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1、 p空 氣 和 大 氣 是 同 義 詞 。一 般 對 于 室 內(nèi) 或 特 指 某 個 場 所 (如 車 間 ， 會議 室 和 廠 區(qū) 等 )供 人 和 動 植 物 生 存 的 氣 體 習(xí)慣 上 稱 為 空 氣 。而 在 大 氣 物 理 學(xué) 、 大 氣 氣 象 學(xué) 、 自 然 地 理學(xué) 以 及 環(huán) 境 科 學(xué) 的 研 究 中 ， 常 常 以 大 區(qū) 域或 全 球 性 的 氣 流 為 研 究 對 象 常 用 大 氣 。 1.大 氣 結(jié) 構(gòu) 與 組 成1.1大 氣 結(jié) 構(gòu) 電 離 層 暖 層 中 間 層 平 流 層 對 流 層地 球 大 氣 溫 度 層 結(jié) stratification n. 層 化

2、 ， 成 層 ， 階 層 的 形 成 由 于 地 球 的 旋 轉(zhuǎn) 作 用 以 及 距地 面 不 同 高 度 的 各 層 次 大 氣 對 太 陽輻 射 吸 收 程 度 上 的 差 異 ， 使 得 描 述大 氣 狀 態(tài) 的 溫 度 、 密 度 等 氣 象 要 素在 垂 直 方 向 上 呈 不 均 勻 分 布 。 人 們把 靜 大 氣 的 溫 度 和 密 度 在 垂 直 方 向上 的 分 布 稱 為 大 氣 溫 度 層 結(jié) 和 大 氣密 度 層 結(jié) 。Stratification of the Atmosphere 大 氣 溫 度 層 結(jié) 對 流 層 Troposphere 高 度 為 1112千

3、米 ； 溫 度 變 化 特 點 是 ： 通 常 0.6K/100 m； 氣 體 垂直 運 動 激 烈 ； 含 有 大 氣 全 部 質(zhì) 量 的 3/4和 幾 乎 全 部 水 氣 ， 復(fù) 雜 的天 氣 現(xiàn) 象 。 (15 -56 ) 大 氣 溫 度 層 結(jié) n. 氣 對 流 層 n. 氣 同 溫 層平 流 層Stratosphere高 度 為 12 50 km； 溫 度 隨 高 度 的 增 高 而 遞 增 ； 垂 直 對 流 少 ， 大氣 穩(wěn) 定 。 （ -56 -2 ） 135176 nm; 240260 nmO3 + hv O + O2200-300 nm, 300-360 nm max =

4、254 nm 小 知 識decimeter (dm); centimeter (cm); millimeter (mm); micrometer (m) (測 微 計 、 千 分 尺 、微 米 )；nanometer (nm); angstrom (); liter (L);milliliter (mL); microlitre (L) 大 氣 溫 度 層 結(jié) O + O2 + M O3 + MO2 + hv O + O angstrom n. 埃 （ 光 譜 線 波 長 單 位 ） 大 氣 溫 度 層 結(jié) 中 間 層 Mesosphere高 度 為 48 78 km； 氣 溫 隨 高 度 的

5、 增 加 而 降 低 ； 空 氣 運 動 激 烈 ；(meso-)熱 層 (電 離 層 ) Thermosphere高 度 為 80 800 km； 溫 度 隨 高 度 增 加 而 迅 速 上 升 ；散 逸 層 Exosphere 空 氣 非 常 稀 薄 n. 氣 中 間 層 n. 氣 熱 層 n. 氣 外 逸 層 對 流 層 頂 大 氣 溫 度 層 結(jié) 圖 2-1 大 氣 溫 度 的 垂 直 分 布 圖 2-2 大 氣 密 度 的 垂 直 分 布熱 層中 間 層 頂 中 間 層平 流 層 頂 平 流 層對 流 層 10080604020 0160 200 240 280T(K)Z(km) 0

6、.8020481216Z(km) 0 0.2 0.4 0.6 1.0 0 / 0s 大 氣 溫 度 層 結(jié) Major regions of the atmosphere (not to scale). . . . .EarthSea levelStratosphere N2, O2 H2O, CO2 TroposphereMesosphereThermosphere O310-16 km50 km85 km 500 km 15 -56 -2 -92 1200 O3 + hv (220 nm-330 nm) O2 + OO2+, NO+ Incoming Solar radiation OO2

7、O2+, O+, NO+1200 km, O=O 2 High energy ultraviolet: 330 nm, penetration to Eearths surface Ultraviolet: 200-330 nm, penetration to 50 km 第 一 代 大 氣 （ 原 始 大 氣 ） -氫 、 氦 、 氖 等 。第 二 代 大 氣 （ 還 原 大 氣 ） -氮 、 二 氧 化 碳 、 甲 烷 、 氨和 水 汽 ?，F(xiàn) 代 大 氣 （ 氧 氣 大 氣 ） -干 潔 空 氣 、 水 汽 和 懸 浮 微 粒1.2大 氣 的 演 化 及 其 組 成 大 氣 的 組 成 大

8、 氣 是 由 多 種 氣 體 和 水 蒸 氣 組 成 的 混 合 物 ，由 恒 定 氣 體 、 可 變 氣 體 和 不 定 氣 體 組 成 。 恒 定 氣體 在 地 球 上 任 何 地 方 的 體 積 分 數(shù) 幾 乎 是 不 變 的 ；可 變 氣 體 的 含 量 往 往 隨 各 地 季 節(jié) 、 天 氣 變 化 和 人類 活 動 的 狀 況 而 變 化 的 ； 不 定 氣 體 包 括 自 然 災(zāi) 害和 人 為 原 因 造 成 的 大 氣 污 染 物 及 有 毒 氣 體 ， 后 者是 人 類 保 護(hù) 大 氣 和 防 治 大 氣 污 染 的 主 要 對 象 。 空 氣成 分 恒 定 氣 體 可 變

9、氣 體氮 氣 氧 氣 稀 有氣 體 二 氧化 碳 塵 埃 和其 它 氣 體 水 蒸 氣含 量（ %） 78 21 0.9 0.03 0.03 大 氣 組 成 穩(wěn) 定 組 分 ： 氮 、 氧 、 氬 、 氖 、 氦 、 氪 、 氫 、 氙等 ， 這 一 組 分 的 比 例 ， 從 地 球 表 面 至 90公 里 的高 度 范 圍 內(nèi) 都 是 穩(wěn) 定 的 。不 穩(wěn) 定 組 分 ： 二 氧 化 碳 、 二 氧 化 硫 、 甲 烷 、 硫化 氫 、 臭 氧 、 氮 氧 化 物 、 水 汽 等 。 主 要 來 源 于自 然 界 的 火 山 爆 發(fā) 、 地 震 、 巖 石 風(fēng) 化 、 森 林 火災(zāi) 等 和

10、 人 類 活 動 產(chǎn) 生 。 2大 氣 污 染 物 及 來 源2.1大 氣 污 染 按 照 國 際 標(biāo) 準(zhǔn) 化 組 織 (1SO)作 出 的 定 義 ： 大氣 污 染 通 常 是 指 由 于 人 類 活 動 和 自 然 過 程 引 起 某種 物 質(zhì) 進(jìn) 入 大 氣 中 ， 呈 現(xiàn) 出 足 夠 的 濃 度 ， 達(dá) 到 了足 夠 的 時 間 并 因 此 而 危 害 了 人 體 的 舒 適 、 健 康 和福 利 或 危 害 了 環(huán) 境 的 現(xiàn) 象 。 (1)大 氣 污 染 按 其 影 響 所 及 范 圍 可 分 為 四 類 ：局 部 性 污 染 、 地 區(qū) 性 污 染 、 廣 域 性 污 染 、 全

