1、一 地球大气圈与环境问题v1.1 大气圈的形成与演变v我们居住的地球，已经度过46亿年的高龄。在地壳的外围，积聚着一层厚厚的气态物质，我们把它叫做地球的大气圈。v地球大气圈的形成和演变经历了漫长的过程。最初，在茫茫宇宙里，尘埃和气体的凝聚曾经形成了最原始的星云，随着这些原始宇宙星云的结合和变迁，形成了早期的地球以及整个太阳系。早期的地球是个不大的凝聚态的物质体系。后来由于质量和体积的加大，引力作用逐渐增强，终于能够把宇宙中更多的气体吸附在自己的周围，形成了原始的地球大气层，这就是所谓的地球第一代大气。 v 随着地球体积的继续增大，地球内部的温度也越来越高。地球内部化过程产生的气体不断向地表游离
2、；地质早期大规模的火山活动，也向地表喷发大量的气体。这时大气物质成分的组成和数量，已经不同于原始的大气。它的主要成分是水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氮气等，人们将它称为第二代大气。在第二代大气诞生的时候，第一代大气几乎已经全部散逸到太空里去了。v 大约距今天30亿年以前，地球上出现了最早的生物蓝藻。蓝藻能够在阳光作用下，把水和二氧化碳合成碳水化合物，同时释放出氧气。氧气的出现，给较高级生物体的产生提供了重要条件。大约在14亿年前，地球上又出现了绿藻。v绿藻具有更强的光合作用能力，它能够合成更多的有机物质，释放出更多的氧气。约在6亿年有，高等绿色植物开始在海洋里出现。2亿年以后，陆地上也出现
3、了绿色植物。由于大气中氧气的增加，氧化过程加快，一氧化碳逐渐被氧化成二氧化碳，甲烷变成二氧化碳和水、氨变成水汽和氮气。由于绿色植物的增多，光合作用大规模的持续进行，氧气逐渐成为大气中仅次于氮气的第二个主要成分。这就是以氮和氧为最主要成分的近代大气，也是人类赖以生存的大气。这是第三代大气。 然而，自从近代工业革命以来，生产力空前发展，人们把大量的天然资源变为自己的消费品，同时也把一部分资源变成污染物排入大气。目前排入大气的污染物数量增长速度，已经超出了大气的自然净化能力。因此，不但大气原有的某些成分（CO2）的数量增加了，同时还增加了氯氟烃等新的成分。现代的大气已经是被严重污染了的大气。大气污染
4、不仅危害人体的健康，而且已经对地球上的整个生态环境系统构成了巨大威胁 1.2 大气圈的物理结构v大气的垂直分布 1. 对流层：紧贴地面的一层，在中纬度平均厚度12公里，集中约75%的大气和90%以上的水汽质量。对流层下部热、上部冷（每上升100米约下降0.6），空气对流运动而产生的云、雨、雪等天气现象都发生在对流层中。2. 平流层：处在对流层顶至离地面约50公里的范围。平流层的最下部是等温层，30公里以上随高度增加气温上升很快。因为臭氧层就位于平流层中，吸收太阳紫外线而升温。平流层大气非常平稳，以水平运动为主，无对流运动，有利于飞机的飞行。 3. 中间层：从平流层顶至85公里高度。这里气温随高
5、度增加而迅速下降，上部冷，下部热，空气的垂直对流运动强烈，又叫高空对流层。4. 热层：从中层顶至250-500公里高度，气温随高度的增加迅速升高，空气稀薄。在太阳紫外线和宇宙射线作用下，氧和氮的分子被分解为离子，使大气处于高度电离子状态，所以又叫高电离层。 电离层能反射无线电波，使我们能听到很远地方的电台广播。高纬度上空高速度飞奔大气分子与进入的太阳粒子相撞和激发而产生极光现象。5. 外逸层：热层顶以上的大气统称外逸层，其上界高度距地面57600公里。由于这里受地球引力束缚很弱、空气更为稀薄，一些高速度运动的空气质点经常会脱逃到太空中。 1.3 大气圈与人类的关系v大气圈是保护地球上的人类和万
6、物生灵的天然屏障。大气圈的形成和存在，对地球表面的物理状况和生命环境具有极其重要的意义。太阳辐射被大气圈所吸收，不但使地表生命免遭紫外线的伤害，而且好提供了适合生命存在的温度环境。如果没有大气圈提供的保护层，我们的地球表面的气温将可能比现在低2756；如果没有大气圈的保温，在撒哈拉大沙漠里将会降下皑皑白雪，亚马孙河上的流水将会结成厚厚的冰层，地球上绝大部分地区将是冰天雪地。v大气圈是人类目前赖以生存的唯一空间环境，但是人类自己的活动却正在加速对它的污染1.4 环境问题的产生及其演变v1. 环境问题的历史回顾 v 所谓环境问题，是指人类为其自身生存和发展，在利用和改造自然界的过程中，对自然环境破
