(已瘦身)高校課件-《氣象學(xué)》教學(xué)課件合集（共12章）

氣

象

學(xué)Meteorology1

1課

程

簡

介●

課程性質(zhì)●教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時分配考核形式●基本要求及目標(biāo)●教材及參考書1

2課程性質(zhì)●

是環(huán)境科學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程簡介：本課程主要介紹基礎(chǔ)氣象學(xué)、環(huán)境氣

象學(xué)和大氣環(huán)境學(xué)的基礎(chǔ)概念和原理?；A(chǔ)氣象學(xué)的內(nèi)容包括，輻射、溫度、水分等主

要氣象要素的變化規(guī)律及其物理機理；天氣系統(tǒng)

與天氣過程；氣候的成因等。環(huán)境氣象學(xué)的內(nèi)容包括，污染氣象、生物氣象、

城市環(huán)境氣象等。實驗課環(huán)節(jié)包括，主要氣象要素的觀測方法和氣

象資料的整理方法。13緒

論

(2學(xué)時)第一章

地

球

大

氣

(2學(xué)時)第二章

輻

射

(4學(xué)時)第三章

溫

度

(3學(xué)時)第四章

大

氣

中

的

水

分

第五章

氣壓與風(fēng)

(2學(xué)時)1教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時分配(3學(xué)時)第六章大氣環(huán)流

(2學(xué)時)第七章天氣系統(tǒng)與天氣過程(2學(xué)時)第八章氣候

(2學(xué)時)第九章氣候變化(2學(xué)時)第十章酸雨及大氣環(huán)境酸化(2

學(xué)時)第十一章大氣污染的氣象過程

(4學(xué)時)總共48學(xué)時，理論學(xué)時36,實驗學(xué)時121

考

核

形

式●

考勤占20%●

實習(xí)成績占20%

考試成績占60%1

6基本要求及目標(biāo)●掌握氣象學(xué)的基本概念與基本理論；●掌握環(huán)境氣象、大氣環(huán)境學(xué)的基本內(nèi)容；●提高分析問題、解決問題的能力。1

7教材及參考書教

材：《氣象學(xué)》,南方本，中國農(nóng)業(yè)出版社，2002,包云軒

主編

。參

考

書

：1、《大氣環(huán)境學(xué)》(第一版).黃美元等。北京：氣象

出版社，20052、《環(huán)境氣象學(xué)與特種氣象預(yù)報》.吳兌、鄧雪嬌編著,氣象出版社，2001

年4月。3

、《空氣污染氣象學(xué)教程》(第二版)

.蔣維楣等.北

京：氣象出版社，2

0041

8緒

論91本

章

內(nèi)

容o

氣象與氣象學(xué)o

氣象學(xué)的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢o

環(huán)境氣象學(xué)及其發(fā)展概況第一章緒論1

10八大行星1.水星2.金星3.地球

4.火星

5.木星6.土星

7.天王星8.海王星

11第一節(jié)

氣象與氣象學(xué)一、氣象與氣象學(xué)的定義氣

象

：meteorological

phenomena在地球大氣中發(fā)生的各種各樣自然現(xiàn)象(風(fēng)、云、

雨、雪、雷電、旱澇、寒暑),

這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為大氣

現(xiàn)象，簡稱為氣象。氣象學(xué)：meteorology研究大氣中各種現(xiàn)象的成因和演變規(guī)律及如何利用

這些規(guī)律為人類服務(wù)的科學(xué)。Meteorology

ist

hescientificstudyoftheatmosphereand

ofatmosphericconditions,especiallyasthey

relate

toweatherandweather

forecasting.1

12二、氣象學(xué)的研究對象、氣象與社會經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系113大氣的保溫作用研究對象：大氣圈及大氣圈與水土巖石圈、生物圈之間的相互作用。114大

氣

層研究任務(wù)：觀測observation和研究各種各樣的大氣現(xiàn)象、大氣層

與下墊面之間的相互作用及人類活動所產(chǎn)生的氣象效應(yīng)；系統(tǒng)地、科學(xué)地解釋research這些現(xiàn)象、作用和效應(yīng)，

闡明它們的發(fā)生和演變規(guī)律；根據(jù)所認識的規(guī)律分析、診斷和預(yù)測forecast過去、

現(xiàn)在和未來的天氣、氣候，為國民經(jīng)濟和人們的日常生活服務(wù)；從理論和實踐上探索和模擬人為天氣過程、人為

氣候環(huán)境，為人工影響天氣和氣候提供科學(xué)依據(jù)。1

15氣象與社會經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系：?