11、 球性 污 染 。(2)根 據(jù) 能 源 性 質(zhì) 和 大 氣 污 染 物 組 成 和 反 應(yīng) ，一 般 特 大 氣 污 染 劃 分 為 四 種 類 型 ： 煤 炭 型 、 石油 型 、 混 合 型 、 特 殊 型 。 石 油 型 污 染 又 稱 排 氣 型 或 聯(lián) 合 企 業(yè) 型 污染 其 一 次 污 染 物 是 烯 烴 、 二 氧 化 氮 以 及 烷 、醇 、 碳 基 化 合 物 等 。 二 次 污 染 物 主 要 是 臭 氧 、氫 氧 基 、 過 氧 氫 基 等 自 由 基 以 及 醛 、 酮 和PAN(過 氧 乙 酸 硝 酸 脂 )。煤 炭 型 污 染 的 一 次 污 染 物 是 煙 氣

12、、 粉 塵 和二 氧 化 硫 。 二 次 污 染 物 是 硫 酸 及 其 鹽 類 所 構(gòu) 成的 氣 溶 膠 。 混 合 型 污 染 是 指 以 煤 炭 為 主 ， 還 包 括 以 石油 為 燃 料 的 污 染 源 而 排 放 出 的 污 染 物 體 系 。此 種 污 染 類 型 是 由 煤 炭 型 向 石 油 型 過 渡 的 階段 ， 它 取 決 于 一 個 國 家 的 能 源 發(fā) 展 結(jié) 構(gòu) 和 經(jīng)濟(jì) 發(fā) 展 速 度 ，特 殊 型 污 染 是 指 某 些 工 礦 企 業(yè) 排 放 的 特 殊氣 體 所 造 成 的 污 染 ， 如 氯 氣 、 金 屬 蒸 汽 或 硫化 氫 、 氯 化 氫 等 氣

13、 體 。 (3)根 據(jù) 污 染 物 的 化 學(xué) 性 質(zhì) 及 其 存 在 的 大 氣 環(huán)境 狀 況 ， 可 將 大 氣 污 染 劃 分 為 兩 種 類 型 ： 還原 型 和 氧 化 型 。還 原 型 是 指 以 煤 、 石 油 等 為 燃 料 所 產(chǎn) 生 的 大氣 污 染 ， 實 質(zhì) 上 就 是 第 二 種 分 類 方 法 中 的 煤炭 型 和 混 合 型 污 染 。 倫 敦 煙 霧 事 件氧 化 型 是 指 以 石 油 為 燃 料 所 產(chǎn) 生 的 大 氣 污 染 ，實 質(zhì) 上 就 是 第 二 種 分 類 方 法 中 的 石 油 型 污 染 。洛 杉 磯 光 化 學(xué) 煙 霧 光化學(xué)煙霧是碳?xì)浠?/p>

14、物和氦氧化物在陽光作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成的。美國洛杉礬光化學(xué)煙霧事件發(fā)生在1940年，其表現(xiàn)是白色煙霧(有時帶紫色或黃褐色)，大氣能見度降低，具有特殊氣味，刺激眼睛和喉粘膜使呼吸困難。其中生成的03 。可使橡膠制品開裂，使植物葉片變黃甚至枯萎，煙霧一般發(fā)生在相對濕度較低的夏季晴天，出現(xiàn)在中午或剛過中午，夜間消失。大氣中光化學(xué)氧化劑（03等)濃度很高。 倫 敦 曾 多 次 發(fā) 生 煤 煙 事 件 ， 其 中 最 嚴(yán) 重 的一 次 是 于 1962年 12月 5日 發(fā) 生 的 ， 歷 時 5天 ， 死亡 4000多 人 。 倫 敦 型 煙 霧 是 由 居 民 、 工 廠 取 暖排 放 的 煤 煙

15、 和 冬 季 早 晨 的 霧 相 伴 而 生 。 構(gòu) 成 這次 事 件 的 一 次 污 染 物 是 SO2和 煤 塵 ， 其 二 次 污 染物 主 要 是 硫 酸 霧 和 硫 酸 鹽 氣 溶 膠 。 硫 酸 霧 是 大氣 中 的 SO2在 相 對 濕 度 比 較 高 、 氣 溫 比 較 低 ， 而且 又 有 煤 煙 顆 粒 物 存 在 時 所 發(fā) 生 的 催 化 反 應(yīng) 而形 成 的 。 大 氣 污 染 可 分 為 自 然 的 和 人 為 的 兩 大 類 。前 者 是 自 然 界 所 發(fā) 生 火 山 爆 發(fā) 、 地 展 、 臺 風(fēng) 、森 林 火 災(zāi) 等 自 然 災(zāi) 害 所 造 成 的 。 后

16、者 是 人 類 活動 所 排 放 的 有 毒 有 害 氣 體 所 造 成 的 。 目 前 ， 一般 所 說 的 大 氣 污 染 多 指 后 者 。 人 為 造 成 大 氣 污 染 的 污 染 源 較 多 ， 根 據(jù) 不同 的 研 究 目 的 以 及 污 染 源 的 特 點 ， 污 染 源 的 類型 有 四 種 劃 分 方 法 ： 2.3大 氣 污 染 源 (1)按 污 染 源 存 在 的 形 式 可 劃 分 為 固 定 污 染 源和 移 動 污 染 源 ， 此 劃 分 法 適 用 于 進(jìn) 行 大 氣 質(zhì) 量評 價 時 繪 制 污 染 派 分 析 圖 。 固 定 源 就 是 位 置 和 地 點

17、固 定 不 變 的 污 染 源 。主 要 指 工 礦 企 業(yè) 在 生 產(chǎn) 中 排 放 的 大 量 污 染 物 。冶 金 、 鋼 鐵 、 建 材 等 工 業(yè) 企 業(yè) 都 是 對 大 氣 環(huán) 境污 染 嚴(yán) 重 的 固 定 源 。 流 動 污 染 源 是 指 交 通 工 具 在 行 駛 時 向 大 氣中 排 放 的 有 害 氣 體 而 形 成 的 污 染 源2.3大 氣 污 染 源 (2)按 污 染 物 排 放 的 方 式 可 劃 分 為 高 架 源 、 面源 、 線 源 ， 此 劃 分 法 適 用 于 大 氣 擴(kuò) 散 計 算 。(3)按 污 染 物 排 放 的 時 間 可 劃 分 為 連 續(xù) 源

18、、 間斷 源 、 瞬 時 源 ， 此 劃 分 方 法 適 用 于 分 析 大 氣污 染 物 排 放 的 時 間 規(guī) 律 。(4)按 人 類 社 會 活 動 功 能 劃 分 ， 還 可 以 分 為 工業(yè) 污 染 源 、 農(nóng) 業(yè) 污 染 源 、 交 通 運 輸 污 染 源 和生 活 污 染 源 等 。2.3大 氣 污 染 源 工 業(yè) 污 染 源 由 火 力 發(fā) 電 、 鋼 鐵 、 化 工 和 硅 酸 鹽 等 工 礦企 業(yè) 在 生 產(chǎn) 過 程 、 中 所 排 放 的 煤 煙 、 粉 塵 及 有害 化 合 物 等 形 成 的 污 染 源 。 此 類 污 染 源 由 于 不同 工 礦 企 業(yè) 的 生 產(chǎn)

