大气自由基

3、大气中重要吸光物质的光离解（1）氧分子和氮分子）氧分子和氮分子（2）O3 （3）NO2 （4）HNO2 和和 HNO3 （5）SO2（6）醛类）醛类（7）卤代烃）卤代烃（1）氧分子和氮分子的光离解）氧分子和氮分子的光离解240nm 以下的紫外光可引起 O2 的光解， 120nm 以下的紫外光在上层大气中被 N2 吸收， 氮分子的光离解反应仅限于臭氧层以上。（2）O3的光离解的光离解O2光解产生的O可与 O2反应：O + O2 + M O3 + M该反应是平流层中O3主要来源，也是O消除的主要过程。 O3 + hv O + O2 该反应解离能很低，臭氧主要吸收波长小于290nm的紫外光，最强吸收在254nm（3）NO2 的光离解的光离解NO2 是城市大气中重要的吸光物质，在低层大气中可以吸收全部来自太阳的紫外光和部分可见光。NO2 吸收 CH3H CH3Cl CH3Br CH3I高能量短波照射时，可能会发生两个键断裂，应断两个最弱 的键。即使最短波长的光，如147nm，三键断裂也不常见。CFCl3 光解会有三种产物：CFCl2 、 CFCl 和 Cl二、大气中重要自由基来源二、大气中重要自由基来源自由基在其电子壳层的外层有一个不成对的电子，因而有很高的活性，具有强氧化作用。大气中存在的重要自由基有HO、HO2 、R （烷基）、RO （烷氧基）和RO2 （过氧烷基）等。其中以 HO 和 HO2 更为重要。1、HO 和和HO2 的的浓度分布浓度分布A、 HO 最高浓度出现在热带B、 两个半球之间HO 分布不对称C、 光化学生成产率白天高于夜间，峰值出现在阳光最强时，夏季高于冬季 1、HO的来源的来源HOH2OO+ O2O3315nmHNO2400nmH2O2370nmNOHO2O2H+HCOHCHO313nmHO基的基的形成途径形成途径 HO在对流层中随高度和纬度的分布在对流层中随高度和纬度的分布HO和和HO2自由基的日变化曲线自由基的日变化曲线2、 HO 和和HO2 的的来源来源A、HO 来源来源清洁大气：O3 的光解是清洁大气中HO的重要来源 O3 + hv O + O2 O + H2O 2HO污染大气：如存在HNO2，H2O2 HNO2 + hv HO + NO H2O2 + hv 2HOHNO2 的光离解是大气中HO的重要来源 B、HO2 来源来源主要来自醛类的光解，尤其是甲醛的光解 H2CO + hv H + HCO H + O2 + M HO2 + M HCO + O2 HO2 + CO 任何反应只要能生成任何反应只要能生成HH或或HCOHCO均可与 O2 反应生成 HO2，就是对流层就是对流层HOHO2 2的来源。的来源。 其它醛类光解也能生成其它醛类光解也能生成HH和和HCOHCO，但是它们在大气中的，但是它们在大气中的浓度比浓度比HCHOHCHO要低得多，故远不如要低得多，故远不如HCHOHCHO重要。重要。亚硝酸酯和 H2O2 光解 CH3ONO + hv CH3O + NO CH3O +O2 HO2 + H2CO H2O2 + hv 2HO HO + H2O2 H2O + HO2若有CO存在，则： HO + CO CO2 + H H + O2 HO23、R 、RO 、RO2 来源来源A、 R 来源：大气中存在最多的烷基是甲基： CH3CHO + hv CH3 + HCO CH3COCH3 + hv CH3 + CH3CO 它的主要来源是它的主要来源是乙醛和丙酮的光解，生成甲基，乙醛和丙酮的光解，生成甲基，同时同时生成两个羰基自由基。生成两个羰基自由基。烷基自由基 RH + O R + HO RH + HO R + H2OO 和 HO 与烃类发生 H 摘除反应B、RO 来源： CH3ONO + hv CH3O + NO CH3ONO2 + hv CH3O + NO2 甲基亚硝酸脂和甲基硝酸脂的光解,产生甲氧基C、RO2 来源： R + O2 RO2烷基与空气中的氧结合形成过氧烷基三、氮氧化物三、氮氧化物NOx的转化的转化 主要人为来源：矿物燃料的燃烧。