湿地、红树林和珊瑚礁等生态群丧失。生态功能：1鱼类、鸟类觅食栖息，生产繁殖的场所；2防风消浪、固岸护堤生态功能：1给海洋动物提供食物来源和繁殖场所；2自然的防波堤，减弱70-90%海浪能量＊温度带北移有利于高纬度作物生长发育＊干旱半干旱地区作物产量下降＊虫卵越冬条件变好，农业病虫害范围扩大＊极端气候事件使农业生产的不稳定性增加，农业成本提高（2）影响农业生产全球变暖会影响整个水循环过程，可能使蒸发加大，改变区域降水量和降水分布格局，增加降水极端异常事件的发生，导致洪涝、干旱灾害的频次和强度增加，以及地表径流发生变化。全球变暖将加剧水资源的不稳定性与供需矛盾。导致的气候灾害增多可能是一个更为突出的问题。（3）影响全球水循环-加剧气象灾害(4)对生态环境的其它影响永久冻土层的融化（地质构造将被改变）加速物种的灭绝速度冰雪提早融化，干旱引发森林大火冰川分布范围缩小雪线上升热带范围扩大……由于全球气候系统非常复杂，影响气候变化因素非常多，因此对气候变化趋势，在科学认识上还存在不确定性，特别是对不同区域气候的变化趋势及其具体影响和危害，目前还无法作出比较准确的判断。但从风险评价角度而言，大多数科学家断言气候变化是人类面临的一种巨大环境风险。2009年12月7日-18日哥本哈根气候变化峰会会议目标：形成一个公正合理的温室气体减排方案，我国到2020年达到40-45%的CO2减排目标。美国17%,日本25%，印度24%.(二)、臭氧层破坏臭氧层:是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分，其最高浓度在20～25km处。臭氧集中在离地面10—50km的范围内，浓度峰值在20—25km高度处。其最大浓度出现的高度随地理位置和季节而不同，一般，赤道最大浓度出现在25km左右，中纬度地区出现在20km左右，极地则位于16km左右。夏季臭氧浓度高于冬季。1.臭氧层分布第八章全球环境问题2臭氧层的作用①保护作用臭氧层能够吸收太阳光中波长在300nm以下的紫外线，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。②温室气体的作用：A对于平流层大气臭氧吸收紫外线并将其转换为大气热能，使地球上空15～50km存在着升温层。B对于对流层大气在对流层上部和平流层底部臭氧减少，会产生使地面气温下降的动力。3.臭氧的耗损现象(1)南极臭氧空洞的发现（OzoneHole）1985年英国南极考察队在南纬60°地区观测发现臭氧层空洞.自每年9月份下旬开始，南极洲上空的臭氧总量迅速减少一半左右，极地上空臭氧层的中心地带，近90％臭氧被破坏，若从地面向上观测，高空臭氧层已极其稀薄，与周围相比象是形成了一个直径上千公里的洞，称为“臭氧洞”。南极上空空洞(蓝色)历年南极臭氧浓度值变化情况TOMS——TotalOzoneMappingSpectrometer，装备在卫星上测量全球臭氧浓度的仪器（2）臭氧洞的变化情况1994年10月曾延伸到南美洲南端历年南极臭氧空洞面积变化情况（3）耗损原因1、自然现象引起与太阳活动周期有关的自然现象。火山活动的影响。当地大气动力学过程的影响。2、人为活动引起——如氯化物的排放进入大气平流层（4）臭氧层耗损物质（ODS——OzoneDepletionSubstances）含氯氟烃类、有机溴化合物、氧化亚氮及飞机排放出的氮氧化物、甲烷、水汽和二氧化碳等。氟利昂：多种氯氟烃类物质的统称，由于氟利昂性质稳定、不具有可燃性和毒性、易于储存、价格便宜，20世纪以来被大量生产，并被广泛用作致冷剂、喷雾剂、发泡剂及清洗剂等。日常生活的许多方面，如家用电器中的冰箱、空调等的使用都涉及到氯氟烃类物质的使用。