19、 性 質(zhì) 和 流 程 工 藝 的 不 同 ， 其所 排 放 的 污 染 物 種 類 和 數(shù) 量 大 不 相 同 ， 但 有 一個 共 同 的 特 點 ： 排 放 源 集 中 、 濃 度 高 、 局 地 污染 強(qiáng) 度 高 。 是 城 市 大 氣 污 染 的 罪 魁 禍 首 。 鋼鐵廠排放的廢氣 火力發(fā)電廠排煙污染大氣 排入大氣中的煙塵隨風(fēng)擴(kuò)散 大山深處的工廠 農(nóng) 業(yè) 污 染 源 主 要 是 不 當(dāng) 施 用 農(nóng) 藥 、 化 肥 、 有 機(jī) 糞肥 等 過 程 產(chǎn) 生 的 有 害 物 質(zhì) 揮 發(fā) 擴(kuò) 散 ， 以及 施 用 后 期 NOX、 CH4、 揮 發(fā) 性 農(nóng) 藥 成 分從 土 壤 中 逸 散 進(jìn)

20、 入 大 氣 等 形 成 的 污 染 源 。 交 通 運 輸 污 染 源 由 汽 車 、 飛 機(jī) 、 火 車 和 輪 船 等 交 通 運 輸工 具 運 行 時 向 大 氣 中 排 放 的 尾 氣 。 這 類 污 染源 屬 流 動 污 染 源 ， 主 要 污 染 物 是 煙 塵 、 碳 氫化 合 物 、 NOX、 金 屬 塵 埃 等 ， 是 城 市 大 氣 環(huán)境 惡 化 的 主 要 原 因 之 一 。 碳 氫 化 合 物 20% 碳 氫 化 合 物 20%一 氧 化 碳碳 氫 化 合 物氮 氧 化 物 生 活 污 染 源 是 指 居 民 日 常 燒 飯 、 取 暖 、 沐 浴 等 活 動 ，燃

21、燒 化 石 燃 料 而 向 大 氣 排 放 煙 塵 、 SO2 、 NOX等 污 染 物 。 這 類 污 染 源 屬 固 定 源 ， 具 有 分 布廣 、 排 量 大 、 污 染 高 度 低 等 特 點 ， 是 一 些 城市 大 氣 污 染 不 可 忽 視 的 污 染 源 。 但 是 ， 隨 著城 市 電 氣 化 的 推 進(jìn) ， 城 市 生 活 污 染 源 將 從 根本 上 得 到 遏 制 。 一 次 污 染 物 ： 直 接 從 污 染 源 排 入 大 氣 的 各 種 氣 體 、顆 粒 物 質(zhì) 等 。 二 次 污 染 物 ： 某 些 一 次 污 染 物 在 大 氣 中 與 其 他 化學(xué) 物 結(jié)

22、 合 而 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) 產(chǎn) 生 的 新 的 污 染 物 。顆 粒 物含 硫 化 合 物含 氮 化 合 物碳 氧 化 合 物碳 氫 化 合 物鹵 化 物 ： 懸 浮 在 大 氣 中 的 微 粒 之 統(tǒng) 稱 。 粒 徑 10微 米 的 固 體 顆 粒 物 。 粒 徑 10微 米 的 固 體 顆 粒 物 。燃 料 燃 燒 ； 工 業(yè) 生 產(chǎn) ； 汽 車 排 氣 。 世 界 衛(wèi) 生 組 織 和 聯(lián) 合 國 環(huán) 境 組 織 發(fā) 表 的 一 份 報 告 說 ： “ 空氣 污 染 已 成 為 全 世 界 城 市 居 民 生 活 中 一 個 無 法 逃 避 的 現(xiàn) 實 。 ” 大 氣 污 染 的 危

23、 害 主 要 包 括 以 下 五 個 方 面 ： 1、 對 人 的 傷 害 2、 危 害 生 物 生 存 和 發(fā) 育 3、 物 體 腐 蝕 4、 粉 塵 危 害 5、 對 全 球 大 氣 環(huán) 境 的 影 響 酸 雨 、 溫 室 效 應(yīng) 、 臭 氧 層 破 壞 （ 基 本 概 念 ） 2.5大 氣 污 染 的 危 害 煤 煙 ： 引 起 支 氣 管 炎 等 。 如 果 煤 煙 中 附 有 各 種 工 業(yè) 粉 塵 (如 金 屬顆 粒 )， 則 可 引 起 相 應(yīng) 的 塵 肺 等 疾 病 。 硫 酸 煙 霧 ： 對 皮 膚 、 眼 結(jié) 膜 、 鼻 粘 膜 、 咽 喉 等 均 有 強(qiáng) 烈 刺 激 和

24、損 害 。嚴(yán) 重 患 者 如 并 發(fā) 胃 穿 孔 、 聲 帶 水 腫 、 狹 窄 、 心 力 衷 竭 或 胃 臟刺 激 癥 狀 均 有 生 命 危 險 。 鉛 ： 略 超 大 氣 污 染 允 許 深 度 以 上 時 ， 可 引 起 紅 血 球 礙 害 等 慢 性中 毒 癥 狀 ， 高 濃 度 時 可 引 起 強(qiáng) 烈 的 急 性 中 毒 癥 狀 。2.5大 氣 污 染 的 危 害 二 氧 化 硫 ： 濃 度 為 1 5ppm時 可 聞 到 嗅 味 ， 5ppm長 吸 入 可 引 起 心 悸 、 呼吸 困 難 等 心 肺 疾 病 。 重 者 可 引 起 反 射 性 聲 帶 痙 攣 ， 喉 頭 水

25、腫 以至 窒 息 。氧 化 氮 ： 主 要 指 一 氧 化 氮 和 二 氧 化 氮 ， 中 毒 的 特 征 是 對 深 部 呼 吸 道 的作 用 ， 重 者 可 致 肺 壞 疽 ； 對 粘 膜 、 神 經(jīng) 系 統(tǒng) 以 及 造 血 系 統(tǒng) 均 有損 害 ， 吸 入 高 濃 度 氧 化 氮 時 可 出 現(xiàn) 窒 息 現(xiàn) 象 。一 氧 化 碳 ： 對 血 液 中 的 血 色 素 親 和 能 力 比 氧 大 210倍 ， 能 引 起 嚴(yán) 重 缺 氧癥 狀 即 煤 氣 中 毒 。 約 100ppm時 就 可 使 人 感 到 頭 痛 和 疲 勞 。2.5大 氣 污 染 的 危 害 臭 氧 ： 其 影 響 較