燃烧主要物质：一氧化氮NO。氮氧化合物与其他污染物共存时，在阳光照射下可发生光化学烟雾。1、大气中的含氮化合物主要含氮污染物：N2O、NO、NO2、NH3、HNO2、HNO3、亚硝酸酯、硝酸酯、亚硝酸盐、硝酸盐、铵盐等。N2O：简介：无色气体，清洁空气组分，低层大气中含量最高的 含氮化合物。天然源：环境中的含氮化合物在微生物作用下分解是其主要来源。人为源：土壤中含氮化肥经微生物分解可产生。NOx大气污染化学中所说的氮氧化物通常指一氧化氮和二氧化氮，用 NOx 表示。天然来源：生物有机体腐败过程中微生物将有机氮转化成为 NO，NO 继续被氧化成 NO2。（主要来源）有机体中的氨基酸分解产生的氨被 HO 氧化成为 NOx。人为来源：(1) 矿物燃料的燃烧。(2) 城市大气中 NOx 主要来自汽车尾气和一些固定的排放源。燃烧过程中，空气中的氮和氧在高温条件下化合生成NOx的链式反应机制如下： O2 O + O O + N2 NO + N N + O2 NO + O 2NO + O2 2NO2在这个链式反应中前3个反应都进行得很快，唯NO与空气中氧的反应进行得很慢，故燃烧过程中产生的NO2含量很少。矿物燃料燃烧过程中所产生的NOx以NO为主，通常占90%以上，其余为NO2。NOx反应速度快反应速度慢2、NOx 和空气混合体系中的光化学反应其中，k1 k2 k 3 为反应常数 得到：若体系中无其他反应参与，O3 浓度取决于NO2/NONOkNOkO3213k1k2k3MOMOO32223ONONOOONOhvNO23、氮氧化物的气相转化A、NO 的氧化 NO是燃烧过程中直接向大气排放的污染物 与 O3 反应： NO + O3 NO2 + O2 与 RO2 反应： RH + HO R + H2O R + O2 RO2 NO + RO2 RO + NO2 其中： RO + O2 RCHO + HO2 HO2 + NO NO2 + HO HO 和 RO 与 NO 生成亚硝酸或亚硝酸酯： HO + NO HNO2 RO + NO RONO3、氮氧化物的气相转化B、 NO2 的转化 NO2 与 HO 反应： NO2 + HO HNO3 白天白天该反应是大气中气态 HNO3 主要来源。 NO2 与 O3 反应： NO2 + O3 NO3 + O2 这是大气中 NO3 的主要来源进一步反应是 NO2 + NO3 N2O5 夜晚MC、过氧乙酰硝酸酯 PAN PAN 是由乙酰基与空气中的氧气结合形成过氧乙酰基，然后再与NO2 化合生成化合物。 O CH3CO + O2 CH3COO O O CH3COO + NO2 CH3COONO23、氮氧化物的气相转化乙酰基来源： CH3CHO + hv CH3CO + H（乙醛光解） 大气中乙醛来源：乙烷的氧化 C2H6 + HO C2H5 + H2O C2H5 + O2 C2H5O2 C2H5O2 + NO C2H5O + NO2 C2H5O + O2 CH3CHO + HO23、氮氧化物的气相转化MD、NOx 的液相氧化的液相氧化（1）NOx 的液相平衡的液相平衡。NO和NO2在气液两相间的关系为： NO（g） NO（aq） NO2（g） NO2（aq） 溶于水中的NO（aq）和NO2（aq）可通过如下方式进行反应： 2 NO2（ aq ） 2H+ +NO2- +NO3- NO（aq）+ NO2（ aq ） 2H+ +2NO2- 对于NO-NO2存在如下的平衡关系： 2NO2（g ） + H2O 2H+ +NO2- +NO3- NO（g） + NO2（g ）+ H2O 2H+ +2NO2- K1K2（2）NH3 和和HNO3的液相平衡的液相平衡lNH3 的液相平衡： NH3（g）H2O NH3 H2O式中 ： KH,NH3 NH3的亨利常数， 6.12104mol/(L Pa)lHNO3的液相平衡 HNO3 （g） H2O HNO3 H2OKH,NH3KH, HNO3 式中： KH, HNO3HNO3的亨利常数， 2.07mol/(L Pa)lNOx的反应动力学 四、碳氢化合物的转化1、大气中主要的碳氢化合物、大气中主要的碳氢化合物A、 CH4 ：一种重要的温室气体，其温室效应要比CO2大20 倍。