氣象與農(nóng)業(yè)氣象與林業(yè)氣象與工業(yè)氣象與漁業(yè)、海鹽生產(chǎn)氣象與航空氣象與軍事氣象對人類健康的影響116氣象與經(jīng)濟社會的關(guān)系■

氣象環(huán)境是人類及其它生物生存的環(huán)境提供物質(zhì)與能源，是一種資源。(

圖

)1

17氣象學(xué)在國民經(jīng)濟建設(shè)中的應(yīng)用1、天氣預(yù)報：天氣預(yù)報是重要的經(jīng)濟信息。為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源、交通運輸業(yè)、建筑、林業(yè)、水利、海洋開發(fā)、環(huán)境保護、旅游、

保險、文化、體育、軍事等400個行業(yè)進行有償服務(wù)。中

央電視臺最高收視率是天氣預(yù)報，節(jié)目前的廣告招標(biāo)一年

的廣告費：3億/5秒。還可以幫助減少經(jīng)濟損失，氣象災(zāi)

害(地質(zhì)災(zāi)害)每年造成的損失2000億元。臺風(fēng)、暴雨、洪澇、干旱、龍卷、寒潮、霜凍、沙塵暴等都屬于氣象災(zāi)

害。2、人工影響天氣服務(wù)人工增雨、人工消雹、消雨、消霧1183、在氣候分析應(yīng)用服務(wù)上①農(nóng)業(yè)與氣象、氣候關(guān)系最為密切，在進行農(nóng)業(yè)區(qū)化時；

在進行播種、移栽、收割等農(nóng)事活動時，利用有利的天

氣時機、克服不利的天氣條件，采取有效的措施，預(yù)防

災(zāi)害性天氣帶來的危害，奪取農(nóng)業(yè)豐收。②沿海的漁

業(yè)生產(chǎn)和氣象條件關(guān)系也十分密切。③城市建設(shè)

風(fēng)的荷載力、雪壓使建筑物既安全又節(jié)省材

料，公路、橋梁、水庫、地下管道都需要當(dāng)?shù)亟邓畯姸?/p>

來確定。④國防戰(zhàn)爭如三國的三次以少勝多的著名戰(zhàn)役都是利用

風(fēng)來實施火攻?！俣芍畱?zhàn)、赤壁之戰(zhàn)、吳蜀小亭之戰(zhàn)(彝陵之戰(zhàn))。二戰(zhàn)時的偷襲珍珠港、利用西風(fēng)帶的定高氣球。1

19氣象災(zāi)害■

2008年1月上旬中國南方開始降雪，25

日南方雪災(zāi)開始，湖南、湖北、安徽、貴州、云南等的交通、電力、林業(yè)、農(nóng)

