大气污染控制工程

第十二章大气污染和全球气候1.温室气体和全球气候变化2.臭氧层破坏问题3.致酸前体物与酸雨掌握温室效应的机理、危害，了解几种常见温室气体的源与汇；掌握臭氧层的作用，臭氧消耗的机理、危害；了解臭氧消耗物质的种类和特性；掌握酸雨形成机理、危害；掌握解决全球性大气污染问题的应对措施。建议学时数：3学时第一节温室气体与全球气候变化全球气候变化问题大气中CO2含量1750年以前280ppm目前360ppm预计21世纪中叶540～970ppm气温20世纪增加了0.60.2oC海平面20世纪上升了10～20cm全球气候变化问题近代南北半球及全球平均温度的变化温室效应（GreenhouseEffect）机理温室效应机理反射太阳辐射：107W/m2云、气溶胶和大气反射入射太阳辐射：342W/m2大气放射出射长波辐射：107W/m2大气吸收温室气体大气窗口地表辐射地表吸收地表反射反辐射地表吸收暖气流蒸发蒸腾作用潜热全球能量平衡示意图。图中给出了基于地球表面区域的平均能量（单位W/m2）流动。大约有49％的入射太阳辐射被地表直接吸收，但是温室气体效应增加了流向地表的能量。（资料来源：IPCC,1996a）温室效应机理温室具有与大气类似的对入射太阳辐射和射出热辐射的作用人类活动的影响CO2CH4N2OCFC-11HCFC-22CF4工业化前的浓度280ppmv700ppbv275ppbv0001994年的浓度358ppmv1720ppbv312ppbv268pptv110pptv72pptv最近的浓度变化率1.5ppmv/yr(0.4%/yr)10ppbv/yr(0.6%/yr)0.8ppbv/yr(0.25%/yr)0ppvb/yr(0%/yr)5pptv/yr(0%/yr)1.2pptv/yr(2%/yr)大气寿命中的（年）b50-200c12120501250000appmv＝每百万体积中的份额；ppbv＝每十亿体积中的份额；pptv＝每万亿体积中的份额。b初始质量以指数形式衰减到其初始值的1/e＝0.368所需的时间。c对于CO2，不能确定其唯一的大气寿命。因为不同的汇，其吸收速率不同。资料来源：IPCC，1996a。1850年以来大气中温室气体浓度的增加人类活动的影响大气中CO2、CH4、N2O和CFCs的浓度变化趋势。在过去的一个世纪里，人类活动导致所有温室气体的浓度迅速增加。（资料来源：IPCC,1990）人类活动的影响人类活动的影响温室气体年排放量(Mt/yr)a全世界美国二氧化碳（CO2）298005300甲烷（CH4）37531一氧化二氮（N2O）5.70.5CFC-11,-12,-1130.70.1HCFC-220.20.1HFCs,PFCs,SF6n/a0.034主要温室气体的年排放量人类活动的影响人类活动的影响CO2年排放量（MtC/年）（a）人均CO2排放量（tC/人）（a）美国中国俄罗斯日本印度德国英国加拿大意大利韩国美国加拿大俄罗斯德国英国日本南韩意大利世界平均中国印度1997年10个CO2排放量最大的国家的总年排放量（a）和各国人均年排放量（b）（资料来源：Marlandetal.,1999）人类活动的影响以单位GDP（$）的总能量消耗表示的各国的能源强度。所有数据均为1998年的，GDP以1990的US$表示。（资料来源：USDOE,2000）人类活动的影响某些国家初级能量供应的碳强度。表明了过去几十年，单位能量的碳排放下降速率。（资料来源：PCAST，1997）人类活动的影响CO2emissionbyenergytypeinChina,199604008001200160020002400CoalCokeOil,etc.N.Gas,etc.Mt-CO2Thermalpower&heatOtherenergyindustryIndustrResidentialCommerce,service,etc.Transport&communiAgriculture,etc.Construction74.9%8.3%13.1%3.6%气候变化的影响雪盖和冰川面积减少雪盖20世纪60年代以来减少10％冰川20世纪50年代以来减少10～15％海平面上升过去100年10～20cm1990～21008～9cm气候变化的影响降水格局变化中高纬降雨量增大北半球亚热带降雨量增大，南半球减少气候灾害过多降水、大范围干旱、持续高温影响人体健康影响农业生产和生态系统气候变化的影响与1982-1983年厄尔尼诺时间相关的旱涝分布区影响气候变化的大气成分CO2地球上的碳库：生物圈，海洋和大气，以及各碳库之间的二氧化碳年交换（Gt）CO2CH4气溶胶各成分的贡献各成分的贡献预计到2030年全球气温大约平均升高3°C应对措施与策略1.控制温室气体的排放改变能源结构提高能源转换效率提高能源使用效率减少森林植被的破坏控制水田和垃圾填埋场的甲烷排放应对措施与策略不同燃料燃烧单位GJ的CO2排放量不同燃料燃烧单位GJ的CO2排放量9574645700102030405060708090100煤油液化气天然气生物质CO2排放量/kg/GJ应对措施与策略2.增加温室气体的吸收植树造林采用固碳技术CO2分离、回收，注入深海或地下化学、物理、生物方法固定适应气候变化培养新农作物品种，调整产业结构等国际行动1992年，联合国环境与发展大会《气候变化框架公约》20世纪90年代末，发达国家温室气体年排放量控制在1990年水平1997年，《京都议定书》明确各发达国家削减温室气体排放的比例国际行动国家2008－2012年的排放限值a保加利亚，捷克，爱沙尼亚，欧盟（15个国家），拉脱维亚，列支敦士登，摩纳哥，罗马尼亚，斯洛伐克，斯洛文尼亚，瑞士削减8％美国削减7％加拿大，匈牙利，日本，波兰削减6%克罗地亚削减5％新西兰，俄罗斯，乌克兰不变挪威增加1％澳大利亚增加8%冰岛增加10％a相对于CO2、CH4和N2O的1990年的排放量，和相对于PFCs、HFCs和SF6的1995年的排放量。《京都议定书》规定的温室气体排放限值