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1、第四章当代全球环境问题,第一节全球变暖,联合国政府间气候变化专门委员会20年月2日发表的第四份气候变化评估报告得出结论：全球变暖90%是人为所致，气候变暖已经是“毫无争议”的事实，人为活动“很可能”是导致气候变暖的主要原因。专家们在长达20多页的报告中指出，对全球大气平均温度、海洋平均温度、冰川和积雪融化的观测以及对全球海平面的测量等已证实，全球气候正在变暖。,一、气候变化及其趋势,1.全球变暖及其原因：全球变暖：指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际缓慢上升。全球变暖的特点：一是全球气温上升明显。近百年平均上升0.6C。二是全球气温上升呈现冷暖交替的波动式。三是区域气候变化差异较大。2.温
2、室效应与温室气体:,温室效应：是大气保温效应。大气某些气体能使太阳短波辐射到达地面，而地表向外放出的长波热辐射却被温室气体吸收，使地表与低层大气温度升高，其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。,380760nm温度越高波长越短。,40005000nm14000nm,太阳光从宇宙空间到达大气层前没有能量的损失。但是，当阳光进入地球大气层时，大气对于太阳的短波辐射产生光吸收。在吸收太阳辐射的同时，地球本身也向外层空间辐射热量。从长期来看，地球从太阳吸收的能量必须同地球及大气层向外散发的辐射能相平衡。否则，地球就以自身改变温度做出反应。,假如没有大气层，地球的表面温度将比现在低33摄氏度，这样
3、的条件下生物将面临生存危机。正是大气层的温室效应营造了地球生物最适宜的温度环境，使得生命能够在地球上生存和繁衍。然而，由于人类在自身发展中对能源的过度使用和自然资源的过度开发，造成大气中温室气体的浓度快速增长，使得温室效应不断强化，从而引起全球气候的改变。,温室气体：,大气中的水蒸气、二氧化碳和甲烷、臭氧、氟利昂等，可以使太阳的短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地球的长波辐射。这类气体有类似温室的效应，被称为“温室气体”。目前已经发现大气中能产生温室效应的气体近30种。,主要温室气体及其特征（ppm为百万分率，355为百万分之355）,引自全球环境基金（GEF）：Valuing the G
4、lobal Environment,1998,12-17,本世纪以来所进行的一些科学观测表明，大气中各种温室气体的浓度都在增加。1750年之前，大气中二氧化碳含量基本维持在280ppm。工业革命后，随着消耗的煤炭、石油等的不断增长和森林植被的破坏，人为排放的二氧化碳等温室气体不断增长，每年大约上升1.8ppm（约0.4%），到目前已上升到355ppm。工业革命后全球平均温度可能上升15到4。,大气二氧化碳浓度和气温变化,CH4主要来源：沼气、稻田以及工业生产CH4 的温室效应为CO2的20倍N2O主要来源：化肥的使用、燃料的使用年增长率：0.2-0.3%O3:在大气中的浓度仅次于CO2,195
5、01995年全世界化石燃料燃烧产生的碳排放量,二、影响气候变化的因素,全球主要碳排放国家或地区排行榜 国家排放量（a）占全球百分比 人均量（b）1.中国7,219.2 19.12%5.5公吨（72）2.美国6,963.8 18.44%23.5（7）3.欧盟5,047.7 13.37%10.3（39）4.俄罗斯1,960 5.19%13.7（18）5.印度1,852.9 4.91%1.7（120）6.日本1,342.7 3.56%10.5（37）7.巴西1,014.1 2.69%5.4（74）8.德国977.4 2.59%11.9（25）9.加拿大731.6 1.94%22.6（8）10.英国6
6、39.8 1.69%10.6（36）注：计量单位为百万吨，包含6种温室气体的排放量，以二氧化碳当量（CO2e）表示。来源：世界资源研究所2009年气候分析，数据为2005年。,三、气候变化的影响和危害,全世界大约有1/3的人口生活在沿海岸线60公里的范围内，经济发达，城市密集。全球气候变暖导致的海洋水体膨胀和两极冰雪融化，可能在2100年使海平面上升50厘米，危及全球沿海地区，特别是那些人口稠密、经济发达的河口和沿海低地。,1海平面上升,据英国环境与城市化杂志上的一份报告称，目前全世界共有6.34亿人生活在海拔10米以下的地区，遍及全球180多个国家。如果全球气温升高趋势不被有效控制的话，那么