26、 復(fù) 雜 ， 輕 病 表 現(xiàn) 肺 活 量 少 ， 重 病 為 支 氣 管 炎 等 。硫 化 氫 ： 濃 度 為 100ppm吸 入 2 15分 鐘 可 使 人 嗅 覺 疲 勞 ， 高 濃 度 時 可引 起 全 身 礙 害 而 死 亡 。氰 化 物 ： 輕 度 中 毒 有 粘 膜 刺 激 癥 狀 ， 重 者 可 使 意 識 逐 漸 昏 ， 強(qiáng) 直 性 痙攣 ， 血 壓 下 降 ， 迅 速 發(fā) 生 呼 吸 障 礙 而 死 亡 。 氰 化 物 中 毒 后 遺 癥為 頭 痛 ， 失 語 癥 、 癲 癇 發(fā) 作 等 。 氰 化 物 蒸 汽 可 引 起 急 性 結(jié) 膜 充血 、 氣 喘 等 。 2.5大

27、氣 污 染 的 危 害 氟 化 物 ： 可 由 呼 吸 道 、 胃 腸 道 或 皮 膚 侵 入 人 體 ， 主 要 使 骨 骼 、造 血 、 神 經(jīng) 系 統(tǒng) 、 牙 齒 以 及 皮 膚 粘 膜 等 受 到 侵 害 。 重 者或 因 呼 吸 麻 痹 、 虛 脫 等 而 死 亡 。氯 ： 主 要 通 過 呼 吸 道 和 皮 膚 粘 膜 對 人 體 發(fā) 生 中 毒 作 用 。當(dāng) 空 氣 中 氯 的 濃 度 達(dá) 0.04 0.06毫 克 /升 時 ， 30 60分鐘 即 可 致 嚴(yán) 重 中 毒 ， 如 空 氣 中 氯 的 濃 度 達(dá) 3毫 克 /升 時 ，則 可 引 起 肺 內(nèi) 化 學(xué) 性 燒 傷 而

28、 迅 速 死 亡2.5大 氣 污 染 的 危 害 煙 塵 、 粉 塵 污 染 農(nóng) 田 大 氣 污 染 酸 雨 因 pH小 于 5.6， 造 成 土 壤 、 巖 石 中 的 有 毒 金 屬 元 素 溶 解 ， 流 入 河 川 或湖 泊 ， 嚴(yán) 重 時 使 得 魚 類 大 量 死 亡 。 大 氣 污 染 物 對儀 器 、 設(shè) 備 和 建 筑 物等 ， 都 有 腐 蝕 作 用 。如 金 屬 建 筑 物 出 現(xiàn) 的銹 斑 、 古 代 文 物 的 嚴(yán)重 風(fēng) 化 等 。 11： 30的 王 府 井 麥 當(dāng) 勞 路 口 由 于 本 地 或 附 近 塵 沙被 風(fēng) 吹 起 而 造 成 的 揚 沙 、沙 塵 暴

29、與 浮 塵 ,其 共 同 特點 是 能 見 度 明 顯 下 降 ， 出現(xiàn) 時 天 空 混 濁 ， 一 片 黃 色 。揚 沙 天 氣 風(fēng) 較 大 ， 影 響 的能 見 度 在 1公 里 到 10公 里之 間 ； 沙 塵 暴 風(fēng) 很 大 ， 能見 度 小 于 公 里 。 而 浮 塵是 由 于 遠(yuǎn) 地 或 本 地 產(chǎn) 生 沙塵 暴 或 揚 沙 后 ， 塵 沙 等 細(xì)粒 浮 游 空 中 而 形 成 ， 俗 稱“ 落 黃 沙 ” ， 出 現(xiàn) 時 遠(yuǎn) 方物 體 呈 土 黃 色 ， 太 陽 呈 蒼白 色 或 淡 黃 色 ， 能 見 度 小于 10公 里 。 沙 塵 籠 罩 下 的 呼 和 浩 特 五 塔 寺

30、 (2001年 6月 14日 ) 溫 室 效 應(yīng) ： 地 球 大 氣 中 存 在 一 些 微 量 氣 體 ， 如 二 氧 化 碳 、一 氧 化 碳 、 水 蒸 氣 、 甲 烷 、 氟 利 昂 等 ， 它 們 能 讓 太 陽短 波 輻 射 通 過 ， 同 時 吸 收 地 面 和 空 氣 放 出 的 長 波 輻 射（ 紅 外 線 ） ， 從 而 造 成 近 地 層 增 溫 。 我 們 稱 這 些 微 量氣 體 為 溫 室 氣 體 ， 它 們 的 增 溫 作 用 為 溫 室 效 應(yīng) 。酸 雨 ： pH值 低 于 5.6的 降 水 。臭 氧 空 洞 ： 由 于 地 面 向 大 氣 排 放 氯 氟 烴

31、化 合 物 過 多 ， 導(dǎo)致 平 流 層 里 局 部 臭 氧 層 濃 度 降 低 ， 我 們 稱 此 低 濃 度 臭氧 區(qū) 為 “ 臭 氧 空 洞 ” 。 . . .4%地 球 表 面 反 射47%17% 6% 9%15%9%24%24%52% 48%100%10%25% 云 吸 收 浮 塵 被 臭 氧 、 水 蒸 氣 、碳 酸 氣 等 吸 收散 射太 陽 輻 射 通 過 大 氣 到 達(dá) 和 離 開 地 球 的 情 況反 射 地 球 外 部 太 陽 輻 射 （ 包 括紫 外 、 可 見 光 、 紅 外 ） 溫 室 氣 體 和 溫 室 效 應(yīng) 一 部 分 太 陽 輻 射被 地 球 和 大 氣 反

32、射 大 氣太 陽 輻 射穿 過 晴 空大 氣 大 部 分太 陽 輻 射 被 地表 吸 收 使 地 表變 暖 地 表 放 射 的 紅 外 輻 射 一 些 紅 外 輻 射 被 溫 室 氣體 吸 收 并 重 又 放 射 出 ，這 種 效 應(yīng) 使 地 表 和 低 層大 氣 變 暖 。 溫 室 氣 體 和 溫 室 效 應(yīng) 大 氣 中 的 CO2、 CH4等 氣 體 可 以 強(qiáng) 烈 地 吸 收 波 長 1200-1630 nm的 紅 外 輻 射 ， 因 而 它 在 大 氣 中 的 存 在 對 截 留 紅 外 輻 射 能 量 影 響 較大 。 這 些 氣 體 如 同 溫 室 的 玻 璃 一 樣 ， 它 允

33、許 來 自 太 陽 的 可 見 光 到達(dá) 地 面 ， 但 阻 止 地 面 重 新 輻 射 出 來 的 紅 外 光 返 回 外 空 間 ， 因 此 ，這 些 溫 室 氣 體 起 到 了 單 向 過 濾 作 用 ， 吸 收 了 地 面 輻 射 出 來 的 紅 外光 ， 把 能 量 截 留 在 大 氣 之 中 ， 從 而 使 大 氣 溫 度 升 高 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱為 溫 室 效 應(yīng) 。溫 室 氣 體 的 作 用 溫 室 氣 體 和 溫 室 效 應(yīng) 圖 4-8. Mauns Loa 島 本 底 站 測 定 的 大 氣 中 CO2的 濃 度 變 化(唐 孝 炎 ， 1990)1960 1965

34、1970 1975 1980 1985 年340330320310 CO2(mL/m3) 溫 室 氣 體 和 溫 室 效 應(yīng) 氣 體 大 氣 中 濃 度 （ L/m3） 年 平 均 增 長 率 （ %）二 氧 化 碳 344 000 0.4甲 烷 1 650 1.0一 氧 化 碳 304 0.25 二 氯 乙 烷 0.13 7.0臭 氧 不 定 CFC 11 0.23 5.0 CFC 12 0.4 5.0四 氯 化 碳 0.125 1.0注 ： 本 表 摘 自 俊 藤 搏 俊 ， 1990。 大 氣 中 具 有 溫 室 效 應(yīng) 的 氣 體 溫 室 氣 體 和 溫 室 效 應(yīng) Relative

