环境学概论-9全球环境问题

第九章全球环境问题•全球环境问题是指覆盖面大，对全球产生普遍重大影响的问题。•由于这些问题已对人类的生存和发展产生了不良影响，已引起世界各国和联合国的高度重视。•研究全球环境问题的产生、发展，采取有效的对策解决或缓解全球环境问题，已成为各国政治家、科学家的共同愿望。全球环境问题的含义全球性环境问题：气候变化臭氧层破坏生物多样性减少人口增长、水资源问题、森林面积减少、荒漠化、化学污染、酸雨、外来生物入侵等以全球环境问题为对象的四大国际科学计划:•国际地圈生物圈计划(ＩＧＢＰ)•世界气候研究计划(ＷＣＲＰ)•国际全球变化人文因素研究计划(ＩＨＤＰ）•生物多样性计划全球变化科学(Globalchangescience)：它的科学目标是:描述和理解人类赖以生存的地球系统运转的机制、变化规律以及人类活动对地球环境的影响,从而提高未来环境变化的预测能力,为全球环境问题的宏观决策提供科学依据。第一节全球气候变化一、基本概念（一）气候变化是指一个特定地点、区域或全球的长时间的气候变化，是以某些与平均天气状况有关的特征，如温度、降水量、风等要素的变化来度量的。一万年一二百年地质时期历史时期近现代(二)三个阶段气候的变化A地质时期的气候B历史时期的气候C近现代气候1万年以前近1万年以来近100年-200年地球形成至今45亿年来，气候变化以温暖期、寒冷期交替出现。估计温暖期的气温要比现在的气温高8—12℃，寒冷期气温要比现在低约7—9℃。全球气候有两次较大波动气温波动上升，陆地降水量显著变化震旦纪大冰期石炭—二叠纪大冰期第四纪大冰期-50%-40%-30%-20%-10%010%20%30%40%50%全球年降水量的变化趋势（1900－2000年）(1)单纯考虑自然因素得到的气温模拟结果，和观测值在有较大差别(2)近现代气候变化主要受自然和人为因素的影响；对于近50年来的气候变暖，人为因素起主导作用。（三）温室效应由于CO2等温室气体的浓度升高，引起近地层气温上升的现象CO2不吸收太阳短波辐射，能吸收地面长波辐射。随着CO2的浓度升高，促使入射能量与逸散的平衡遭到破坏，能量被低层大气捕获。CO2的吸收带在波长12500-17000nm处；在波长为7500-13000nm之间的长波辐射被削弱较少，这一谱段也常被称为大气窗。CO2,CH4,N2O,H2O…地表吸收温室大气层增温效应如没有温室气体，地球表面平均温度约为－18℃，而实际温度为15℃二、温室气体凡能吸收长波辐射的气体温室气体GWP浓度（10－6）贡献率（％）CO21355(394)55CFCs3400-150000.0008524CH4111.71415N2O2700.316二氧化碳全球CO2排放量趋势05010015020025030035019601970198019902000201020202008年国家或地区CO2排放量中国CO2排放量甲烷：在缺氧环境中由产甲烷细菌或生物体腐败产生的，沼泽、稻田、牛羊等牲畜消化系统、生物体腐败等N2O：农田生态系统通过硝化、反硝化过程使氮素转化为N2O，此外废水处理、燃料燃烧、工业活动等排放。每年有大约530万吨进入大气。CFC(氟利昂):被当作制冷剂、发泡剂、清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。三、气候变化的影响海平面升高天气反常,水旱灾害加剧改变原有的生态系统,大量物种面临着灭绝扩大疾病流行,影响人体健康3.9天津附近海平面在正常情况和上升情况下的潮位高程表正常海平面状态当海平面上升状态上升0.3米时上升1米时高潮位的高程（米）2.22.53.2风暴潮位的高程（米）2.93.23.9市区津南区汉沽区唐沽区大港区海渤3.22.92.5宁河县当海平面上升0.3米，出现高潮位时，大港区、唐沽区会被淹没；若出现风暴潮则汉沽区、宁河县、津南区、市区的大部分也会被淹没back四、科学上的争议太阳辐射理论“阳伞”效应地球“恒温器”理论全球变暖，利大于弊五、对策与措施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1／3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的替代品，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。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会议，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》。此公约要求：到2000年发达国家把二氧化碳的排放量降回到1990年的水平，并向发展中国家提供资金和技术，以帮助发展中国家减少二氧化碳的排放量。全球已有186个国家参与局限：UNFCCC只是一个框架性的公约，其有效的实施需要更具体的机制，公约并未提出强制性目标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氮，甲烷和三种卤代烃等。《京都议定书》明确规定，发达国家应在2008年—2012年间，使其温室气体的排放在1990年的基线上削减5.2％，其中欧盟各国8％,美国7％，日本6%。限排的温室气体包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫等中国已于1998年5月29日签署该议定书。2005年2月16日开始正式生效，已有141个国家批准了该项协议，这些国家温室气体排放量占世界总量的55%第二节臭氧层破坏一、臭氧层的形成与作用1、形成2、作用吸收紫外线波段波长（nm）臭氧层吸收UV-C280100%UV-B280—32090%UV-A320保持低层大气稳定如果在0℃、一个标准大气压，它也只能形成约３毫米厚的一层气体，其总重量约为30亿吨。