業(yè)受到嚴(yán)重影響，許多地方停電、停水，

這次直接經(jīng)濟損失11

1

1

億

元。(圖)1

20氣象災(zāi)害■

中國天氣網(wǎng)訊2009年第8號臺風(fēng)“莫拉克”8月4日凌晨生成，5日加強為臺風(fēng)，

7日23時45分在臺灣花蓮登陸，9日16時

20分在福建霞浦再次登陸，9日晚上福

建省境內(nèi)減弱為強熱帶風(fēng)暴，10日凌晨

減弱為熱帶風(fēng)暴，12日02時停止編號。

從生成到結(jié)束9天里給我國多省市帶來

嚴(yán)重創(chuàng)傷，其中臺灣受創(chuàng)最嚴(yán)重。1

21烏蘭巴托北京·9Y潤“

欣容"漢陽09開始結(jié)束08號臺風(fēng)輸號時陽：2009輸號時悶：2009莫拉008月03日12時年08月11日12時克(世界時>(

豈

時

)管。言:平度漢城東京40NQ308304全邊高后拉關(guān)烏(美)207城k

地漸里巴加濤市140"EI60E10W強熱帶風(fēng)圣

一墊帶風(fēng)22■

6日08時至12日08時，福建、浙江、安徽、

江蘇、上海等地出現(xiàn)強降水，福建東部、

浙江大部、江蘇中南部及安徽南部等地過

程降水量普遍有100～300毫米，福建東北

部和浙江東南部達300～500

毫米，福建柘

榮達708.0毫米；福建、浙江、安徽、江

西的部分站點過程雨量超過50年一遇。1

23■

截至8月13日7時，“莫拉克”共造成福建、浙

江、江西、安徽、江蘇5省1351.6萬人受災(zāi)，因

災(zāi)死亡9人，失蹤3人，緊急轉(zhuǎn)移安置161萬人；倒塌房屋1.4萬間；直接經(jīng)濟損失114.5億元?！?/p>

“莫拉克”是今年以來登陸我國熱帶氣旋中影響范圍最廣、造成損失最大的臺風(fēng)。統(tǒng)計分析

1990年以來登陸我國的130個熱帶氣旋個例的直

接經(jīng)濟損失(均統(tǒng)一到2007年的可比價格),“莫拉克”列第15位，損失偏重?！瞿嗽斐膳_灣116人死亡，累計農(nóng)林漁牧損失

共新臺幣100億6737萬元。1

24氣象災(zāi)害2007年淮河流域自6月19日進入主汛期，

由于降水強度大，持續(xù)時間長，淮河干

流水位全線上漲，發(fā)生了僅次于1954年

的第二位流域性大洪水，淮河流域先后啟

用10個行蓄(滯)洪區(qū)分洪。重慶、四川、陜西、湖北、山東、河南、

新疆、云南等地遭受暴雨襲擊，重慶、濟南、武漢等大城市受災(zāi)嚴(yán)重

。(

圖)251氣候變化■

政府間氣候變化專門委員會

(

IPCC

)

是世界氣象組

織

(WMO)

和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署

(UNEP)

于1988年

聯(lián)合建立的政府間機構(gòu)，其主要任務(wù)是對氣候變化

的科學(xué)認識、氣候變化的影響以及適應(yīng)和減緩氣候

變化的

可能對策進行評估?！?990年、1995年、2001年和2007年，

IPCC相繼完成

了四次評估報告，這些報告已成為國際社會認識和

了解氣候變化問題的主要科學(xué)依據(jù)。IPCC

第四次評估報告顯示，近100年全球地表平均氣溫升高0.74℃

。

1

26氣候變化■

1987年《蒙特利爾議定書》

,

工業(yè)化國家以1996年，發(fā)展中國家以2006年停止氯氟烴有使

用?！?/p>

1992年6月，在巴西里約熱內(nèi)盧，160年國家簽

署了《氣候變化框架公約》?！?/p>

1997年12月在日

本東

京，簽

署了《京都議定書》

京都議定書》要求35個發(fā)達國家在2012年底前，

將溫室氣體排放量在1990年的水平上減少5%。《聯(lián)合國氣候變化框架公約》秘書處2006年3月

3日在德國波恩宣布，《京都議定書》遵約委員

會從即日起開始運行，以確?！毒┒甲h定書》得到貫徹執(zhí)行。1

27氣候變化2007

年6月4日

，中國政府正式發(fā)布《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》;

國務(wù)院還成立了以溫家寶總理為組長的

國家應(yīng)對氣候變化領(lǐng)導(dǎo)小組，并下發(fā)

文對落實《國家方案》的各部門分工

和2007年工作進行安排。1

28氣候變化■

氣候變暖是不爭的事實?！?/p>

海洋學(xué)家在孟加拉灣進行了10年的研究之后

說，森德班斯的海平面正以每年3.14

毫米的

速度上升■

中國科學(xué)院專家研究表明：近50年來，中

國西部約82%的冰川處于退縮狀態(tài)?！?/p>

英國南極調(diào)查局

(

British

AntarcticSurvey)

近日聲

稱，他們已

經(jīng)找到全球變暖

導(dǎo)致南極冰架倒塌的直接證據(jù)。1

29氣候變暖中國經(jīng)濟面臨四大挑戰(zhàn)■挑戰(zhàn)之一：極端氣候事件趨強趨多。秦大河以2006年

為例做了說明，百年一遇超強臺風(fēng)“桑美”登陸，重

慶、四川遭遇歷史罕見高溫伏旱.■挑戰(zhàn)之二：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定性增加。秦大河解釋到，