它是唯一能由天然源排放而造成大浓度的气体。来源：主要来源：有机物的厌氧发酵过程 2CH2O CO2 + CH4反刍动物以及蚂蚁等的呼吸过程产生原油和天然气的泄露 厌氧菌B、石油烃、石油烃：以烷烃为主，还有一部分烯烃、环烷烃和芳烃。相比之下，不饱和烃较饱和烃的活性高，易于促进光化学反应。C、萜类：、萜类：主要来自于植物生长过程中向大气释放的有机化合物。 D、芳香烃、芳香烃分为单环芳烃和多环芳烃许多芳香烃在香烟的烟雾中存在，它们在室内含量要高于室外苯比a芘2、碳氢化合物在大气中的反应、碳氢化合物在大气中的反应A、烷烃的反应：与 HO、O 发生 H 摘除反应 RH + OH R + H2O RH + O R + HO R + O2 RO2 RO2 + NO RO + NO2 O3一般不与烷烃发生反应B、烯烃的反应： 与OH主要发生加成、脱氢或形成二元自由基。加成： RCH=CH2 + OH RCH(OH)CH2 RCH(OH)CH2 + O2 RCH(OH)CH2O2 RCH(OH)CH2O2 + NO RCH(OH)CH2O + NO2脱氢 RCH2CH=CH2 + HO RCHCHCH2 + H2O （重复以上的反应）2、碳氢化合物在大气中的反应、碳氢化合物在大气中的反应 生成二元自由基反应： RCOO + NO NO2 + RCO RCOO + SO3 RCO + SO3（形成气溶胶）二元自由基的强氧化性C、 环烃的氧化 D、芳香烃的氧化1、单环芳烃：主要是与 HO 发生加成反应和氢原子摘除反应生成的自由基可与 NO2 反应，生成硝基甲苯加成反应生成的自由基也可与 O2 作用，经氢原子摘除反应生成 HO2 和甲酚生成过氧自由基将 NO 氧化成 NO2生成的自由基与 O2 反应而开环据测定，90%的反应是加成反应如上述，10%为H摘除反应。2、多环芳烃：蒽的氧化可转变为相应的醌E、醇、醚、酮、醛的反应、醇、醚、酮、醛的反应主要为主要为H摘除反应，摘除反应，生成的自由基在有生成的自由基在有 O2 存在下生成过氧自存在下生成过氧自由基。由基。五、光化学烟雾五、光化学烟雾1、光化学烟雾现象 含有氮氧化物和碳氢化物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。产物：O3 PAN(过氧乙酰脂) 高活性自由基 （HO2、RO2、RCO） 醛、酮、有机酸 表观表观exterior,superficial特征特征：烟雾弥漫烟雾弥漫pervade，大气能见度降低，形成一种，大气能见度降低，形成一种淡蓝色的毒雾，具有强氧化性和刺激淡蓝色的毒雾，具有强氧化性和刺激harsh, dazzle性。性。 形成的指标形成的指标：空气中光化学氧化剂空气中光化学氧化剂(photochemical oxidants) O3、醛、醛、PAN、H2O2及其他化合物的形成。及其他化合物的形成。 发生过的地区：发生过的地区：50年代以来，在东京、伦敦以及美国、澳大利亚、年代以来，在东京、伦敦以及美国、澳大利亚、德国等国家的大城市中相继出现；德国等国家的大城市中相继出现；1974年以来，年以来，我国兰州的西固石油化工区也出现了光化学烟雾。我国兰州的西固石油化工区也出现了光化学烟雾。 A、形成条件 （1）大气中有氮氧化物和碳氢化合物（2）气温较高（3）强阳光照射B、日变化曲线（1）白天生成，傍晚消失，污染高峰在中午或稍后（2）NO 和烃最大值发生在早晨交通繁忙时，NO2 浓度很低（3）随太阳辐射增强，NO2、O3 浓度迅速增大，中午达较高浓度，它的峰值通常比 NO 峰值晚出现 45 小时。