7、生活在这些地区的人们将会频繁地受到飓风、地陷、海岸线侵蚀和海水倒灌等灾害的影响。,2影响农业和自然生态系统,随着气候变暖，可能会增加植物的光合作用，延长生长季节，使世界一些地区更加适合农业耕作。但全球气温和降雨形态的迅速变化，也可能使世界许多地区的农业和自然生态系统无法适应或不能很快适应这种变化，使其遭受很大的破坏性影响，造成大范围的森林植被破坏和农业灾害。,3加剧洪涝、干旱及其他气象灾害,气候变暖导致的气候灾害增多可能是一个更为突出的问题。全球平均气温略有上升，就可能带来频繁的气候灾害过多的降雨、大范围的干旱和持续的高温，造成大规模的灾害损失。,中国科学院东亚区域气候研究获得的结论：,我国大
8、部出现降水频次减少趋势（西北除外），主要体现在毛毛雨现象减少；但极端降水事件却增加，特别是华北一带伴随干旱化趋势，大暴雨频次却增加。,4影响人类健康,气候变暖有可能加大疾病危险和死亡率，增加传染病。高温会给人类的循环系统增加负担，热浪会引起死亡率的增加。由昆虫传播的疟疾及其他传染病与温度有很大的关系，随着温度升高，可能使许多国家疟疾、血吸虫病、黑热病、登革热、脑炎增加或再次发生。在高纬度地区，这些疾病传播的危险性可能会更大。,四、控制气候变化的对策,1.国际社会的行动联合国气候变化框架公约,为了控制温室气体排放和气候变化危害，1992年联合国环发大会通过气候变化框架公约，提出到90年代未使发达
9、国家温室气体的年排放量控制在1990年的水平。,1997年，在日本京都召开了缔约国第二次大会，通过了京都议定书，规定了6种受控温室气体，明确了各发达国家削减温室气体排放量的比例，并且允许发达国家之间采取联合履约的行动。,六种受控温室气体,二氧化碳（）甲烷（）氧化亚氮（）氢氟碳化物（）全氟化碳（）六氟化硫（）,该议定书规定，工业化国家将在2008年到2012年间，使他们的全部温室气体排放量比1990年减少。限排的温室气体。为达到限排目标，各参与公约的工业化国家都分配到了一定数量的减排配额。另外京都议定书考虑到发达国家在其发展历史上对地球大气造成严重的破坏及发展中国家经济发展的需要，发展中国家在年
10、前的第一承诺期中将不承担减排义务。,京都议定书：,2005年2月，正式生效,2.控制温室气体排放的途径：,a.改变能源结构，控制化石燃料使用量，增加清洁能源和可再生能源使用比例。2008年世界各国能源结构的特点：首先，煤炭资源丰富的国家往往以煤为主，中国72，澳大利亚44，美国25。其次，发达国家石油在消费结构所占比重均在35以上。其中美国40，日本51，德国41，英国35。其次，天然气资源丰富的国家，天然气所占比例均在35以上，其中俄罗斯55，沙特41，英国 35。再次，煤油气能源缺乏的国家，核电及水电比重大，日本核能所占比例为17，法国核能占40，加拿大水电占13，巴西水电占20。,b.提
11、高工业生产部门的能源使用效率，降低单位产品能耗，提高建筑采暖等民用能源效率。中国按类型划分：工业部门碳排放最多，其次是建设和交通以及农业部门。c.提高交通工具的能源效率。据日本对各种运输方式的二氧化碳排放比例调查结果表明，小轿车52%、货运汽车31%、航运6%、铁路3%、航空3%、其他5%。在运输方式中，公路和航空运输耗油量大，而铁路是耗油量最少的运输方式。,3.增加温室气体吸收的途径,主要有植树造林和采用固碳技术，其中固碳技术指把燃烧气体中的二氧化碳分离、回收，然后深海弃置和地下弃置，或者通过化学、物理以及生物方法固定。,5.固碳作用,中国科学院研究院动物研究所研究员解焱认为森林每生产1kg
12、干物质需吸收1.84kg二氧化碳，或每生产出1m3的木材，大约需要吸收850kg的二氧化碳，或折合成230kg碳。全球森林每年通过光合作用可固定10001200108 t碳，占大气总碳贮量的13%16%。,第二节臭氧层破坏,70年代初，一些科学家开始认识到了臭氧层破坏的化学机制，提出了研究报告。1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂（CFCs）（氟利昂是杜邦公司的一个商标，它把含氟的物质都通称氟利昂，现在国际社会提倡使用本名）。分解产生的氯原子有直接关系。观测数据证实了氟利昂等消耗臭氧物质同南北极臭氧层破坏的关系，,一、臭氧层破坏及其成因,大气中的臭氧含量仅一亿分