35、importance of the five most important greenhouse gasesPercentage of Tropospheric Warning (Hansen et al., 1989)0 10 20 30 40 50Percentage CO2CFCsMethaneOzoneNitrous Oxide 溫 室 氣 體 和 溫 室 效 應(yīng) p 大 氣 中 能 產(chǎn) 生 溫 室 效 應(yīng) 的 氣 體 主 要 有 二 氧 化 碳 ,甲 烷 ,臭 氧 ,氟 氯 烴 ,氧 化 氮 和 水 汽 等 .工 業(yè) 化 之 后 ,大 氣 中的 二 氧 化 碳 含 量 由 280pp

36、m增 加 到 大 于 356ppm,超 過 了12萬 年 的 最 高 值 (300ppm)； 甲 烷 由 0.8ppm增 加 到1.7ppm； 氮 的 氧 化 物 由 280ppm增 加 到 310ppm。 以 上 對 增 溫 影 響 最 大 的 是 二 氧 化 碳 ， 占 55%。 而 且 ， 目 前 發(fā) 現(xiàn) ， 以 上 氣 體 除 了 甲 烷 外 ， 全 部 的 壽命 都 在 100年 以 上 。 就 是 說 ， 即 使 現(xiàn) 在 不 排 放 任 何 廢氣 ， 也 得 等 100年 或 更 長 的 時 間 才 能 夠 恢 復(fù) 原 狀 。 溫 室 氣 體 和 溫 室 效 應(yīng) 海 平 面 上 升

37、 的 問 題 。 研 究 表 明 ： 1950-1992年 間 。 加 州 南部 海 岸 帶 的 海 平 面 升 高 了 7.6cm。 其 中 ， 100米 以 上 淺 水 區(qū)升 溫 0.8攝 氏 度 。 中 國 國 家 測 繪 局 1992年 8月 公 布 ， 我 國 海平 面 年 平 均 升 高 2-3毫 米 。 天 津 ， 萊 州 灣 ， 長 江 口 ， 珠 江 三角 洲 出 現(xiàn) 了 大 面 積 地 面 沉 降 。 天 津 1985-1987年 三 年 下 沉了 187毫 米 。 塘 沽 新 港 碼 頭 1966-1985年 20年 下 沉 了 0.5米 ，導(dǎo) 致 屢 遭 海 潮 襲 擊

38、 。 IPPC（ 世 界 氣 候 變 化 委 員 會 ） 的 出 結(jié)論 ： 大 概 每 十 年 ， 海 平 面 上 升 3-10厘 米 。 水 資 源 的 問 題 。 氣 候 變 暖 ， 使 一 些 地 區(qū) 雨 量 增 多 ， 一 些 地區(qū) 雨 量 減 少 。 研 究 表 明 ， 氣 候 變 暖 會 導(dǎo) 致 地 球 上 的 水 資 源重 新 分 布 ， 總 的 來 看 ， 中 緯 度 有 些 地 方 雨 水 會 減 少 。 氣 候 變 暖 ， 對 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) ， 森 林 草 原 ， 人 類 身 體 健 康 等 均 有嚴(yán) 重 的 影 響 。 所 以 ， 溫 室 效 應(yīng) ， 是 一 個 非 常

39、 嚴(yán) 峻 的 問 題 。 溫 室 氣 體 和 溫 室 效 應(yīng) 酸 雨 的 正 確 名 稱 應(yīng) 該 是 酸 性 濕 沉 降 ， 帶 酸 性 的 污 染物 可 以 有 兩 種 沉 降 方 式 : 濕 沉 降 及 干 沉 降 。 濕 沉 降 是 指 那 些 污 染 物 ， 隨 著 雨 、 雪 、 霧 或 雹 等 降 水 型態(tài) 而 落 到 地 面 ， 雨 滴 吸 收 包 含 了 酸 性 物 質(zhì) ， 繼 而 降 下 時 再 沖刷 酸 性 物 質(zhì) ， 降 到 地 面 ； 干 沉 降 則 是 指 沒 有 水 份 參 與 的 情 況 下 ， 帶 酸 性 物 質(zhì) 從 空中 降 下 來 的 方 式 ， 通 常 ，

40、 大 氣 中 酸 性 物 質(zhì) 可 被 植 被 吸 附 或 重力 沉 降 到 地 面 。 由 于 自 然 界 的 現(xiàn) 象 ， 例 如 生 物 的 呼 吸 ， 火 山 的 活 動 等 等 ，引 致 大 氣 中 含 有 二 氧 化 碳 和 其 他 帶 酸 的 氣 體 ， 所 以 ， 天 然 雨水 本 身 略 帶 酸 性 ， 雨 水 的 酸 度 也 是 以 酸 堿 值 來 表 達(dá) 的 。 一 般雨 水 的 pH值 約 為 5.6。 酸 性 降 水 造 成 雨 水 帶 酸 的 原 因 很 多 ， 其 中 一 個 原 因 來 自 天然 物 質(zhì) 。 如 ： 火 山 爆 發(fā) 時 ， 噴 出 大 量 的 硫 化

41、 物 ； 海 水及 湖 水 釋 放 的 硫 化 氫 ； 動 植 物 分 解 後 釋 出 的 有 機(jī) 酸 ；泥 土 中 的 微 生 物 及 海 藻 釋 放 之 硫 化 氫 及 氮 化 物 等 ， 都會 使 雨 水 之 pH值 降 至 5.0左 右 。 工 業(yè) 化 後 大 量 使 用 燃 料 ， 燃 燒 過 程 中 產(chǎn) 生 出 來 的二 氧 化 硫 ， 氮 氧 化 物 及 氯 化 氫 等 等 ， 這 些 污 染 物 被 排放 至 大 氣 當(dāng) 中 ， 經(jīng) 光 化 學(xué) 反 應(yīng) 生 成 硫 酸 、 硝 酸 等 酸 性物 質(zhì) ， 使 得 雨 水 之 pH值 降 低 ， 形 成 酸 雨 。 酸 性 降 水

42、的 主 要 來 源 是 燃 燒 燃 料 ， 發(fā) 電 廠 燒煤 或 石 油 時 會 排 出 ， 煉 油 廠 、 煉 鋼 廠 、 硫 酸 工 廠 等 在生 產(chǎn) 程 序 中 也 會 排 放 不 少 該 種 氣 體 。是 高 溫 燃 燒 下 的 產(chǎn) 物 ， 來 源 也 跟 二氧 化 硫 相 似 ， 在 燃 燒 燃 料 時 被 排 出 ， 另 外 ， 交 通 工 具如 氣 車 的 廢 氣 中 也 含 有 大 量 的 氮 氧 化 物 。則 源 自 鹽 酸 工 廠 、 焚 化 爐 等 的 廢 氣 、汽 油 車 的 排 氣 等 。 酸 性 降 水 上 世 紀(jì) 50年 代 中 期 美 國 科 學(xué) 家 勒 姆 發(fā)