2.光化学烟雾形成的简化机制光化学烟雾形成的简化机制NO2 + hv NO + O O + O2 + M O3O3 + NO NO2 + O2RH + HO RO2 + H2ORCHO + HO RC(O)O2 +H2ORCHO + hv RO2 + HO2 + COHO2 + NO NO2 + HO RO2 + NO NO2 + RCHO+ HO2 RC(O)O2 + NO NO2 + RO2 + CO2HO + NO2 HNO3RC(O)O2 + NO2 RC(O)O2 NO2RC(O)O2NO2 RC(O)O2 + NO2 O2O22O2O2O2生成活性基团氧化NO NO2引发反应自由基传递反应终止反应NO2ONOhvO2NO2 + hv NO + OO + O2 + M O3O3 + NO NO2 + O2O2O2O3O251O2O2O2O2HOHORHRO2 + H2ORCHORC(O)O2 + H2O RCHORO2 +HO2 + CORH + HO RO2 + H2ORCHO + HO RC(O)O2 +H2ORCHO + hv RO2 + HO2 + COO22O2O2HO2 HO2 + NO NO2 + HO RO2 + NO NO2 + RCHO+ HO2 RC(O)O2 + NO NO2 + RO2 + CO2O2O2NO2 + HORO2 O2O2O2O2O2O2O2O2NO2 + HO2+ RCHORC(O)O2NO2 + RO2+ CO2RC(O)O2 RC(O)O2NO2HO + NO2 HNO3RC(O)O2 + NO2 RC(O)O2 NO2RC(O)O2NO2 RC(O)O2 + NO2是通过链式反应形成的以 NO2 光解生成原子氧作为主要的链引发反应由于碳氢化合物的参与，导致 NO NO2，其中 R 和 RO2 起主要作用NO NO2 不需要 O3 参与也能发生，导致 O3 积累O3 积累过程导致许多羟基自由基的产生NO 和烃类化合物耗尽D、光化学烟雾形成机制的定性描述（P96-97）3、光化学烟雾的控制对策、光化学烟雾的控制对策A、RH 的控制的控制（大气中活性有机碳氢化合物的排放控制）（大气中活性有机碳氢化合物的排放控制）B、 O3 的控制的控制 （大气中氮氧化物与碳氢化合物的体积比控制）（大气中氮氧化物与碳氢化合物的体积比控制）六、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染六、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染1. SO2 的转化的转化A、SO2 的直接光解反应（光化学氧化）B、 SO2 的自由基反应（光化学氧化）C、SO2 的液相转化反应A、SO2 的光化学氧化直接光解夜间或无光情况：夜间或无光情况：SO2与与O2的反应极其缓慢；的反应极其缓慢；白天太阳光照射：白天太阳光照射：SO2吸收吸收340400nm紫外线成紫外线成为激发态分子为激发态分子SO2，但不离解：，但不离解： SO2 + h SO2 SO2O2 SO4 SO4 SO3O 或者或者SO4SO2 SO3O2 （形成硫酸烟雾、酸雨、硫酸盐气溶胶） SO2 与 HO 反应：是 SO2 在大气中转化的重要反应 HO + SO2 HOSO2 （决定反应） HOSO2 + O2 HO2 + SO3 SO3 + H2O H2SO4 HO2 + NO HO + NO2 (OH的再生) SO2 与其他自由基的反应：SO2 与烷基或与二元自由基， 都生成SO3 CH3CHOO + SO2 CH3CHO + SO3 HO2 + SO2 HO + SO3 RO2 + SO2 RO + SO3 CH3C(O)O2 + SO2 CH3CHO + SO3B、SO2 的间接光化学氧化自由基反应MM间接光氧化反应速率比间接光氧化反应速率比直 接 光 氧 化 快 得 多 ，直 接 光 氧 化 快 得 多 ，SO2的总转化率达的总转化率达25%/h，在美国洛杉矶地，在美国洛杉矶地区可高达区可高达510%。