搜索
第二部分第二部分当代主要环境问题当代主要环境问题BudgetsofCO2,otherCandNgasesTrendsinoxidantsRegionalairpollutionPersistentorganicpollutants(POPs),heavymetalsAerosol-cloudinteractionsAerosolsources,propertiesImprovingAirqualityforecastsRemovalofgasesharmfultoozonelayer时间我们对这个地球做了些什么？空气污染水污染与浪费人口爆炸土地沙化物种灭绝……空气污染你可曾仰望过如此璀璨的星空……如此蔚蓝的天……而现实……谜语：日立牌吸尘器＝？水污染和资源匮乏你可曾见过如此明净如此欢畅流淌的水……水污染一些数据：假如地球是一个大水缸，可用的淡水只有一汤匙，而且被严重污染；每年死于饮用水引起的疾病的人数为1500万；世界20％的人生活在缺水条件下，2015年后，将有30亿人缺水；中国水资源总量世界No.6，人均资源为世界平均水平的1/4，美国的1/5，加拿大的1/50，世界排名一百以外；中国是世界最缺水的12个国家之一。从前：太湖美，美就美在太湖水，水边芦苇青，水底鱼虾肥。现在：白毛浮绿水，红掌拨青波……水资源匮乏伟大的南水北调～伟大的三峡大坝～伟大而英明的决策啊～～中华民族是无所不能的啊～～Butisitalwaysthetruth?有人算过一笔帐，如果人们能够自觉节约用水的话，北方的水量足以供应现在的需求，是不需要南水北调这种庞大的工程。而且这项工程对自然生态，尤其是关键的水文系统改变很大，长远会产生什么影响很难预测。更何况，供水地区的人民能否真正享受到工程带来的利益？X人口爆炸你可曾享受过如此醉人的静谧和安宁……现实呢……后果：消费的剧增资源枯竭利益冲突剧烈的竞争贫富分化社会不公复活节岛土地沙化土地沙化你可曾向往过如此唯美的仙境……土地沙化土地沙化中东的例子：•《圣经》里面用“水流似蜜”来描述中东地区的。•但是，森林的过度砍伐是使得美索不达米亚的古巴比伦文明衰落和消亡的重要原因之一。•现在，中东地区大部分是荒漠，埃及更是有95%国土是沙漠。北京的例子——沙尘暴你知道吗，从天堂到荒漠，只需要十年……19922002据统计：沙化每年吞掉中国一个县……牧场退化牧场退化物种灭绝物种灭绝你可曾赞叹过如此曼妙的生灵……But……栖息地破坏每2秒，一块相当于足球场大小的森林从此消失；每24小时，一个北京城大小的森林消失1棵正常生长50年的树：砍掉制造的经济价值为300美元；保持生长的生态价值为20万美元；问题是……联合国副秘书长特普弗尔：“世界残留的森林和依存其中的生物多样性将注定在下一个10年中灭亡——除非公众和政府的态度发生奇迹般的扭转。”野生动物买卖人类对自然的任何一次改造，自然都报复了我们。——恩格斯那我们的世界是否没有希望了？讲课提纲第一部分，人类的生存环境－地球第二章：人类的生存环境、人口和资源、能源第二部分,当代主要环境问题―资源短缺,环境污染，生态破坏，全球环境问题第三章：大气污染第四章：室内污染第五章：水污染第六章：生态破坏第七、八章：城市化中的问题、城市发展方向第九章：臭氧层破坏第十章：全球气候变化基本概念污染（pollution）：使某种物质或区域变得不纯、沾污、弄脏或变得不清洁的过程。污染物(pollutant)：一般来讲，任何对生命体及其环境造成伤害的因素均称为污染物。污染源(sourcesofpollution)：任何产生、或排放污染物的场所。环境污染(EnvironmentalPollution)•环境污染：有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构和功能发生变化并对人类和其它生物的生存和发展产生不利影响的现象。•包括：大气污染、水污染、土壤污染、固体废物和有毒化学品污染、海洋污染，室内空气污染等。