7、坏和污染所产生的危害人类生存的各种负反馈效应。究其原因，它可分为两大类，一是不合理地开发和利用资源而对自然环境的破坏以及由此所产生的各种生态效应，即通常所说的生态破坏问题；二是因工农业发展和人类生活所造成的污染，即环境污染问题。在有的地区，环境问题可能以某一类为主，但在更多的地区却是两类问题同时存在。这正是当今环境问题难以尽快解决的原因之一。 v2.环境问题的产生及演变环境问题的产生及演变v环境质量的恶化是渐变的。v（1）新石器时期产生了原始农、牧业，使人类摆脱了靠采集、狩猎和迁徙维持生存的局面，人类社会进入了“刀耕火种”的时代。v（2）18世纪后半叶开始，以蒸汽机广泛应用及由此而推动的炼铁业
8、、机器制造业和采矿业迅速发展为标志，人类进入了蒸汽机时代，或称之为第一次产业革命。v（3）19世纪30年代以后，电机的产生，电能的利用以及汽车和飞机的相继问世，形成了第二次产业革命，人类进入了电气时代。v（4）本世纪60年代后，首先是西方工业发达国家的人民群众发出了“保护环境、防治污染”的强烈呼声，各界人士纷纷走向街头，要求本国政府采取有效措施治理日益严重的环境污染，掀起了声势浩大的“环境运动”。“环境运动”的兴起在人类发展史上具有深刻的意义。 二 大气污染2.1 大气污染的概念1.大气污染的定义 由于人类活动或者自然因素，将某些物质排入大气，是正常的大气组成和性质发生变化，并对人类和动植物造
9、成伤害，这样一种过程后者现象，称为大气污染。 v2.世界近现代史上的重大污染事件v1）伦敦烟雾事件v1952年12月，伦敦的交通几乎瘫痪，在烟雾弥漫的第4天，一辆双层巴士只能借助于雾灯缓慢地在市区行驶。v2）洛杉矶光化学烟雾v光化学烟雾是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低、气温在2432度的夏季晴天的中午或午后。汽车尾气中的烯烃类碳氢化合物和二氧化氮（NO2）被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后，会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的物质。这种化学反应被称为光化学反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾 v
10、3）切尔诺贝利核泄漏v年月日，在进行一项实验时，切尔诺贝利核电站号反应堆发生爆炸，造成人当场死亡，吨多强辐射物泄漏。此次核泄漏事故使电站周围万多平方公里土地受到直接污染，多万人受到核辐射侵害，酿成人类和平利用核能史上的一大灾难。事故发生后，原苏联政府和人民采取了一系列善后措施，清除、掩埋了大量污染物，为发生爆炸的号反应堆建起了钢筋水泥“石棺”，并恢复了另个发电机组的生产。此外，离核电站公里以内的地区还被辟为隔离区，很多人称这一区域为“死亡区”。 2.2 大气污染物及其分类v1. 大气污染物的界定v凡是能使空气质量变坏的物质都是大气污染物。大气污染物目前已知约有多种。按其存在状态可分为两大类。一
11、种是气溶胶状态污染物，另一种是气体状态污染物。气溶胶状态污染物主要有粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等。气体状态污染物主要有以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主的氮氧化合物，以二氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢结合的碳氢化合物。大气中不仅含无机污染物，而且含有机污染物。随着人类不断开发新的物质，大气污染物的种类和数量也在不断变化着。 v2. 大气污染物的分类v 大气污染物主要可以分为两类，即天然污染物和人为污染物,引起公害的往往是人为污染物，它们主要来源于燃料燃烧和大规模的工矿企业。颗粒物： 指大气中液体、固体状物质，又称尘。硫氧化物： 是硫的氧化物的总称，包括二氧化硫，三氧化硫，三