43、 現(xiàn) 酸 雨 可 導(dǎo) 致 湖 泊 和土 壤 酸 化 ， 即 酸 雨 可 形 成 災(zāi) 難 ， 但 是 此 成 果 未 能 為 世 人 重視 。 50年 代 初 ， 北 歐 國 家 瑞 典 和 挪 威 漁 業(yè) 減 產(chǎn) ， 原 因 不 明 ；1959年 挪 威 科 學(xué) 家 才 揭 示 元 兇 是 酸 雨 。 歐 洲 大 陸 工 業(yè) 排 放大 量 酸 性 氣 體 ， 隨 高 空 氣 流 飄 到 北 歐 ， 被 雨 雪 沖 刷 ， 所 形成 酸 雨 使 湖 泊 酸 化 ， 導(dǎo) 致 漁 業(yè) 減 產(chǎn) 。 60年 代 ， 歐 洲 建 立 了 歐 洲 大 氣 化 學(xué) 監(jiān) 測 網(wǎng) ， 繼 而 發(fā) 現(xiàn) pH值低 于

44、 4.0 的 酸 雨 地 區(qū) ， 集 中 于 地 勢 較 低 地 區(qū) ， 如 荷 蘭 ， 丹麥 ， 比 利 時 等 。 瑞 典 科 學(xué) 家 奧 登 研 究 了 歐 洲 的 氣 象 和 降 水 ，湖 水 ， 土 壤 的 化 學(xué) 變 化 ， 證 實 歐 洲 大 陸 存 在 大 面 積 酸 雨 ，是 洲 級 區(qū) 域 環(huán) 境 問 題 。 酸 性 降 水 1973至 1975年 歐 洲 經(jīng) 濟(jì) 合 作 與 發(fā) 展 組 織 開 展 了 專 項 研 究 ，證 實 酸 雨 地 區(qū) 幾 乎 覆 蓋 了 整 個 西 北 歐 。 1974年 和 以 后 北 美證 實 在 美 國 東 北 部 和 與 加 拿 大 交

45、界 地 區(qū) 亦 發(fā) 現(xiàn) 大 面 積 酸 雨區(qū) 域 ， 幾 乎 北 美 有 三 分 之 二 陸 地 面 積 受 到 酸 雨 威 脅 ， 甚 至在 美 國 夏 威 夷 群 島 的 迎 風(fēng) 一 側(cè) ， 也 出 現(xiàn) 酸 雨 。 再 后 ， 東 南亞 日 本 、 韓 國 等 亦 發(fā) 現(xiàn) 大 面 積 酸 雨 。 有 位 科 學(xué) 家 到 杳 無 人煙 ， 且 長 年 冰 封 雪 蓋 的 格 陵 蘭 島 ， 給 冰 層 打 鉆 ， 取 出 180年前 的 冰 塊 ， 與 現(xiàn) 在 的 酸 度 相 比 ， 酸 度 增 長 了 99倍 。 至 此 世人 公 認(rèn) 酸 雨 是 當(dāng) 前 全 球 性 重 要 區(qū) 域 環(huán) 境

46、 污 染 問 題 之 一 。 1986年 5月 ， 在 環(huán) 境 保 護(hù) 國 際 會 議 上 ， 專 家 們 認(rèn) 為 ， 酸 雨 現(xiàn)象 正 在 發(fā) 展 ， 它 已 成 為 嚴(yán) 重 威 脅 世 界 環(huán) 境 的 十 大 問 題 之 一 。 酸 性 降 水 地 球 的 南 極 和 北 極 ,終 年 冰 雪 ,罕 見 人 至 ,但 80年 代 ,挪 威 科學(xué) 家 在 北 極 圈 內(nèi) 大 面 積 地 區(qū) 都 測 到 酸 雨 (酸 雪 )。 他 們 認(rèn) 為是 前 蘇 聯(lián) 南 部 工 業(yè) 區(qū) 排 放 的 大 氣 酸 性 物 質(zhì) , 隨 氣 流 ,幾 千公 里 飄 移 到 此 地 。 后 來 在 南 極 地 區(qū)

47、 也 有 人 曾 收 集 到 pH為5.5的 酸 性 降 水 。 這 些 酸 性 降 水 所 含 的 酸 性 物 質(zhì) ,可 能 來 自更 遠(yuǎn) 的 距 離 。 1998年 上 半 年 , 中 國 南 極 長 城 站 八 次 測 得 南 極 酸 性 降 水 , 其 中 一 次 pH值 為 5.46。 當(dāng) 刮 偏 南 風(fēng) 或 偏 東 風(fēng) 時 , 南 極 大 陸因 為 沒 有 人 為 排 放 , 大 氣 是 新 鮮 的 , 所 以 測 得 降 水 的 都 接近 于 中 性 ； 當(dāng) 刮 西 北 風(fēng) 時 , 來 自 南 美 洲 和 亞 太 地 區(qū) 的 大 氣污 染 物 將 吹 到 中 國 南 極 站 所

48、處 的 南 極 半 島 , 遇 到 降 水 , 形成 酸 雨 。 酸 性 降 水 90年 代 科 學(xué) 家 又 在 冰 雪 世 界 的 南 極 和 北 極 收 集 到 了含 有 有 毒 農(nóng) 藥 成 份 的 “ 毒 雪 ” 。 “ 毒 雪 ” 形 成 與 酸雨 或 酸 雪 形 成 過 程 極 為 相 似 。 也 是 人 類 活 動 ， 使 用人 造 的 農(nóng) 藥 到 田 間 ,殺 蟲 增 產(chǎn) ， 但 農(nóng) 藥 卻 進(jìn) 入 了 環(huán)境 ， 通 過 大 氣 遠(yuǎn) 程 傳 輸 ， 在 高 空 中 污 染 物 被 雨 雪 沖刷 ， 最 終 降 落 地 面 ,危 害 人 類 。 由 “ 酸 雨 ” ,發(fā) 展 到“

49、毒 雪 ” 。 酸 性 降 水 在 未 被 污 染 的 大 氣 中 ， 可 溶 于 水 且 含 量 比 較 大 的 酸 性 氣 體 是CO2， 如 果 只 把 CO2作 為 影 響 天 然 降 水 pH的 因 素 ， 根 據(jù) CO2在 全 球大 氣 濃 度 330 mL/m3與 純 水 的 平 衡 ， 可 以 求 得 降 水 的 pH背 景 值 。 CO2(g) + H2O H2CO3HCO3-+ H H2CO3 HCO3- + CO3 -H 2- KHK1 K2 CO2水合平衡常數(shù)，即亨利定律常數(shù)二元酸H 2CO3的一級電離常數(shù) 二元酸H 2CO3的二級電離常數(shù) 3HCO 23COH2 3C

50、O2H 3HCOH1 CO 3CO2HH 2 KK pK 降 水 的 pH 酸 性 降 水 2H CO21HH 3HCO223CO H CO1KHH 3CO2H13HCO H3CO2H 222CO pKKKK pKK pK電 中 性 原 理 ： 232CO3HCOOHH 2H CO21H2H CO1HH WH 22 pKKKPKKK解 這 個 方 程 ， 得 。 多 年 來 ， 國 際 上 一 直 將 此 值 看 作 未 受 污 染的 大 氣 水 的 pH背 景 值 。 實 際 上 ， 影 響 降 水 pH值 的 因 素 很 多 ， 近 年來 ， 傾 向 于 將 pH= 作 為 酸 雨 的 界