13、之一，但在离地面20至30公里的平流层中，存在着臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。全球大气中臭氧总量约有30亿吨，如果在摄氏零度的温度下，沿着垂直于地表的方向将大气中的臭氧全部压缩到一个标准大气压，那么臭氧层的总厚度只有3毫米左右。,太阳光是由可见光、紫外线、红外线三部分组成。进入大气层的太阳光（包括紫外线）有55%可穿过大气层照射到大地与海洋，其中40%为可见光，它是绿色植物光合作用的动力；5%是波长100400纳米的紫外线，而紫外线又分为长波、中波、短波紫外线，长波紫外线能够杀菌。但是波长为200315纳米的中短波紫外线对生物有害。当它穿过平流层时，99%被臭氧层吸收。
14、因此，臭氧层就成为地球一道天然屏障，使地球上的生命免遭强烈的紫外线伤害。,测量表明，每到南极春天平流层臭氧都会发生急剧的的耗损，极地上空臭氧层的中心地带，近95%的臭氧被破坏，与周围相比象是形成了一个“洞”。1994年，南极上空的臭氧层面积2400万平方公里。2000年，南极上空的臭氧空洞面积达创记录的2830万平方公里，相当于4个澳大利亚面积。2007年的臭氧空洞面积2500万平方公里。2008年形成的南极臭氧空洞的面积到9月第二个星期为2700万平方公里。可见，近年来，臭氧空洞面积没有减小，但也没有扩大。,南极上空的臭氧层空洞一般每年8月份出现，9月份至10月份空洞范围最大，12月份前后消
15、失。近年来，臭氧空洞发生的持续期间不断延长，1998年的持续期间为100天，比1995年增加23天。,美、日、英、俄等国家联合观测发现，近年来，北极上空臭氧层也减少了20%。欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了1015，西伯利亚上空甚至减少了35。中国大气物理及气象学者观测发现，青藏高原上空的臭氧正在以每 10 年 2.7%的速度减少。根据全球总臭氧观测的结果表明，除赤道外，1978-1991 年总臭氧每 10年间就减少1%-5%。,臭氧层遭到破坏的主要原因：,臭氧层损耗原因目前还在探索之中，但人类排放的许多物质能引起臭氧层破坏已成了不争的事实。美国的莫里纳和罗兰德提出，人工合成的一些含氮和含溴的
16、物质是造成南极臭氧洞的元凶，这些物质主要有氟氯烃(CFCs)、哈龙、氮氧化物、四氯化碳以及甲烷等，其中破坏作用最大的为哈龙与氟氯烃类物质。,什么是氟氯氢(CFCs)？,由碳、氟、氯组成的氟氯氢是美国人托马斯米德奇雷于1925年发明的一种人造物质，1930由有杜邦公司投入生产，它无臭、无毒、不可燃、不伤物料，常温常压下为气体，由液体转变为气体时体积变得极大（发泡剂），并且吸收大量热能（灭火剂）。溶解度大（溶解剂和洗涤剂），可溶解多种化学物，如香水、杀虫剂等。在低空对流层环境中相当稳定。在大气中寿命达50至100年。,CFCs产品,冷媒,灭火器,发泡剂,氟氯烃和含溴卤化烷烃类等气体在热带地区上空被
17、大气环流带人到平流层，由于强烈太阳紫外线的照射，能使氟氯烃和含溴卤化烷烃分子发生离解，释放出高活性的原子态的氯和溴，氯和溴原子又会使臭氧分子分解而失去氧原子，它们对臭氧的破坏是以催化的方式进行的，如此反复下去，破坏而形成臭氧层空洞。,氟氯烃和含溴烷烃为什么会破坏臭氧层？,据估算，一个氯原子几个月内可以破坏10万个臭氧分子，哈龙释放的溴原子对臭氧的破坏能力是氯原子的3060倍。,另一方面，由于南极上空的空气受冷下沉，形成一个强烈极区涡旋。这种涡旋将南极大陆上空的冷空气团团围住，使其与极区外低纬度空气隔离开来，减弱了南极大陆上空冷空气与外界的对流与交换作用，低纬度富含臭氧的气流不能进入，而在南极大
18、陆上空形成一个温度很低的区域，涡旋内部的大气成为一个巨大的加剧氯的催化和臭氧层破坏的化学反应器，这种催化作用反复积累，致使臭氧层遭到大幅度破坏而形成臭氧层空洞。,氮氧化物也像CFCs一样破坏平流层中臭氧层，其中氧化亚氮(N2O)引人关注。N2O的光解和氧化作用可以形成NO，NO再与O3反应形成NO2和O2，从而使O3分解。N2O的人为来源是施用化肥、化石燃料燃烧等，天然来源有土壤中的细菌作用和空中雷电等自然现象。高空飞行的航空器、核试验等产生的NOX也可以使O3分解。,图 23 世界消耗臭氧物质产量（19401993）Source:OzonAction Special Supplement 1
19、995,1臭氧层破坏的后果是很严重的。如果平流层的臭氧总量减少1%，预计到达地面的有害紫外线将增加2%，皮肤癌的发病率将提高24%，白内障的患者将增加0.30.6%。有一些初步证据表明，人体 暴露于紫外线辐射强度增加的环境中，会使各种肤色的人们的免疫系统受到抑制，,二、臭氧层破坏的危害,2破坏生态系统,对农作物的研究表明，过量的紫外线辐射会使植物的生长和光合作用受到抑制，使农作物减产。紫外线辐射也使处于食物链底层的浮游生物的生产力下降，从而损害整个水生生态系统。有报告指出，由于臭氧层空洞的出现，南极海域的藻类生长已受到了很大影响。紫外线辐射也可导致某些生物物种的突变。科学家们发现紫外线能够破坏
