大气污染控制工程Word

　　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 目前

　　280ppm 360ppm

　　预计21世纪中叶 540~970ppm 20世纪增加了0.6 0.2oC

　　气温

　　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(Greenhouse Effect)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 大气吸收 入射太阳辐 射：342W/m2 大气放射 大气窗口 温室气体 出射长 波辐射： 107W/m2

　　潜热 地表反射

　　反辐射 地表 辐射 蒸发蒸腾作用

　　地表吸收

　　暖气流

　　地表吸收

　　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1850年以来大气中温室气体浓度的增加CO2 工业化前 280ppmv 的浓度 1994 年的 358ppmv 浓度 最近的浓 1.5ppmv/yr (0.4%/yr) 度变化率 大气寿命 50-200c 中的(年)b a

　　CH4 700ppbv 1720ppbv 10ppbv/yr( 0.6%/yr) 12

　　N2O 275ppbv 312ppbv 0.8ppbv/yr( 0.25%/yr) 120

　　CFC-11 0 268Wordv 0ppvb/yr(0 %/yr) 50

　　HCFC-22 0 110Wordv 5Wordv/yr(0 %/yr) 12

　　CF4 0 72Wordv 1.2Wordv/yr( 2%/yr) 50000

　　ppmv=每百万体积中的份额；ppbv=每十亿体积中的份额；Wordv=每万亿体积中的份 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。 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。

　　额。b c

　　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

　　人类活动的影响主要温室气体的年排放量温室气体 全世界 二氧化碳(CO2) 甲烷(CH4) 一氧化二氮(N2O) CFC-11, -12, -113 HCFC-22 HFCs, PFCs, SF6 29800 375 5.7 0.7 0.2 n/a

　　年排放量(Mt/yr)a美国 5300 31 0.5 0.1 0.1 0.034

　　人类活动的影响

　　人类活动的影响美国 中国 俄罗斯 日本 印度 德国 英国 加拿大 意大利 韩国

　　CO2 年排放量(MtC/年) ( a)

　　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 加拿大 排放量(b)(资料来源：Marland et al., 1999)美国 俄罗斯

　　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

　　CO2 emission by energy type in China, 19962400 2000 1600 1200 800 400 0

　　74.9% Mt-CO2

　　8.3%

　　13.1% 3.6%

　　CoalThermal power heat Residential Agriculture, etc.

　　Coke

　　Oil, etc.Industr

　　N.Gas, etc.Transportcommuni

　　Other energy industry Commerce, service, etc. Construction

　　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%过去100年 10~20cm

　　海平面上升

　　1990~2100 8~9cm

　　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，南半球减少过多降水、大范围干旱、持续高温

　　气候灾害

　　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)

　　CO2

　　CH4

　　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3C

　　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 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 95 74 64 57

　　CO2 排放量/kg/GJ

　　0 煤 油 液化气 天然气 生物质

　　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《京都议定书》规定的温室气体排放限值国家 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 削减 8% 尼亚，斯洛伐克，斯洛文尼亚，瑞士 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。