C、SO2 的液相转化 在微水滴内的溶解性： SO2H2O HSO3-SO32- 在高 pH 范围，以 SO32- 为主； 中间 pH 范围以 HSO3- 为主； 低 pH 时以 SO2 H2O 为主。 O3 对 SO2 的氧化： SO2 H2O + O3 2H+ + SO42- + O2 HSO3- + O3 HSO4- SO32- + O3 SO42- + O2 当O30.05ml/m3，pH5.5时， O3 对 SO2 的氧化作用大于O2的作用。 H2O2 对 SO2 的氧化 H2O2 + SO2 SO2OOH- + H2O SO2OOH- + H+ H2SO4 金属离子的催化氧化 Mn2+ +SO2 MnSO22+ 2MnSO22+ + O2 2MnSO32+ MnSO32+ + H2O 2Mn2 + + H2SO4硫酸烟雾也称为伦敦烟雾，主要是由于燃煤而排放的SO2 、粉尘颗粒物及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。发生条件发生条件：(1)冬季，气温较低；(2) 湿度较高；(3)日光较弱。 2、硫酸烟雾形污染、硫酸烟雾形污染硫酸烟雾型污染物从化学上看是属于还原性混合物，故称此烟雾为还原烟雾。而光化学烟雾是高浓度氧化剂的混合物，因此也称为氧化烟雾。前者主要由燃煤引起，后者主要由汽车排气引起。伦敦型烟雾和洛杉矶烟雾的比较伦敦型烟雾和洛杉矶烟雾的比较项目项目伦敦型伦敦型洛杉矶型洛杉矶型概况概况发生较早，至今已多次出发生较早，至今已多次出现现发生较晚，发生光化学反应发生较晚，发生光化学反应污染物污染物颗粒物、颗粒物、SOSO2 2、硫酸雾等硫酸雾等碳氢化合物、碳氢化合物、NONOx x、O O3 3、PANPAN、醛类醛类燃料燃料煤煤汽油、煤气、石油汽油、煤气、石油季节季节冬冬夏秋夏秋气温气温低低(4(4以下以下) ) 高高(24 (24 以上以上) )湿度湿度高高低低日光日光弱弱强强臭氧浓度臭氧浓度低低高高出现时间出现时间白天夜间连续白天夜间连续白天白天毒性毒性对呼吸道有刺激作用，严对呼吸道有刺激作用，严重是导致死亡重是导致死亡对眼和呼吸道有强刺激作用。对眼和呼吸道有强刺激作用。等氧化剂有强氧化破坏作用，等氧化剂有强氧化破坏作用，严重时可导致死亡严重时可导致死亡七、酸性降水七、酸性降水1、定义：指通过降水，如雨、雪、雾、冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。这种降水过程称为湿沉降。 干沉降：指大气中的酸性物质在气流的作用下直接迁移到地面的过程。2、降水 pH 的背景值 通过二氧化碳与水的溶解解离平衡可得大气中水的pH为5.6。由于世界各地区自然条件不同，如地质、水文和气象等的差异，会造成各地区降水pH不同。根据实际情况，认为 pH 为5.0 更符合实际情况。3、降水的pH如果把 CO2 作为影响天然降水 pH 的因素，根据 CO2 的全球大气浓度 330ml/m3 与纯水的平衡： CO2 (g) + H2O CO2H2O CO2H2O H+ + HCO3- HCO3- H+ + CO32-根据电中性原理：H+=OH-+HCO3- +2CO32- ，将用KH、 K1、 K2、 H+表达的式子代入，得： H+3 (Kw+KHK1pco2) H+ -2KHK1K2pco2 =0在一定温度下，Kw、 KH、 K1、 K2、 pco2都有固定值，将这些已知数值带入上式，计算结果是 pH=5.64、降水的化学组成O2、N2、CO2、H2及惰性气体土壤衍生矿物离子 Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+和硅酸盐等；海洋盐类离子 Na+、 Cl-、Br-、SO42-、HCO3- 及少量 K+、Mg2+、Ca2+、I-和PO43-；气体转化产物SO42-、NO3-、NH4+、Cl- 和 H+；人为排放源 As、Cd、Cr、Co、Cu、Pb、Mn、Mo、Ni、V、Zn、Ag、Sn、Hg。