20、植物叶子中的叶绿素，从而阻碍植物的生长，这种损害会通过遗传感染植物的后代。,3引起新的环境问题。过量的紫外线能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，结果又带来光化学大气污染。,三、控制臭氧层破坏的技术对策,1.找到氟利昂等的替代物质和替代技术。2.改进氟氯氢产品。3.对氟氯氢物质的循环利用与回收。,超市销售的无氟冰箱,同时，也在开发研究非氟利昂类型的替代物质和方法，如水清洗技术、氨制冷技术等。,为了推动氟利昂替代物质和技术的开发和使用，逐步淘汰消耗臭氧层物质，许多国家采取了一系列政策措施，,一类是经济手段，如征收税费，资助替代物质和技术开发等。美国对生产和使用消耗臭氧层物质实行了征税和可交易许
21、可证等措施。,1994年，美国开利公司成为在行业中率先在全球空调系统中淘汰CFCs的公司，比美国的要求提前了2年，1996年，开利率先提供对臭氧层完全无损耗的商用空调系统。开利在北美地区出售了超过300万套对臭氧层完全无损耗的家用空调系统。2008年北京奥运会，开利提供的获得了70%的奥运相关空调合同。,四、淘汰消耗臭氧层物质的国际行动,1987年，联合国环境规划署组织26个会员国在加拿大蒙特利尔制定了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书。并于1989年1月1日起生效。,“蒙特利尔议定书”规定，参与条约的每个成员组织将冻结并依照缩减时间表来减少5种氟利昂的生产和消耗冻结并减少3种溴代物的生产的消
22、耗。5组氟利昂的大部分消耗量，将从1989年7月1日起，冻结在1986年使用量的水平上；从1998年7月1日起，减少到1986年使用量的50%。,1990年6月，联合国在伦敦召开了蒙特利尔议定书缔约国第二次会议。这次大会又扩大了对有害臭氧层物质的控制范围，受控物质由原来的2类8种扩大到7类上百种。规定缔约国在2000年或更早的时间里淘汰氟利昂和哈龙。到2000年四氯化碳将全部淘汰。2005年以前三氯乙烷全部淘汰。控制消耗臭氧物质比较成功。因为没有哪个国家可以从臭氧层变薄中得到益处。氯氟烃的生产国少，只需几个国家下决心即可。科学依据十分明确。替代技术发展快。,图24 消耗臭氧层物质消费趋势,19
23、95年1月联合国大会决定，每年的9月16日为国际保护臭氧层日，要求所有缔约国按照关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书及其修正案的目标，采取具体行动纪念这个日子。,中国于1992年加入了蒙特利尔议定书我国认真履行国际义务，目前已制定并实施20多项保护臭氧层的相关措施。截止2007年7月1号，关闭最后五家主要生产CFC（全氯氟烃）的厂家，在此之前，中国已经先后关闭了32家同类厂家。同时，关闭了16家哈龙的生产企业，也关闭了100多家使用哈龙的灭火器厂。,据联合国“2010年臭氧损耗科学评估”报告说“1987年签署的蒙特利尔议定书正在发挥作用，它防止了未来几十年臭氧损耗问题进一步加剧。全球的臭氧(包括
24、极区的臭氧)已经不再减少，但是至今也没增加。”报告指出，参与4次年度臭氧损耗评估的300名科学家，预计同温层里的臭氧层能在2045年到2060年间恢复到1980年的水平，这比以前希望的时间“稍早一些”。,我们能为保护臭氧层做什么？请选用无氟冰箱、不含氟的摩丝、空气清新剂定型发胶、领洁净等物品。,第三节酸雨,一、酸雨及其分布,1.酸雨：1982年6月的一次国际环境会议上统一将“PH值小于5.6的降水（包括雨、雪、霜、雾、雹、霰等）正式定为酸雨”。但现在酸雨泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从大气转移到地面上。湿沉降：是指酸性物质以雨、雪形式降落地面。干沉降：是指酸性颗粒物以重力沉降、微粒碰撞和气
25、体吸附等形式由大气转移到地面。,就某一地区而言，酸雨发生并产生危害有两个条件：一是发生区域广泛使用矿物燃料，向大气排放大量硫氧化物和氮氧化物等酸性污染物，并在局部地区扩散。二是发生区域的土壤、森林和水生生态系统缺少中和酸性污染物的物质或对酸性污染物的影响比较敏感。如酸性土壤地区和针叶林就对酸雨污染比较敏感，易于受到损害。,衡量一个地区是否为酸雨区及酸雨严重程度用酸雨率和酸雨区。酸雨率为一年出现酸雨的降水过程次数除以全年降水过程的总次数的比率.如一个地区年降10次雨，酸雨次数为2次，酸雨率为20%，就不属于酸雨区。,2、酸雨区的界定,除了年均降水pH值之外,酸雨率是判别某地区是否为酸雨区的又一重