氟利昂寿命可达数百年，在大气中的唯一损失途径是紫外线照射下的分解机制B：ClOOCl+hv→Cl+ClOOClOO→Cl+O22Cl+2O3→2ClO+2O2ClO+ClO→ClOOCl2O3→3O2机制A：Cl+O3→ClO+O2………………...(1)Br+O3→BrO+O2……………….(2)ClO+BrO→Cl+Br+O2………..(3)2O3→3O2OH+O3→HO2+O2ClO+HO2→ClOH+O2HOCl+hv→Cl+OHCl+O3→ClO+O22O3→3O2机制C：（5）作用机制氟利昂作用机制图示据估算，一个氯原子可以破坏104-105个臭氧分子。4环境影响科学研究表明，如果大气中臭氧含量减少1％，地面受紫外线幅射就会增加2~3%。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%。（1）对健康的影响破坏包括DNA在内的生物分子，增加患皮肤癌、白内障的机率，而且和许多免疫系统疾病有关。臭氧层耗损的影响包括正负两个方面。正面作用：①可使皮肤中的脱氧胆固醇转变为维生素D，增强钙磷在体内的吸收，帮助骨骼发育，成长期的儿童多晒太阳，多在户外活动，有利于预防佝偻病；②可以降低一些免疫性疾病的发病率，如牛皮癣风等；③可使微生物细胞内核酸、原浆蛋白发生化学变化，用以杀灭微生物，对空气、水、污染物体表面进行消毒灭菌。负面作用：降低对传染病和肿瘤的抵抗能力、降低疫苗的反应能力。（2）对陆生生态系统的影响①破坏植物和微生物组织；②改变植物的生物活性和生物化学过程；③对长生命植物而言，紫外线辐射效应具有积累效果；④紫外线的辐射协同其他环境因子对陆生生态产生影响。（3）对水生生态系统的影响①对海洋浮游生物的影响：可以杀死水域上层10-15米生物，减少浮游生物的产量，进而影响食物链，导致海洋生态系统受破坏。②对C循环的影响：使有机碳降解能力增强，从而破坏水体中的C循环，而C循环的改变继而又会影响到生物化学圈的物质和能量循环。此外，浮游生物的减少降低了对CO2的吸收能力。（4）对大气污染的影响紫外线增加后，对流层大气中存在的化学反应的活性增强。光化学烟雾的形成：在污染地区的大气中，由于存在大量的碳氢化合物，额外的紫外线辐射会使碳氢化合物光分解生成大量的活性自由基，这些活性自由基使大气中NO大量向NO2转化，随即O3的浓度大大增加，进而生成一系列的带有氧化性、刺激性的中间和最终产物，导致光化学烟雾的形成。对于特定地区，在其它条件不变的情况下，紫外线增加将减少一次污染物，但却增加了二次污染物的生成。而二次污染物的毒性和危害明显要大于一次污染物。（5）对材料的影响紫外线辐射将影响聚合材料的物理和机械性质，减少聚合材料和生物材料的使用寿命（如木材、纸张、羊毛和棉制品、塑料等）。目前要精确估计UV-B对材料的影响程度还缺少足够的技术数据。（6）改变大气辐射平衡由于臭氧层耗损，导致平流层下部气温降低和对流层气温升高。根据模式计算，1979-1994年期间由于臭氧层耗损导致平流层下部的气温下降约为0.06℃/a；自1980年以来，平流层臭氧层耗损导致的气温下降约抵消了平流层内30%的温室气体效应。臭氧层的破坏会导致原有的臭氧纵向分布的改变，破坏地球的辐射收支平衡，加剧对流层中二氧化碳、臭氧这些温室气体的增加，成为影响气候变化的一个重要的因素。思考为什么臭氧层破坏比较严重的地方出现在地球的“三极”上？对流层的高度随纬度和地势高低而变化；赤道地区因所获得的太阳辐射较多，空气对流运动旺盛，因而对流层较高；两极地区因所获得的太阳辐射较少，空气对流运动较弱，对流层较低；南极相对于北极更冷一些，因而其对流层就更低；青藏高原作为“世界屋脊”，其表面温度较低，空气对流运动不够旺盛，因而对流层也较低。正是由于“三极”地区上空的对流层都较低，相应的平流层的高度也随之降低。人们向对流层大气中排放的氯氟烃会随着大气的环流运动而到达“三极”地区的上空，正是因为“三极”的平流层较低，所以氯氟烃能到达平流层中而破坏臭氧层。