环境地学 赵烨 第3章.ppt

3-大气圈子系统 图3-29 全球大气圈中CO2浓度变化过程示意图 （据E. D. Enger，2004年资料） 3.5.2 大气污染 大气是自然环境的四大组成要素之一，也是一切生命体维持其生存所必需的物质之一。大气及其质量优劣，对生物和人群的健康有着直接的影响。大气污染是指大气中一些物质的含量超过其正常本底值且持续的时间足以对人体、生物及材料产生不利的影响和危害，这时的大气状况就称之为大气污染。 大气污染源是指向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所、装置和设备。按大气污染物质的来源，可分为天然污染源和人为污染源。 大气污染的天然污染源主要有：①火山喷发；②森林火灾；③自然风尘；④沼泽释放温室气体；⑤海洋飞沫。 人为大气污染源可分四类：①工业企业排放源——点源；②家庭炉灶与取暖设备排放源——面源；③交通运输污染源——线源；④农业污染源——面源。 图3-30 菲律宾Mount Pinatubo火山 （1991年6月12日）喷发及其对全球大气质量的影响 (据US Geological Survey) 图3-31 希腊森林大火（2007年8月）对大气环境的影响遥感影像 (据US-NASA，2007年资料) 图3-32 2000年4月7日中午12时，北京师范大学俯视宿舍区景观， 当时是严重沙尘暴天气，大气污染指数为500，主要污染物是颗粒物 图3-33 2000年4月16日中午12时，北京师范大学俯视宿舍区景观， 当时天气晴好，大气污染指数为112，主要污染物是颗粒物 图3-34 全球陆地大气干沉降颗粒物量分布图 （据李天杰等，2004年资料） 按大气污染物发生成因可归为两大类，即一次污染物(primary air pollutants)和二次污染物(secondary air pollutants)。 图3-35 大气圈中颗粒物种类及其特性图解 图3-36 人体呼吸系统解剖及大气颗粒物附着示意图 （据G. T. Miller，2004年资料） 图3-37 人体正常肺与大气污染导致结核病之肺的比较 （据D. B. Botkin，1997年资料） 3.5.3 臭氧层耗损 自然大气中O3多分布在距地面10～50km的平流层中，其浓度峰值在距地面25km左右，O3分子的混合比是指单位体积大气中所含O3气体的体积，以mL/m3 表示；O3分子数密度是指单位体积内O3的分子数，以分子数/cm3表示。 由于现代工业的发展，人们的活动范围已进入了平流层，如超音速飞机向平流层中排放大量水汽、氮氧化合物、碳氢化合物等污染物，另外现代化学工业所释放的制冷剂、喷雾剂和发泡剂，这些含有CFCs类物质的污染物进入平流层，在太阳辐射的作用下，能够加速O3耗损过程。 McElrog提出的平流层中O3耗损反应的氯和溴的协同作用机理： Cl ＋ O3 → ClO ＋ O2 Br ＋ O3 → BrO ＋ O2 ClO ＋ BrO → Br ＋ Cl ＋ O2 总反应： 2O3 → 3O2 3.5.4 影响大气污染的环境因素 一个区域大气污染程度取决于本区域污染源特征、环境因素。污染源特征决定着区域污染物数量和组成、排放方式和几何形状、相对位置和密集程度；环境因素决定了大气对污染物稀释扩散速率和迁移途径。 大气温度层结即大气垂直方向上的温度梯度，它是影响大气中污染物质垂直方向上迁移扩散的重要因素。相关指标有气温垂直递减率（r）与大气干绝热垂直递减率（ rd ）。 图3-38 大气稳定性判断过程示意图 图3-16 1月份全球海平面气压及其风向图解 （据M. J. Pidwirny，2002年资料） 图3-17 7月份全球海平面气压及其风向图解 （据Michael J. Pidwirny，2002年资料） 3.3.1 大气水平运动和垂直运动 空气在水平方向的流动称为风，气压水平分布不均是风的起因。风力对区域大气污染具有重要的冲淡-传输作用。根据风速大小常将风力划分为12级。 3.3.2 大气环流 大气环流是指大范围的大气运动状态，其水平范围可达大陆尺度甚至半球尺度、垂直尺度可在10 km以上、其持续时间在1～2日以上。 ①行星风系，赤道低压带(L)、副热带高压带(H)、副极地低压带(L)和极地高压带(H)，同时还形成了三个风带，即信风带、盛行西风带和极地东风带。 图3-19 全球大气环流示意图 （据M. J. Pidwirny，2002年资料） ②季风，是指大范围的具有显著季节性变化的盛行风。行