26、要指标。,什麽是酸雨区?,年均降水pH值高于5.65,酸雨率是0-20%,为非酸雨区。,pH值在之间,酸雨率是10-40%,为轻酸雨区。,pH值在之间,酸雨率是30-60%,为中度酸雨区。,pH值在之间,酸雨率是50-80%,为较重酸雨区。,pH值小于4.70,酸雨率是70-100%,为重酸雨区。北京,西宁,兰州,乌鲁木齐等市也降了几场酸雨,但年均pH值和酸雨率都在非酸雨区标准内,故为非酸雨区。,60、70年代以来，随着世界经济的发展和化石燃料消耗的逐步增加，燃烧中排放的二氧化硫、氮氧化物等大气污染物总量不断增加，酸雨分布有扩大的趋势。酸雨污染可以发生在其排放地5002000公里的范围内，酸雨
27、的长距离传输会造成典型的越境污染问题。引发国际纠纷。,美国和加拿大东部是一大酸雨区。美国是世界上能源消费量最多的国家，消费了全世界近1/4的能源，美国每年燃烧矿物燃料排出的二氧化硫和氮氧化物也占各国首位。从美国中西部和加拿大中部工业中心地带污染源排放的污染物定期落在美国东北部和加拿大东南部的农村及开发相对较少或较为原始的地区，加拿大有一半的酸雨来自美国。,欧洲是世界上一大酸雨区。主要的排放源来自西北欧和中欧的一些国家。这些国家排出的二氧化硫有相当一部分传输到了其他国家，北欧国家降落的酸性沉降物一半来自欧洲大陆和英国。受影响重的地区是工业化和人口密集的地区，即从波兰和捷克经比、荷、卢三国到英国和
28、北欧这一大片地区，其酸性沉降负荷高于欧洲极限负荷值的60%，其中中欧部分地区超过生态系统的极限承载水平。,有人说，日本、韩国酸雨来自中国，理由不充分，我国酸雨中硫酸和硝酸的比例约为101。这起因于我国燃料主要是煤，日本的酸雨是硝酸型的，这与日本是用油大国有关。目前，一般认为，我国酸雨污染物长程输送到韩国和日本的数量是有限度的，特别是经过了长距离和伴随的湿沉降和海上的降水过程之后，它将不会是形成这些国家酸雨的主要责任者。,我国是继欧洲、北美洲之后的世界第三大重酸雨区。上世纪80年代，我国的酸雨主要发生在川贵两广地区，酸雨区面积为170万平方公里。到90年代中期，华中酸雨区现已成为全国酸雨污染最严
29、重的地区，其中心区几乎到了“逢雨必酸”的程度。以南京、上海、杭州、福州、青岛和厦门为代表的华东沿海地区也成为我国主要的酸雨区。华北、东北的局部地区也出现酸性降水。酸雨在我国覆盖面积已占国土面积的30%以上。,2009年国家环保部公布酸雨分布：“全国酸雨分布区域主要集中在长江以南青藏高原以东地区。主要包括浙江、江西、湖南、福建、重庆的大部分地区以及长江、珠江三角洲地区。酸雨发生面积约120万平方千米，重酸雨发生面积约6万平方千米”。可见，近年来，酸雨面积扩大不明显。,黑雨,1994年重庆及其郊区下了数场黑色的雨,且有强酸性。居民纷纷询问环保部门，经化学分析,黑色物是煤屑，原来在锅炉内化石燃料未能
30、燃烧充分,析出一些细的碳粒，也通过烟囱排向高空。酸性物主要是硫酸根,来自煤中燃烧的杂质硫。结论是：黑雨就是强酸性雨；也可以说是酸雨发展到某种极端情况。,近年重庆酸雨现状有所减轻,从右表来看,重庆酸雨在逐年改善.酸雨PH值由90年的4.18升至02年的4.67.而酸雨频率由90年的75.9%降到43.6%.,二.酸雨的来源：大气中的硫和氮的氧化物有自然和人为两个来源。二氧化硫的自然来源包括微生物活动和火山活动，含盐的海水飞沫也增加大气中的硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的一半，但由于自然循环过程，自然排放的硫基本上是平衡的。,人为排放的硫大部分来自贮存在煤炭、石油、天然气等化石燃料中的硫，在
31、燃烧时以二氧化硫形态释放出来，其他一部分来自金属冶炼和硫酸生产过程。,随着化石燃料消费量的不断增长，全世界人为排放的二氧化硫在不断增加（见图26），其排放源主要分布在北半球，产生了全部人为排放的二氧化硫的90%。,图26 世界化石燃料燃烧排放的二氧化硫（19501993）,图27 世界化石燃料燃烧排放的氮氧化物（19501993）,欧美一些国家是世界上排放二氧化硫和氮氧化物最多的国家（见表214）。但近10多年来亚太地区经济的迅速增长和能源消费量的迅速增加，使这一地区的各个国家，特别是中国成为一个主要排放大国。中国国家环保部发布消息：2005年和2000年相比，在燃煤增长7亿吨的前提下，200