12、氧化二硫，一氧化硫等。碳的氧化物： 主要包括二氧化碳和一氧化碳。氮氧化物： 是氮的氧化物的总称，包括氧化亚氮，一氧化氮，二氧化氮，三氧化二氮等。碳氢化合物： 是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、乙烷等烃类气体。其它有害物质： 如重金属类，含氟气体，含氯气体等等。 2.3 悬浮颗粒物污染v总悬浮颗粒物是指悬浮在大气中不易沉降的所有的颗粒物，包括各种固体微粒，液体微粒等，直径通常在.微米之间它主要来源于燃料燃烧时产生的烟尘、生产加工过程中产生的粉尘、建筑和交通扬尘、风沙扬尘以及气态污染物经过复杂物理化学反应在空气中生成的相应的盐类颗粒。在我国甘肃、新疆、陕西、山西的大部分地区，河南、吉林、青海
13、、宁夏、内蒙古、山东、四川、河北、辽宁的部分地区，总悬浮颗粒物污染较为严重。 2.4 有机物污染v有机污染物是指进入并污染环境的有机化合物。按其来源可分为天然有机污染物和人工合成有机污染物。天然有机污染物主要是指自然化学反应或生物体代谢所产生的各种有害于人体健康、污染环境的有机化合物，如黄曲霉素、萜烯、氨基甲酸乙酯、麦角等；人工合成有机污染物是指由现代化工业生产的各类有机合成物，如染料、洗涤剂、农药、塑料等。有机污染物多数能在环境中被降解成简单无机物，其降解产物或对人类无害，或对人类有害、有毒，甚至致癌。少数有机污染物则难以降解，如有机氯农药、多氯联苯、塑料等。 2.5 无机污染物v各种有害的
14、金属、盐类、酸、碱性物质及无机悬浮物等，所有造成的水质污染，称为无机污染（inorganicpollution）。有害的金属主要来自铜、锌、砷、铁等金属的硫化矿矿山排水。另外，还有矿物堆场、废石堆场、选矿厂、冶炼厂、金属精炼厂等处的废水，以及来自金属污染地带的地表迳流。盐类和酸、碱性物质主要来自化学工业、印染工业及金属冶炼厂等。无机污染还来自煤矿废水及硅酸、陶土的采集地等。 2.6 生物污染v对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染水、气、土壤和视频，影响生物产量，危害人类健康，这种污染称为生物污染。v生物污染可分为四类：一是霉菌，它是造成过敏性疾病的最主要原因；二是来自植物的花粉
15、，如悬铃木花粉；三是由人体、动物、土壤和植物碎屑携带的细菌和病毒；四是尘螨以及猫、狗和鸟类身上脱落的毛发、皮屑。 三 臭氧层的破坏及臭氧空洞3.1 臭氧层的概念v臭氧是氧气的一种同素异形体(由相同的元素组成，但分子结构不同。)顾名思义，臭氧又一种刺鼻的气味，所以得此恶名。大气中的臭氧绝大部分都集中在离地面大约2530公里的上平流层中，称为“臭氧层”。 3.2 臭氧层的作用v吸收紫外-B带紫外光 太阳光谱中，能达到地球表面的有紫外光和可见光，其中紫外-B带的紫外光能被O3吸收。紫外-B带紫外光的波长范围是240320nm，紫外线波长为200400nm，紫外线可以促进人类皮肤上合成维生素D的反应，
16、这对骨组织的生成及保护起有益的作用，但紫外-B带的过量照射可以引起皮肤癌、免疫系统和眼的疾病，对动植物也有伤害。因此，臭氧层能吸收紫外-B带紫外光，就保护了地球上的生命。臭氧层能让太阳光中的可见光通过，而吸收掉99以上的有害紫外辐射，所以有人称臭氧层为地球生命的“保护神”、“保护伞”或“臭氧屏障”，这是对臭氧层有利作用的肯定 3.3 臭氧层的破坏 v1、原因：原因：地球上有一层保护膜，存在于包围在地球的大气中，就是臭氧层，臭氧层会将紫外线挡在地球外面，保护地球上的生物不会受到伤害。人类制造了大量会破坏臭氧层的物质，使地球南北极的臭氧层受到破坏。v2、影响：影响：臭氧层被破坏造成地球紫外线增加，紫外线会破坏包括DNA在内的生物分子，增加罹患皮肤癌、白内障的机率，而且和许多免疫系统疾病有关。海洋中的浮游生物受致命的影响，海洋生态系统受破坏、农作物减产、加强温室效应。v南极臭氧空洞国际保护臭氧层日v1995年1月23日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”。旨在纪念1987年9月16日签署的关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书，要求所有缔约国根据“议定书”及其修正案的目标，采取具体行动纪念这一特殊的日子。