51、 限 。 酸 性 降 水 溶 液 一 定 是 電 中 性 的 ， 即 陽 離 子 所 帶 電 荷 總 量 與 陰 離 子 所 帶 電 荷總 量 一 定 相 等 。在 溶 液 中 ， 一 種 離 子 所 帶 電 荷 總 量 可 表 示 為 ： Q = ZCV式 中 ： Q 為 電 荷 量 ， Z為 離 子 電 荷 值 ， C為 物 質(zhì) 的 量 濃 度 ， V為 溶液 體 積 。由 于 降 水 要 維 持 電 中 性 ， 如 果 對 降 水 中 化 學(xué) 組 分 作 全 面 測 定 ， 最后 陽 離 子 的 當(dāng) 量 濃 度 之 和 必 然 等 于 陰 離 子 的 當(dāng) 量 濃 度 之 和 。電 中 性

52、 原 理 ： 酸 性 降 水 某 次 雨 水 的 分 析 數(shù) 據(jù) 如 下 ：NH4+ = 2.0 10-6 mol/L, Cl- = 6.0 10-6 mol/L； Na+ = 3.0 10-6 mol/L, NO3- = 2.3 10-5 mol/L； SO42- = 2.8 10-5 mol/L,則 此 次 雨 水 的 pH值 大 約 為 ： A. 3 B. 4 C. 5 D. 6分 析 ： 根 據(jù) 此 數(shù) 據(jù) ， 可 看 出 兩 種 陽 離 子 Na+和 NH4+所 帶 電 荷 總 量 小 于三 種 陽 離 子 所 帶 電 荷 總 量 ， 根 據(jù) 溶 液 中 的 電 荷 守 恒 關(guān) 系

53、可 知 ， 應(yīng) 還有 一 種 陽 離 子 ， 為 H+， 其 濃 度 為 ： H+ = Cl- + NO 3- + 2SO42- NH4+ Na+ =6.0 10-6mol/L + 2.3 10-5mol/L + 2 2.8 10-5mol/L -2.0 10-6 mol/L - 3.0 10-6mol/L = 8 10-5 mol/L 則 此 時 雨 水 的 pH = -lg(8 10-5) = 5-lg8 = 5 - 0.9 4 酸 性 降 水 酸 雨 的 化 學(xué) 組 成 SO2+O SO3 H2SO4SO3+H2O H2SO3SO2+H2O O H2SO4 NO+O NO2 2NO2+H

54、2O HNO3+HNO2 酸 雨 是 大 氣 化 學(xué) 過 程 和 物 理過 程 的 綜 合 效 應(yīng) 。 酸 性 降 水 通 常 測 定 酸 雨 含 有 如 下 幾 種 離 子 ：H+, Ca2+, NH 4+, Na+, K+, Mg2+SO 42-, NO3-, Cl-, HCO3-我 國 酸 雨 中 關(guān) 鍵 性 離 子 組 分 是 ： SO42-, Ca2+, NH4+ (1) 酸 性 污 染 物 的 排 放 及 轉(zhuǎn) 化 條 件 ； (2) 大 氣 中 的 氨 及 其 它 堿 性 氣 體 ； (3) 顆 粒 物 酸 度 及 緩 沖 能 力 ； (4) 天 氣 形 勢 影 響 ； 金 屬 催

55、 化 SO2氧 化 ；中 和 作 用影 響 酸 雨 形 成 的 因 素 酸 性 降 水 1. 重 慶 的 耗煤 量 只 相 當(dāng)于 北 京 的 1/3，每 年 的 SO2排放 量 卻 為 北京 的 2倍 。2. 重 慶 和 貴陽 的 多 山 地形 ；3. 顆 粒 物 緩沖 能 力 ；貴 陽北 京成 都 重 慶北 京 、 成 都 、 重 慶 、 貴 陽 城 區(qū) 總 顆 粒 物 緩 沖 曲 線消 耗 H+(mol/L ) 加 入 H+ (mol/L ) 86420 0 2 4 6 8 10 酸 性 降 水 水 的 低 pH值 使 得 魚 的 骨 骼 畸 形 生 長 ， 最 終導(dǎo) 致 死 亡 引 起

56、樹 木 的 大 量 不 正 常 死 亡 嚴(yán) 重 腐 蝕 建 筑 物 酸 性 降 水 l 20世 紀(jì) 50年 代 ， 英 國 的 R. A. Smith最 早 觀 察 到 酸 雨 現(xiàn) 象 。l 我 國 降 水 pH小 于 5.6的 地 區(qū) 主 要 分 布 在 秦 嶺 、 淮 河 以 南 ， pH 小 于5.0的 地 區(qū) 主 要 分 布 在 西 南 、 華 南 、 東 南 沿 海 一 帶 。l 我 國 酸 雨 主 要 致 酸 物 為 硫 化 物 (SO42-)。 酸 性 降 水 中國酸雨的分布變化 PH5.6 PH7.0 N/A Taiwan Acid rain distribution in 8

57、0s PH7.0 PH7.0 PH5.6 PH5.0 PH4.5 PH4.0 Acid rain distribution in middle 90s 我國酸雨的化學(xué)特征 酸 性 降 水 地 球 大 氣 平 流 層 中 的 臭 氧 層 ,是 生 命 的 保 護(hù) 層 。 地 質(zhì) 時代 ， 在 臭 氧 層 形 成 之 前 ， 地 球 生 命 只 能 生 存 于 海 水 中 一 定 深度 之 下 。 臭 氧 層 之 所 以 有 保 護(hù) 作 用 ， 是 由 于 它 能 吸 收 太 陽 的紫 外 輻 射 。 紫 外 線 能 殺 死 ， 殺 傷 生 物 細(xì) 胞 ， 或 造 就 細(xì) 胞 、 遺傳 物 質(zhì) 畸

58、 變 ， 導(dǎo) 致 生 命 的 死 亡 和 產(chǎn) 生 各 種 病 變 。 臭 氧 層 的 破壞 完 全 是 工 業(yè) 化 以 后 人 為 影 響 所 致 ， 是 氯 氟 烴 這 類 自 然 界 中沒 有 的 化 合 物 消 耗 臭 氧 的 結(jié) 果 。 自 1969年 以 后 ， 除 赤 道 地 區(qū)外 ， 所 有 地 方 的 臭 氧 都 減 少 了 3%-5%， 南 極 山 空 減 少 了 30%-65%， 并 開 始 出 現(xiàn) 臭 氧 空 洞 ， 即 成 片 地 方 臭 氧 層 消 失 殆 盡 。90年 代 初 期 ， 南 極 上 空 的 臭 氧 空 洞 面 積 達(dá) 到 2000平 方 千 米 。 破

59、 壞 因 素 ： 太 陽 輻 射 的 紫 外 光 中 有 一 部 分 能 量 極 高 ， 如 果到 達(dá) 地 球 表 面 ， 就 可 能 破 壞 生 物 分 子 的 蛋 白 質(zhì) 和 基 因 物質(zhì) ， 即 我 們 所 熟 知 的 DNA， 造 成 細(xì) 胞 破 壞 和 死 亡 。 來 自于 太 陽 的 高 能 量 的 紫 外 輻 射 在 到 達(dá) 地 球 表 面 之 前 ， 其 中高 能 的 紫 外 線 使 得 高 空 中 （ 離 地 面 10公 里 以 上 ） 的 氧 氣分 子 發(fā) 生 分 解 ， 產(chǎn) 生 的 氧 原 子 具 有 很 強(qiáng) 的 化 學(xué) 活 性 ， 因此 能 很 快 與 大 氣 中 含