32、5年比2000年二氧化硫增长27%，二氧化硫排放量为世界第一。,表214 主要发达国家二氧化硫和氮氧化物排放情况（万吨）World Resources 199697,三、酸雨的危害,酸雨的危害主要表现在以下几个方面：1损害生物和自然生态系统酸雨降落到地面后得不到中和，可使土壤、湖泊、河流酸化。湖水或河水的PH值降到5以下时，鱼的繁殖和发育会受到严重影响。土壤和底泥中的金属可被溶解到水中，毒害鱼类。水体酸化还可能改变水生生态系统。酸雨还抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗土壤中钙、镁、钾等营养因素，使营养流失，土壤贫瘠化。酸雨损害植物的新生叶芽，从而影响其生长发育，导致森林生态系统的退化。,A
33、fter Years of Acid Rain!,河水及湖水酸化后,导致的生态破坏,健康酸化,从欧美各国的情况来看，欧洲地区土壤缓冲酸性物质的能力弱，酸雨危害的范围还是比较大的，如欧洲30%的林区因酸雨影响而退化。在北欧，由于土壤自然酸度高，水体和土壤酸化都特别严重，特别是一些湖泊受害最为严重，湖泊酸化导致鱼类灭绝。另据报道，从1980年前后，欧洲以德国为中心，森林受害面积迅速扩大，树木出现早枯和生长衰退现象。,我国重庆林区在上世纪90年代，由于受酸雨污染的影响，马尾松85受害，死亡率高达35；中国酸沉降综合影响观测研究项目中所设的重庆铁山坪观测站也同样出现了优势马尾松的落叶率在2000年至2
34、003年的3年间约为4050，并且2001年发生不正常落叶的树木死亡率较高的现象。,2.腐蚀建筑材料及金属结构,酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等。特别是许多以大理石和石灰石为材料的历史建筑物和艺术品，耐酸性差，容易受酸雨腐蚀和变色。,酸雨腐蚀建筑雕塑,2007年11月12日，来乐山大佛的游客陈先生发现，这座开凿于713年的世界第一大佛像脸上出现了黑色条纹，鼻子已经变黑，胸部和腿部也出现好几块大“伤疤”。,加拿大和美国的许多湖泊和河流也遭受着酸化危害。美国国家地表水调查数据显示，酸雨造成75%的湖泊和大约一半的河流酸化。加拿大政府估计，加拿大43%的土地（主要在东部）对酸雨高度敏感，有1400
35、0个湖泊是酸性的。,四.控制酸性污染物和酸雨的途径：1对原煤进行洗选加工，减少煤炭中的硫含量；关停已建成的生产煤层含硫分大于3%的矿井。优先开发和使用低硫煤和天然气。我国南方产煤含硫量比北方要高,特别是西南地区,其含硫量要比东北和华北地区产的高3、4倍，当地居民称之为“臭煤”,因为家庭炊饭的炉子烧用此煤，能发出令人窒息的恶臭气味,它就SOx。2改进燃烧技术，减少燃烧过程中二氧化硫和氮氧化物的产生量。例如，液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一。它主要是利用加进石灰石和白云石，与二氧化硫发生反应，生成硫酸钙随灰渣排出。,3采用烟气脱硫装置，以脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物；对煤燃烧后形成的烟气
36、在排放到大气中之前进行烟气脱硫。目前主要用石灰法，可以除去烟气中85一90的二氧化硫气体。不过，脱硫效果虽好但十分费钱。例如，在火力发电厂安装烟气脱硫装置的费用，要达电厂总投资的25之多。这也是治理酸雨的主要困难之一。4改进汽车发动机技术，安装尾气净化装置，减少氮氧化物的排放。,用燃气代替汽油。近几年,大街上燃气大巴士增多,与汽油相比,天然气燃烧产物中氮氧化物减少39%；二氧化硫减少90%；一氧化碳减少97%。无疑,对控制酸雨是有利的,而且是目前能够实现了的。就发展而言,汽车数量增加较快,而NOx 排放量主要取决于汽车的排放,因此,在未来的若干年内,NOx 的排放量可能超过SOx。,山西省政府
37、于2009年关于开展排污权有偿使用和交易工作的指导意见，排污企业今后通过采取削减措施形成的污染物排放总量余额，都可以进入市场交易；新建、改建、扩建项目按照排污权有偿使用原则，通过排污权交易取得排污权。新华网报道：一吨二氧化硫排污权最高“卖出”了6315元的价格，2009年12月，来自山西的3家电力企业与国网能源开发有限公司签订了二氧化硫排污交易合同，涉及二氧化硫排放量14万吨，交易金额近9000万元。标志着这个省二氧化硫排污权有偿使用和交易进入实质性操作阶段。,环境酸化后的处理：筛选抗酸雨农作物和树种：我国西南地区茶，山茶，柑橘，橙，桧柏，侧柏等，是抗酸雨的经济作物和林木。在园林建设中，可多植