有机酸、醛类、烷烃、烯烃和芳烃O3、PAN等来自于土壤粒子和燃料燃烧排放尘粒4、降水的化学组成降水中的离子成分降水中的离子成分： SO42-、NO3-、Cl- 和 NH4+、Ca2+、H+为主要离子。降水中的有机酸降水中的有机酸：甲酸和乙酸等有机酸对降水酸度也有贡献（硫酸和硝酸对酸度起主要作用）金属元素：金属元素：人为活动影响金属元素的湿沉降A、SO2 和 NOX 是形成酸雨的主要起始物，其形成过程为： SO2 + O SO3 SO3 + H2O H2SO4 SO2 + H2O H2SO3 H2SO3 + O H2SO4 NO + O NO2 2NO2 + H2O HNO3 + HNO25、酸雨的化学组成、酸雨的化学组成Mn、V、Cu 等是酸性气体氧化的催化剂；大气光化学产物 O3、HO2 是使 SO2氧化的氧化剂；NH3等碱性物质可以起到缓冲作用。B、影响酸雨形成的因素:酸性污染物酸性污染物的排放及其转化条件：高温、高湿、大量 SO2 排放大气中的氨氨：氨是大气中唯一的常见气态碱，由于易溶于水，能与酸性气溶胶或雨水中的酸起中和作用。颗粒物颗粒物酸度及其缓冲能力：一方面，颗粒物所含金属可催化SO2 氧化成 H2SO4；另一方面，对酸起中和作用天气形势天气形势的影响：利于污染物扩散的气象条件下不易形成酸雨。6. 酸雨的形成机制酸雨的形成机制核心物质： SO2 、NOx 过程：成雨和冲刷排入大气中的 SO2、NOx 被氧化后，在云层内与雨滴作用而形成酸雨直接吸收形成酸雨水蒸气冷凝在含有硫酸盐或硝酸盐的气溶胶的凝结核上，气溶胶离子与水滴在形成过程中互相碰撞合并，形成酸雨SO2 、NOx、HClHNO3、NH3、HCHO等气态物质吸收雨成长云凝结水蒸气颗粒物、H2SO4、硫酸盐、铵盐、氯化物、金属氧化物成核成雨酸雨形成机制图九、温室气体和温室效应九、温室气体和温室效应 温室效应：大气中的温室气体吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。 温室气体：能够引起温室现象的气体称之为温室气体，如CO2、CH4、O3、CO、CH3CHCl2。冰川融化，海平面上升冰川融化，海平面上升气候异常，洪涝灾害气候异常，洪涝灾害全球变暖可能产生的影响全球变暖可能产生的影响全球变暖的原因？全球变暖的原因？原因：温室效应原因：温室效应全球变暖全球变暖原因：温室效应的加剧原因：温室效应的加剧温室效应温室效应（P214P214） 太阳发出的短波辐射透过大气层到达地面，使地表温度上升，太阳发出的短波辐射透过大气层到达地面，使地表温度上升，发出长波辐射，大气中的温室气体对短波吸收很弱，而对长波辐发出长波辐射，大气中的温室气体对短波吸收很弱，而对长波辐射吸收很强。射吸收很强。 因此地表从太阳辐射获得的热量相对多，而散失到大气层以因此地表从太阳辐射获得的热量相对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度得以维持，这就是大气的温室外的热量相对少，地球表面的温度得以维持，这就是大气的温室效应。效应。温室气体：温室气体： 二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、CFC11CFC11、CFC12CFC12、四氯化碳、一氧化碳四氯化碳、一氧化碳大气中二氧化碳含量的变化大气中二氧化碳含量的变化人类活动的影响人类活动的影响大气中大气中COCO2 2、CHCH4 4、N N2 2O O和和CFCsCFCs的浓度变化趋势。