二、臭氧层的破坏1.现状经过20多年的连续观测，人们发现，到1985年平流层中出现了一个大如美国、高似珠穆朗玛峰的臭氧空洞。甚至在北极上空，也出现类似问题。北半球中纬度地区冬/春季减少了6%北半球中纬度地区夏/秋季减少了3%北极地区春季减少了15%南半球中纬度地区全年平均减少了5%南极地区春季减少了50%南极臭氧洞南极臭氧洞看看地球臭氧层空洞美国航空航天局用卫星测绘出的南极臭氧层空洞，左图是2001年臭氧层空洞图像，虽然只有一个，但其面积比北美洲还大。右图是2002年图像，科学家首次发现臭氧层空洞居然一分为二。用从地面到高空垂直柱中臭氧层的总厚度来反映大气中臭氧含量的方法叫做柱浓度法，采用多布森单位（DobsonUnit,D.U）来表示，正常大气中臭氧的柱浓度约为300多布森单位。1D.U为在一个标准大气压，气温为0℃的条件下，相当于百分之一毫米臭氧层空洞被定义为臭氧的柱浓度小于200多布森单位以下2、破坏机理人类活动向大气中排入NOX，CFCS等物质，使O3不断转化为O2而其本身并不被破坏232232232OOOOClOClOOClOOClClCFClhCFClClCFClhCFCl三、影响与危害危害人体健康，使晒斑、角膜炎、皮肤癌、免疫系统等疾病增加。据UNEP1986年报道，若臭氧总量减少1%，皮肤癌变率将增加4%，扁平细胞癌变率增加6%，白内障患者增加0.2—0.6%。破坏生态系统、影响植物光和作用，导致农作物减产。紫外线还导致某些生物物种突变，若空气中臭氧减少10%，将使许多水生生物变崎率增加18%，浮游生物光合作用减少5%。过量紫外线照射，使塑料、高分子材料容易老化和分解。四、政策与措施1974年Molina和Rowland在Nature上发表关于CFC会损耗臭氧层的文章。后于1995年获诺贝尔化学奖1984年首次报道发现低臭氧浓度，臭氧层破坏问题开始引起人们的广泛关注1985年维也纳公约签署1987年蒙特利尔议定书制定规定了受控物质的种类规定了控制限额的基准规定了控制时间《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》规定的受控物质有两类共8种。第一类为5种CFCs；第二类为3种哈龙类别物质代码化学式ODP用途第一类全氯氟烃（又称氯氟化碳）CFC-11CFCl31发泡剂、制冷剂CFC-12CF2Cl21制冷剂、喷射剂CFC-113C2F3Cl30.8清洗溶剂、助剂CFC-114C2F4Cl21制冷剂CFC-115C2F5Cl0.6制冷剂第二类哈龙Halon-1211CF2ClBr3灭火剂Halon-1301CF3Br10灭火剂Halon-2402CF2BrCF2Br6灭火剂《议定书》至今已经过了4次修正和2次调整。它们分别是：1990《伦敦修正案》、1992《哥本哈根修正案》、1997《蒙特利尔修正案》和1999《北京修正案》；以及1995《维也纳调整案》和1997《蒙特利尔调整案》。在《北京修正案》下受控物质已达八类95种技术性措施（一）代用品的开发。目前正在开发的代用品主要有两大类。(1)氢氯氟烃(HCFCs)由于在分子中引入氢，在对流层易被氧化，进而降解，因而ODP低。其缺点是含氢量高，可燃性增加，使用范围受到限制。而且此类化合物有毒，必须经过严格检验方可投入使用。(2)氢氟烃(HFCs):由于分子中不含氯，因此不具有臭氧破坏潜能。其缺点是对烃类油相溶性差，对橡胶渗透性强，用于致冷剂会带来配套产品开发问题。同时由于沸点低也受到使用范围限制(二)合理使用，控制排放合理节省使用CFCs及在运输、保管、使用、维修、制品废弃各环节控制排放也是一项重要措施。(三)回收和再生利用开发CFCs回收再生技术对控制排放，节省资源，降低制品成本，代用品顺利转换等均有重要意义，而且这项技术还可延用于代用品回收。美国环保局认为美国CFCs消费量的2／3均可回收(四)分解和破坏第三节生物多样性减少一、生物多样性的概念生物多样性就是地球上所有的生物——植物、动物和微生物及其所构成的综合体，它包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。遗传多样性是指存在于生物个体内、单个物种内以及物种之间的基因多样性物种多样性是指动物、植物及微生物种类的丰富性，它是人类生存和发展的基础生态系统是生物及其所生存环境所构成的综合体，所有的物种都是（各种）生态系统组成部分。维护生态系统的多样性对生物的生存、进化和持续发展是至关重要的。同时，维持生态系统的多样性对于维持物种和基因的多样性也是必不可少的判断一个国家或地区生物多样性的水平主要根据物种的总数和特有性程度两种尺度有12个国家进入生物高度多样性国家，分别是：巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、刚果（金）、马达加斯加、澳大利亚、中国、印度尼西亚、印度和马来西亚。二、人类活动对生物多样性的损害情况据统计研究表明，世界上近些年每年至少有5万种物种灭绝（世界物种总量约为5000万种），平均每天灭绝物种达140个。砍伐森林、毁林开荒、无节制地猎杀动物、环境污染等是导致物种减少地主要原因我国生物多样性损失严重，大约有200种植物已经灭绝，另有5000种植物处于濒危状态，占中国高等植物总种数的20%；大约有398种脊椎动物濒危，占中国脊椎动物总数的7.7%左右。世界上现存的大约4500种哺乳动物中，有24%面临绝种（约1080种），现存的大约9500种鸟类中，有12%即将灭绝（约970种）。三、生物多样性的保护途径就地保护就地保护是生物多样性保护最有效的措施。就地保护就是以各种类型的自然保护区的方式将有价值的自然生态系统和野生生物生境保护起来，以保护生态系统内生物的繁衍与进化，维持系统内的物质能量流动与生态过程。全世界已建成100