38、桂花，茶花，女贞等抗酸树种。有的树木吸收SO2很强,如1m2的银杉可以吸收60公斤的SO2；其它的强吸收SO2的树种有金橘、红橘、桑树和樟树等；花卉紫薇、菊花、石榴等也对SO2有较强吸收能力。,已酸化湖泊的恢复：方法之一是投入石灰石等碱性物质以中和酸性物质，幼鱼数量明显增加。目前这种方法尚未发现弊病，但是对生态的负面影响可能以后才能显示出来。已酸化土壤的恢复：方法之一也是投入石灰。投入有碱性的石灰，土壤酸性被中和，已溶出的铝离子重新沉淀，作物正常营养循环又得以恢复。但这只是一种辅助措施，有如给发烧病人吃阿斯匹林一样治表不治里。标本兼治的办法是从排放源减少硫负荷。,我国依法治理酸雨的对策划定“双
39、控区”为了加大酸雨治理力度，1995年8月,全国人大常委会通过了新修订的中华人民共和国大气污染防治法,其中明确规定要在全国划定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区,以求在双控区内强化对酸雨和二氧化硫的污染控制。,何谓酸雨控制区?参照西方发达国家将降水pH值低于4.60作为受控对象的标准。国家有关部门对能够形成酸雨的污染物排放加以严格控制的一定区域。酸雨控制区应包括酸雨污染最严重地区及其周边二氧化硫排放最大区域我国酸雨控制地区的面积约为80万平方公里,占国土面积8.40%。它主要包括上海市,重庆市和浙江,安徽,福建,江西,湖北,湖南,广东,广西,四川,贵州,云南等省的部分城市地区.对老电厂脱硫、锅炉脱
40、硫、工艺排放控制项目、城市燃气工程、民用固硫型煤等进行控制。,何谓二氧化硫控制区?南方的酸雨还和北方二氧化硫的大量排放有关,仅控制酸雨地区的酸性物质排放而忽略北方二氧化硫的排放,还是不能有效地控制酸雨。我国二氧化硫污染控制区面积为29万平方公里,占国土面积3%。主要包括北京市，天津市及河北，山西，内蒙，辽宁，吉林,江苏,河南,陕西,甘肃,宁夏,新疆等省的部分城市.在控制区内排放二氧化硫的火电厂和其它大中型企业，不能用低硫煤的，必须建设配套脱硫、除尘装置，或者采取其它控制二氧化硫排放、除尘的措施。,第四节 生物多样性减少,一、什么是生物多样性 生物多样性：指地球上所有生物（动物、植物、微生物）包
41、含的基因以及由这些生物与环境相互作用所构成的生态系统的多样化程度。生物的多样性含义:遗传（基因）多样性、物种多样性、和生态系统多样性。,.遗传（基因）多样性：包括存在于生物个体内部、物种内部以及物种之间的基因多样性。基因被称为遗传因子，是遗传的物质基础。基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲代相似的性状,所谓的“一母生九子，九子各异”，这就是同种个体内部基因多样性的表现。同一物种内个体之间也没有完全一致的基因型。我国是水稻的原产地之一，有地方品种50000个；我国是大豆的故乡，有地方品种20000个。人类有2000多种遗传疾病，即由于基因或染色体缺陷引起的。,任何一生物个体和物
42、种都保持有大量的遗传类型，可以被看作单独基因库。物种灭绝或个体死亡意味着遗传信息的丧失。基因多样性是物种对不同环境适应与品种分化的基础。遗传变异越丰富，物种对环境的适应能力越强，分化的品种、亚种也越多。基因多样性是改良生物品种的源泉，如果物种数量过少就会退化。例如，老虎的种群数量越来越少，只能通过近亲繁殖延续后代，那么他们的基因之中相似之处也会越来越多，包括许多相同的病态基因，这样一来双方病态基因相遇，使得后代的先天性缺陷或遗传病就显现出来。,.物种多样性 指地球表面动物、植物、微生物的物种的丰富度，科学家估计全世界约有500万种至3000万物种。迈尔认为：“物种是能够相互配育、拥有自然种群的
43、类群”。物种是组成生物界的基本单元，是生物界的繁殖单元，不同物种之间不能交配繁育后代，即使繁育了后代，后代也不具有繁育能力，例如不同动物能够交配，由于过大的基因差异，或染色体数目不同，其后代通常无法生存或不能生育，就像马驴的后代骡子那样，进化到此就走进了死胡同。对于某个地区而言，物种数多，则多样性高，物种数少，则多样性低。,.生态系统多样性即指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。解释如下：生境多样性指地貌、气候、水文和土壤的多样化。在这些不同的环境中，生活着多种多样的生物，生物群落多样性如森林、草原和湿地，它们形成了各种各样的生态系统，每个生境