60、量 很 高 的 氧 分 子 發(fā) 生 進(jìn) 一 步 的 化 學(xué)反 應(yīng) ， 生 成 臭 氧 分 子 。 臭 氧 層 被 破 壞 主 要 是 因 為 人 使 用了 消 耗 臭 氧 物 質(zhì) （ 氟 氯 烴 化 合 物 ）影 響 ： 一 方 面 直 接 危 害 人 體 健 康 ， 另 一 方 面 還 對 生 態(tài) 環(huán) 境 和農(nóng) 林 牧 漁 業(yè) 造 成 破 壞 。 臭 氧 層 的 形 成 與 損 耗 臭 氧 的 形 成 (天 然 ) 臭 氧 層 的 形 成 與 損 耗 O2 + hv O + O ( 243 nm)2O + 2O2 + M 2O3 + M3O2 + hv 2O3臭 氧 層 存 在 與 對 流層

61、 上 面 的 平 流 層 中 ，主 要 分 布 在 距 地 面10-50 km的 范 圍 內(nèi) ，峰 值 濃 度 在 20-25 km處 。 NO 2 + hv NO + O ( 420 nm)O + O2 + M O3 + M臭 氧 形 成 ： 人 為 來 源 動 態(tài) 平 衡 ： 生 成 和耗 損 的 速 率 相 同 ，臭 氧 的 濃 度 保 持 恒定 。O3 + hv O2 + O O3 + O 2O22O3 + hv 3O2210 d ， 稱 為 正 常 分 布 層結(jié) ， 或 遞 減 層 結(jié) ；氣 溫 隨 高 度 的 增 加 而 增 加 ， 0 ， 稱 為 氣 溫 逆 轉(zhuǎn) ， 簡稱 逆 溫

62、 ；氣 溫 隨 鉛 直 高 度 的 變 化 等 于 或 近 似 等 于 干 絕 熱 直 減 率 ， = d稱 為 中 性 層 結(jié) ；氣 溫 隨 鉛 直 高 度 增 加 是 不 變 的 ， = 0 ， 稱 為 等 溫 層 結(jié) 。 1正 常 分 布 層 結(jié) （ 或 遞 減 層 結(jié) ） 2中 性 層 結(jié) 3等 溫 層 結(jié) 4逆 溫 d d 0 0 z T0 1 2 3 4 大 氣 穩(wěn) 定 度 的 概 念 垂 直 方 向 上 大 氣 的 穩(wěn) 定 程 度 ， 即 是 否 容 易 發(fā) 生對 流 。 一 空 氣 塊 受 外 力 作 用 ， 產(chǎn) 生 上 升 或 下 降 運 動時 ， 當(dāng) 外 力 去 除 后 ：

63、氣 塊 減 速 并 有 返 回 原 來 高 度 的 趨 勢 （ 穩(wěn) 定 ） 氣 塊 加 速 上 升 或 下 降 （ 不 穩(wěn) 定 ） 既 不 上 升 也 不 下 降 ， 保 持 原 有 運 動 狀 態(tài) （ 中 性 ） 如 果 一 空 氣 塊 受 到 外 部 作 用 ， 獲 得 了 向 上 或 向 下 的 初 始 運 動 速 度 后 ，可 能 發(fā) 生 三 種 情 況 ： 氣 塊 加 速 上 升 或 下 降 ， 稱 這 種 大 氣 是 不 穩(wěn) 定 的 ； 氣 塊 逐 漸 減 速 并 有 返 回 原 來 高 度 的 趨 勢 ， 稱 這 種 大 氣 是 穩(wěn) 定 的 ； 氣 塊 做 等 速 直 線 運 動

64、 ， 稱 這 種 大 氣 是 中 性 的 。 (1) av av (2) (3) a=0v處 于 不 同 平 衡 狀 態(tài) 的 小 球 當(dāng) - d0， 氣 塊 加 速 運 動 ， 大 氣 不 穩(wěn) 定 ； 當(dāng) - d0， 氣 塊 減 速 運 動 ， 大 氣 穩(wěn) 定 ； 當(dāng) - d=0， 大 氣 為 中 性 。 對 于 和 d的 物 理 意 義 應(yīng) 具 有 較 確 切 認(rèn) 識 ， d是 以 質(zhì) 量衡 定 的 一 塊 空 氣 團(tuán) 為 對 象 在 干 絕 熱 條 件 下 沿 垂 直 上 升 而導(dǎo) 出 的 氣 溫 垂 直 遞 減 率 ， 是 一 個 由 氣 態(tài) 方 程 給 定 的 確 定值 。 則 是 氣

65、 溫 的 環(huán) 境 層 結(jié) , 是 在 太 陽 、 地 球 的 熱 量 幅射 和 其 他 氣 象 因 素 作 用 下 形 成 的 實 際 環(huán) 境 狀 況 。 )( ga T TTga )( zTT d 0zTT 0 zTga d )( 大 氣 穩(wěn) 定 度 的 判 定 氣 塊 加 速 運 動 ， 大 氣 是 不 穩(wěn) 定 的 ； 氣 塊 減 速 運 動 ， 大 氣 是 穩(wěn) 定 的 ； 大 氣 是 中 性 的 。0, ad 0, a d 0, ad ZTga d )( 煙 流 形 狀 與 大 氣 穩(wěn) 定 度 的 關(guān) 系 波 浪 型 : 煙 流 呈 波 浪 型 ， 污 染 物 擴(kuò) 散 良 好 ， 全 層

66、大 氣 不 穩(wěn) 定 ； 錐 型 ： 煙 流 呈 圓 錐 型 ， 發(fā) 持 在 中 性 條 件 下 ； 扇 型 ： 煙 流 在 垂 直 方 向 擴(kuò) 散 很 小 ， 在 水 平 方 向 擴(kuò)展 成 扇 形 ， 逆 溫 層 結(jié) ； 爬 升 型 （ 屋 脊 型 ） ： 煙 流 的 下 部 為 穩(wěn) 定 狀 態(tài) ， 上部 為 不 穩(wěn) 定 狀 態(tài) ， 在 低 層 有 逆 溫 存 在 ； 漫 煙 型 （ 熏 煙 型 ） ： 煙 流 的 上 部 為 穩(wěn) 定 狀 態(tài) ， 下部 為 不 穩(wěn) 定 狀 態(tài) ， 由 輻 射 逆 溫 引 起 。 溫 度 層 結(jié) 與 煙 流 形 狀波 浪 型 Z T錐 型 Z TZ T扇 型 Z TZ T熏 煙 型 爬 升 型 溫 度 層 結(jié) 與 煙 流 形 狀 1、 什 么 是 湍 流 ？ 除 在 水 平 方 向 運 動 外 ， 還 會 由 上 、 下 、 左 、 右 方 向 的 亂 運動 ， 風(fēng) 的 這 種 特 性 和 擺 動 稱 為 大 氣 湍 流 。 （ 有 點 象 分 子 的 熱 運動 ） 2、 湍 流 與 擴(kuò) 散 的 關(guān) 系 把 湍 流 想 象 成 是 由 許 多 湍 渦 形