在过去的一个世纪里，的浓度变化趋势。在过去的一个世纪里， 人类活动导致人类活动导致所有温室气体的浓度迅速增加。（资料来源：所有温室气体的浓度迅速增加。（资料来源：IPCC,1990IPCC,1990）二氧化碳浓度二氧化碳浓度年代年代CO2地球上的碳库：生物圈，海洋和大气，以及各碳地球上的碳库：生物圈，海洋和大气，以及各碳库之间的二氧化碳年交换（库之间的二氧化碳年交换（GtGt）C O2年 排 放 量 （ M tC /年 ） （ a） 美 国 中 国 俄 罗 斯 日 本 印 度 德 国 英 国 加 拿 大 意 大 利 韩 国 京都议定书正式生效的条件有二京都议定书正式生效的条件有二(1)至少至少55个签署公约的缔约国提交其批准（个签署公约的缔约国提交其批准（ratification）、）、接受（接受（acceptance）、核准（）、核准（approval）或加入）或加入（accession）文件；）文件；(2)批准的批准的Annex I国家其国家其1990年年CO2排放量应超过所有排放量应超过所有Annex I所列缔约国所列缔约国1990 年总和之年总和之55%。 美国的温室气体排放量占全球总量的美国的温室气体排放量占全球总量的25以上，该国虽于以上，该国虽于1998年年11月月签署了议定书，但签署了议定书，但2001年年3月，布什政府以月，布什政府以“减排会影响美国经济发展减排会影响美国经济发展”和和“发展中国家也应该承担减排和限排义务发展中国家也应该承担减排和限排义务”为由，拒绝批准为由，拒绝批准京都京都议定书议定书。由于头号排放大国美国拒绝批准，由于头号排放大国美国拒绝批准，京都议定书京都议定书迟迟不迟迟不能生效。能生效。2004年年10月前，全球共有月前，全球共有126个国家批准了个国家批准了京都议定书京都议定书，所占，所占温室气体排放量为全球的温室气体排放量为全球的44.2。2004年年11月月5日，俄总统普京签署日，俄总统普京签署京都议定书京都议定书，成为第，成为第127个批准国。由于俄罗斯的排放量占全球的个批准国。由于俄罗斯的排放量占全球的17.4，因此，俄罗斯的批准使得，因此，俄罗斯的批准使得京都议定书京都议定书终于可在明年终于可在明年2月正月正式生效。式生效。 减缓全球变暖的对策减缓全球变暖的对策主要是控主要是控制制CO21、排放控制对策：、排放控制对策：控制化石燃料消耗，以抑制控制化石燃料消耗，以抑制CO2的排放；的排放；2、固定化对策：、固定化对策：使已生成的使已生成的CO2变为其他物质，以防止其向变为其他物质，以防止其向 大气中排放；大气中排放；3、适应对策：、适应对策：在已发生全球变暖的情况下，采取相适应的在已发生全球变暖的情况下，采取相适应的 对策以使其影响降低到最小程度。对策以使其影响降低到最小程度。清洁能源清洁能源包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利用；包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利用；新能源的开发；各种节能技术等新能源的开发；各种节能技术等太阳能20502000年 代石油煤天然气核能水能195019000.6018500.20.4占能源比例世界一次能源替代趋势世界一次能源替代趋势清洁能源的典型案例清洁能源的典型案例1 1、洁净煤技术、洁净煤技术 洁净煤技术是指从煤炭开发利用的全过洁净煤技术是指从煤炭开发利用的全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术，主加工、燃烧、转化及污染控制等新技术，主要包括煤炭洗选、加工、转化、先进发电技要包括煤炭洗选、加工、转化、先进发电技术、烟气净化等方面的内容。