44、都有一个生物与环境的组合，这些形形色色的生态系统都是生物多样性在这一层次上的体现。生态过程多样性指营养物质循环、能量流动在时间空间上的多样化。,生态系统的主要功能是物质交换和能量流动，它是维持系统内生物生存与演替的条件。保护生态系统多样性就是维持了系统中能量和物质流动的合理过程，保证了物种的正常发育和生存，从而保持了物种在自然条件下的生存能力和种内的遗传变异度。,三者的关系：生物多样性三层含义从是微观、中观和宏观不同层次描述一个概念，它们相互区别又相互联系。物种多样性是生物多样性的核心内容和最直观的体现；基因多样性是生物多样性的基础和内在形式，一个物种就是一个独特的基因库，物种就是基因多样性的
45、载体；生态系统的多样性展示了生物宏观多样化程度，生态系统功能是物质循环、能量流动，这是物种和遗传多样性的前提和条件。,二.生物多样性及其价值,三.生物多样性减少及其原因,地球上自从35亿年前出现生命以来，已有5亿种生物存在，如今绝大多数已消逝。物种灭绝作为地球上生命进化史的一种自然现象，本是正常事件，如6500万年前的恐龙。地质时代物种灭绝的速度极为缓慢，鸟类平均300年灭绝1种，兽类平均8000年灭绝1种。,到1600年至1700年，每10年灭绝1种动物；1850年到1950年，鸟兽的平均灭绝速度为每年一种，即有100多种动物灭绝，而且这种灭绝还以加速度的趋势进行着。1600年以来，120种
46、兽类和250种鸟类已不复存在。据联合国环境规划署的一份报告：目前世界上每分钟有1种植物灭绝、每天有1种动物灭绝，这种远远高于自然的“本底灭绝”速率上千倍。,环境本底值：环境在未受到人类干扰的情况下，环境中化学元素及物质和能量分布的正常值。,我国珍稀植物物种,福建柏,红桧,金钱松,陆均松,三尖杉,水杉,水松,苏铁,银杏,银杉,侧柏,珙桐,表 27 受威胁物种的现状 转引保护世界的生物多样性，中国环境科学出版社1991年版,生物多样性减少的原因：,Daily(1995)对造成生态系统退化和生物多样性减少的“人类活动原因”进行了排序:过度开发(含直接破坏和环境污染等)占35%，毁林占30%，农业活动
47、占28%，过度收获薪材6%，生物工业占1%。其中前三项人类活动占93%。,（1）生境的丧失、退化和破碎化 生物多样性减少的程度取决于生态系统的结构或过程受干扰的程度，森林被砍伐，湿地开发雨林减少水体污染，野生动物栖息地破碎化和斑块化，斑块之间距离加大，斑块面积减小，野生动物无家可归。孟加拉国95%、印度80%、斯里兰卡83%的野生生境已不复存在。,（2）掠夺式开发生物资源,滥捕、滥猎、滥渔、滥牧等对资源过度利用，森林、鱼类和野生动物资源由于过度经济开发而灭绝的，在濒临灭绝的脊椎动物中，有37%是过度开发引起的。长远看来，它会降低生态系保持养分、水分和表土的能力，从而破坏生态系为人类服务的能力。
48、过度利用往往造成地方性的物种灭绝，引起一连串的生态灾难。,（3）环境污染,环境污染对生物多样性的影响目前有两种基本观点:一是由于生物对突然发生的污染在适应上可能存在很大的局限性，故生物多样性会丧失；二是污染会改变生物原有的进化和适应模式，生物多样性可能会向着污染主导的条件下发展，从而偏离其自然或常规轨道。环境污染会导致生物多样性在遗传、种群和生态系统三个层次上降低。环境污染会影响生态系统各个层次的结构、功能和动态，进而导致生态系统退化。,（4）盲目引物,外来种的入侵表面上增加了一个地区的生物多样性，事实上，历史上那些无害的生物也是通过人的努力而扩大了分布范围的，一些驯化的作物或动物已经成了人类
49、的朋友，如我们食物中的马铃薯、西红柿、芝麻、南瓜、白薯、芹菜等；树木中的洋槐、英国梧桐；动物饲料中的苜蓿；动物中的红鳟鱼、海湾扇贝等，这些物种进入到异国他乡带来的利益是大于危害的。,然而生物的入侵是扰乱生态平衡的过程，任何地区的生态平衡和生物多样性是经过了几十亿年演化的结果，这种平衡一旦打乱，就会失去控制而造成危害。人们最初引进物种时，仅是进入了原产地生态系统的一个组分，食物网中的一些天敌或者它所控制的物种是没有办法引进的，这样，控制不好成灾就不可避免，而成灾的一个直接后果是对于当地的生态多样性造成危害，甚至是灭顶之灾。,据有关专家调查，不久前公布的世界上100种危害最大的外来入侵物种中约有一
50、半已入侵了中国。湿地松粉蚧、松突园蚧、美国白娥、松干蚧等森林入侵虫害和美洲班潜蝇、马玲薯甲虫、非洲大蝎牛等农作物入侵害虫，每年发生灾害面积约300万公顷。入侵我国的豚草、薇甘菊，紫茎泽兰、大米草等，已大肆蔓延，造成了生物多样性破坏、沿海红树林死亡、堵塞航道等极大的危害和损失。在我国云南、原产美洲的紫茎泽兰入侵成灾面积就约2470万公顷。,福安湾坞乡的红树林群被大米草围困,（5）气候变化,在未来一百年内全球气温将升高1.5至6摄氏度、海平面将升高15至95厘米、沙漠将更干燥、气候将更恶劣、全球变暖将直接或间接影响数以亿计人们的生活。联合国环境计划我们的星球杂志最新一期发表的一份研究报告指出，由于