临界负荷•临界负荷是一种或多种污染物暴露的定量估计值，低于这个负荷时，对环境的特定敏感部分不会造成显著有害的影响。•临界负荷代表生态系统得到保护或遭到破坏的临界状态。基于剂量-响应关系而提出。第三章：大气污染第三章：大气污染内容•大气污染概述•大气物理过程•大气污染物•大气污染源•大气污染类型•中国的大气污染现状二、大气物理过程大气边界层(AtmosphericBoundaryLayer)行星边界层(PlanetaryBoundaryLayer)•大气最下部被地表直接影响的层次，厚度约一公里，时间尺度约为一小时。研究大气边界层意义1.人类生存的场所2．日常天气现象的发生地3．吸收、储藏、传输能源4．植物、动物繁衍5.水气的输送、云凝结核6.动量的输送，50%大气动能消耗在边界层7.海洋洋流的驱动力8.地气物质能量交换的场所•逆温：气温随高度增加而升高•辐射逆温•湍流逆温•平流逆温•下沉逆温三、大气中的主要污染物按形成过程分一次污染物：直接由污染源排放的污染物。二次污染物：一次污染物之间或一次污染物与大气正常组分之间发生化学作用生成的污染物。按存在状态分气溶胶状态污染物（简称颗粒物）。气体状态污染物（简称气态污染物）。大气污染物分类大气污染物分类1.2、大气中的主要污染物污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SH2SO4、SO42-碳的氧化物CO、CO2含氮化合物NO,NO2,NH3,HNO3,NO3-碳氢化合物C1∼C12化合物醛、酮、酸卤素化合物HF,Cl2,HCl,卤代烃光化学氧化剂O3、过氧化物大气颗粒物粉尘、烟、飞灰…放射性物质氡气二次有机气溶胶WHO推荐的五种大气污染物SO2、SPM（由燃煤排放）我们改成IPNO2、NO（汽车尾气、电场高温燃烧、N+O合成）O3（因Pb不好测，我们改成O3）以上五种污染物对人类影响是最重要的。¾ppm(1/106),ppb(1/109),ppt(1/1012)v/v¾mg/m3,µg/m3,(w/v)¾个数/cm3,3.大气组分浓度表示方法1ppm=2.46x1013个分子/cm3µg/m3=ppmx40.9xM(摩尔质量)=pptx0.049xM(摩尔质量)TSP(totalsuspendedparticles)0.02~100µｍSPM(suspendedparticlematter)＜＜1010µµｍｍIP(inhalableparticles)指动力学直径＜10µｍ的粒子。可通过呼吸进入人体，ISO（国际标准组织）建议应重视IP,我国日报现在改用用IP。降尘：粒径＞100µｍ(＞30µｍ)粒子，靠种力的作用可降到地面。危害：富集金属、阻挡阳光、使山川失色、危害人类键康大气颗粒物按粒径大小分：按粒径大小分：降低大气能见度阳伞效应云凝结核致酸物质干沉降危害生态系统远距离输送区域性酸沉降污染物载体携带有毒有害污染物进入呼吸道影响人体健康化学反应床多相化学反应pMpM2.52.5的环境作用的环境作用美国于2003年制定了pM2.5的标准：65mg/m3北京午夜浓度可达300mg/m3PM可吸附多种化学物质可吸入颗粒物尤其是粒径小于2.5µｍ的细粒子，可直接吸入肺泡，长期累积，由于其中多数为二次有机气溶胶，含有很多有毒有害物质，对人体健康造成很大威胁。颗粒物PM(ParticulateMatter)•对呼吸道黏膜的刺激和腐蚀•对肺细胞的腐蚀和损伤•诱发心血管病•慢性阻塞性肺部疾病-肺部血管阻力增加-肺动脉压•升高-右心室肥大-肺性高血压和肺心病•免疫毒性•致突变、致癌作用流行病学调查流行病学调查将人群按照吸烟/不吸烟，居住地离道路远近等参数进行分类。将死亡率和疾病发生率与这些参数建立函数关系的方法。smokersnearroadfarfromroad颗粒物在肺中的沉积近几年流行病学调查结果•美国的颗粒物浓度水平PM10＝100μg/m3，由此引起的死亡率增加2％～4%。