术、烟气净化等方面的内容。清洁能源的典型案例清洁能源的典型案例2 2、西气东输、西气东输清洁能源的典型案例清洁能源的典型案例3 3、西电东送、西电东送 它有南、中、北三大通道。一是将乌江、澜沧江、它有南、中、北三大通道。一是将乌江、澜沧江、红河水的水电资源，以及黔、滇两省坑口火电厂的电红河水的水电资源，以及黔、滇两省坑口火电厂的电能开发出来送往广东；二是将长江三峡和金沙江干支能开发出来送往广东；二是将长江三峡和金沙江干支流水电送往华东地区；三是将黄河上游水电和山西、流水电送往华东地区；三是将黄河上游水电和山西、内蒙古坑口火电送往京、津、唐地区。内蒙古坑口火电送往京、津、唐地区。 它是从根本上实现全国能源资源优化配置的关键它是从根本上实现全国能源资源优化配置的关键性工程，是一项东西部性工程，是一项东西部“双赢双赢”的战略。的战略。绿色交通绿色交通我国一些主要城市的大气污染我国一些主要城市的大气污染类型正在由煤烟型向交通型转类型正在由煤烟型向交通型转化，汽车尾气排放已成为城市化，汽车尾气排放已成为城市重要污染源。重要污染源。合理的交通规划、发展清洁汽车合理的交通规划、发展清洁汽车绿色交通的典型案例绿色交通的典型案例1 1、上海的新世纪交通蓝图、上海的新世纪交通蓝图 加快轨道交通建设：形成地铁、城市轻轨、新型有加快轨道交通建设：形成地铁、城市轻轨、新型有轨电车等多种方式组成的轨道交通网络体系。轨电车等多种方式组成的轨道交通网络体系。 建设约建设约650650公里的高速公路网路：实现公里的高速公路网路：实现1515分钟上网、分钟上网、3030分钟互通、分钟互通、6060分钟抵达的分钟抵达的“15“15、3030、60”60”目标。目标。 公交优先：大力发展轨道交通，优化调整地面交通，公交优先：大力发展轨道交通，优化调整地面交通，适度发展小汽车，限制摩托车，逐步替换助动车。适度发展小汽车，限制摩托车，逐步替换助动车。绿色交通的典型案例绿色交通的典型案例2 2、电动汽车、电动汽车 电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和系统的汽车，包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车三种类型。经过多年的探索与努力，我燃料电池汽车三种类型。经过多年的探索与努力，我国电动汽车电池、电机、电控三大关键技术相继取得国电动汽车电池、电机、电控三大关键技术相继取得突破。业内专家普遍认为，我国电动汽车技术群体性突破。业内专家普遍认为，我国电动汽车技术群体性突破的时期已经到来，电动汽车将迅速、大规模地进突破的时期已经到来，电动汽车将迅速、大规模地进入市场。入市场。 末端治理末端治理推行清洁能源与绿色交通从源头上减少了推行清洁能源与绿色交通从源头上减少了大气污染的产生。对于已经产生的污染，大气污染的产生。对于已经产生的污染，则需进行末端治理。则需进行末端治理。除尘、脱硫除尘、脱硫氮氧化物的治理技术、氟化物的治理技术氮氧化物的治理技术、氟化物的治理技术十、臭氧层的形成与损耗十、臭氧层的形成与损耗臭氧层存在于平流层中，主要分布在距地面臭氧层存在于平流层中，主要分布在距地面 10-50 10-50 kmkm范围内，浓度峰值在范围内，浓度峰值在20-2520-25kmkm处，由于处，由于臭氧层能够吸收臭氧层能够吸收99%99%以上来自太阳的紫外辐射，以上来自太阳的紫外辐射，从而保护了地球上的生物不受其伤害。从而保护了地球上的生物不受其伤害。臭氧层的形成与损耗的化学反应臭氧层的形成与损耗的化学反应1 、清洁大气中：O3 的形成 O2 + hv 2O O + O2 + M O3 + M 总反应 ： 3O2 + hv 2O3 2、O3 的猝灭 O3 + hv O + O2 O3 + O 2O2 两种反应动态平衡，维持臭氧层一定厚度。当大气被污后，导致 O3 的猝灭，影响 O3 的厚度 。