•PM10引起的欧洲的死亡率增加：西欧城市：2%；东欧城市2%•欧洲黑炭气溶胶浓度水平：l50μg/m3，引起的死亡率增加：西欧城市：3%；东欧城市：0.6%•荷兰的颗粒物PM10浓度水平100μg/m3，死亡率增加2%,1千6百万人每年多死亡1700人。•北京有1千5百万居民；北京的颗粒物浓度PM2.5=105μg/m3，北京由于颗粒物污染增加的额外死亡数：5000～30000。Aerosolsdirecteffect:Endofdinosaurs•自然界排放到大气中的大多数微量气体一般为还原态（H2S,NH3,CH4,CO)，4.大气中的自由基(radical)源排放—大气传输、反应—汇源排放—大气传输、反应—汇•由大气中回到地表的物质，却往往是高氧化态的，如：H2SO4,HNO3,SO42-,NO3-CO2等。这些还原性气体并不是被空气中的氧气所氧化，因为分子氧中的O-O键相对较强(502kJ/mol),它在常温常压下并不能与大多数还原性气体反应。•20世纪初期：上述还原性气体是被氧气、过氧化氢所氧化，现已认识到起氧化作用的是大气中存在的高活性的自由基。在洁净大气中的浓度仅10ppt左右。•自由基在其电子壳层的外层有一个不成对的电子，它们对于增加第二个电子有很强的亲和力，因此能起强氧化剂的作用。大气中存在的重要的自由基是OH、HO2、RO、RO2自由基，尤以OH和HO2自由基为重要。大气中自由基的重要性•OH自由基对人体健康也会带来一定的损害。由于自由基极强的反应活性，对人体组织有很强的破坏力，进入人体后能攻击遗传物质的DNA的糖和碱基，引起链的断裂，导致细胞死亡或者发生突变、癌变。另外可以和室内空气中的挥发性有机物反应生成毒性更强的污染物。大量实验和临床数据表明，自由基和其氧化产物可以导致细胞生殖变异，并有潜在致癌毒性。•无色、无嗅、无味、无刺激性的有毒气体•CO是一种可以导致人窒息的气体。一氧化碳一旦吸入就会和血液运送氧分子的血红素结合为羧基血红素（COHb），使得不能向全身各组织输送充足氧气。•老人、小孩、患有呼吸系统疾病的人群对CO浓度的升高最为敏感。CO浓度提高后，最需要氧气的器官（大脑、心脏、肌肉等）首先受到影响。引起的症状类似感冒，包括疲劳、认知损伤、心跳过速等。因此，若整个家庭都出现感冒的症状，并且在进行医疗护理后症状依旧，就要引起警觉。控制CO暴露量的研究表明，对于患有心脏病的正在锻炼中人群，CO暴露提前了心脏绞痛出现的时间，并且对于患有慢性肺病的人群降低了锻炼疲劳的忍耐力。气体无机污染物：CO血液中COHb含量相应的健康效应8060死亡a失去只觉，持续暴露引起死亡a40精神混乱，锻炼时虚脱a头痛、疲劳、判断力下降a307～20健康年轻人锻炼时氧气消耗的显著降低b5～17视觉、动手能力、学习能力、进行复杂工作的能力（如驾驶）显著下降b5～5.5年轻健康人的锻炼时间和最大需氧量显著降低b5没有令人警觉的显著消耗b2.9～4.5对于患有心绞痛的病人锻炼能力显著降低（如疼痛出现的时间提前）并且疼痛袭击的时间延长b2.3～4.3健康人锻炼时疲劳出现的时间显著缩短（大约3～7％）b注：a—U.S.EPA,1979；b—U.S.EPA,1985（引自：EPA,IndoorAirPollution:AnIntroductionforHealthProfessionals）气体无机污染物：氮氧化物(NOx=NO+NO2)•NO无色、无味、无刺激性、难溶于水•NO2红棕色、有刺激性、难溶于水•氮氧化物对人皮肤、眼睛和黏膜和呼吸道具有很强的刺激性，主要症状包括咽喉痛、咳嗽、头晕等。一氧化氮也可与血红蛋白结合，在高浓度时引发的症状与一氧化碳类似，造成缺氧、麻痹中枢神经。氮氧化物中以NO2对健康的危害最大。其毒性是一氧化氮的4~5倍，对呼吸系统危害较大，特别是儿童，并会引起肺部纤维化和心、肝、肾及造血系统的生理机能破坏。对NO2极高浓度的暴露，比如建筑物发生火灾时，可引发肺水肿。对NO2高浓度的长时间暴露会导致急、慢性支气管炎。相对较低的水溶性