由于冬季氣候變暖，冬小麥和樹木等提早發(fā)芽和開花.■

挑戰(zhàn)之三：水資源短缺。自1950年以來，我國6大江

河的徑流量減少。其中，海河降幅最大，每年約減少

3.66%挑戰(zhàn)之四：重大工程安全運行的風(fēng)險加大。1995年以

來青藏公路沿線地面下5米深度處的地溫呈升高趨勢，

到2050年，青藏高原冬季最低氣溫升高約3.1～3.4℃左

右

，301三、氣象學(xué)的主要分支學(xué)科(11個分支學(xué)科)普通氣象學(xué)：

general

meteorology研究氣象學(xué)的基本理論和一般問題；大氣探測與遙感學(xué)：

atmospheric

probing

and

remote

sensing研究對大氣進行觀測的方法與觀測數(shù)據(jù)的計算，應(yīng)用

各種氣象儀器設(shè)備和技術(shù)對地球大氣層及地表淺層進行觀

測與探測，包括定期觀測、運載儀器和常規(guī)儀器觀測、地

基遙感、空基遙感等；■

大氣物理學(xué)：

atmospheric

physics研究大氣結(jié)構(gòu)、大氣熱力學(xué)特征、大氣光電聲現(xiàn)象、云物理及人工影響天氣等；1

31大氣化學(xué)：

atmosphericchemistry研究酸雨、氣溶膠、碳循環(huán)、降水化學(xué)、大氣成分、

大氣中化學(xué)過程等；■天氣與天氣預(yù)報學(xué)：synoptic

meteorology

andweather

forecast研究短期預(yù)報、中期預(yù)報、長期預(yù)報，一般天氣學(xué)原

理與方法、天氣診斷等；氣候與氣候變化學(xué)：climatology

and

climatic

changes研究不同時期和不同區(qū)域的氣候與氣候變化、氣候系統(tǒng)的年際變化預(yù)報、地球物理因子對氣候的影響、氣候

影響評估、氣候與氣候變化預(yù)測的方法等；1

32動力氣象學(xué)：研究數(shù)值預(yù)報、大尺度大氣動力學(xué)、氣候數(shù)值模擬、

非線性大氣動力學(xué)等；邊界層氣象學(xué)：研究海上邊界層、陸地邊界層、大氣湍流、邊界層

數(shù)值模擬、大氣擴散與空氣污染等；大氣環(huán)流學(xué)：

atmospheric

circulation研究不同緯度的大氣環(huán)流系統(tǒng)、熱帶大氣環(huán)流與季

風(fēng)、?！獨庀嗷プ饔?、大氣環(huán)流與遙相關(guān)等；133應(yīng)用氣象學(xué)：appliedmeteorology研究農(nóng)業(yè)氣象、林業(yè)氣象、水文氣象、醫(yī)療氣象、

局地氣候與小氣候、應(yīng)用氣候等；災(zāi)害氣象學(xué)：calamitymeteorology研究災(zāi)害性天氣(如氣旋、臺風(fēng)、雷暴、陣雨、暴

雨、龍卷、沙塵暴及積云對流、鋒、跑線、中尺度對流

等其他擾動產(chǎn)生的災(zāi)害效應(yīng))、災(zāi)害性氣候及其損失評

估

等

。1

34第二節(jié)

氣象學(xué)的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢一

、氣象學(xué)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀氣象史的兩個時代：古氣象史時代從人類有文字記載的歷史時期開始到十七世紀(jì)末。近現(xiàn)代氣象史時代從十七世紀(jì)末至今的三百多年。近現(xiàn)代氣象科學(xué)的四次飛躍：第一次飛躍：(大約1700—1859年)氣象儀器如溫度表、雨量器、氣壓表等相繼發(fā)明，

導(dǎo)致對信風(fēng)和全球大氣環(huán)流的研究。1

35第二次飛躍：(1860—1940)無線電報發(fā)明，地面氣象觀測網(wǎng)產(chǎn)生，天氣圖誕

生

，V.Bjerknes

創(chuàng)立了鋒面學(xué)說，提出了著名的斜壓

概念和環(huán)流理論，從此天氣學(xué)和動力氣象學(xué)形成并得

到發(fā)展。第三次飛躍：(大約1941—1980年)無線電探空儀發(fā)明，高空觀測網(wǎng)迅速建立，Rossby

提出了長波動力學(xué)，創(chuàng)立了長波理論。

Lorenz提出奇

異吸引子與混沌理論、準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論、適應(yīng)理論、突變理

論和不穩(wěn)定理論等并相繼得到應(yīng)用，大尺度天氣學(xué)進入

成熟階段。1

36第四次飛躍：(大約1980—)空間和地面大氣遙感探測與氣象信息技術(shù)系統(tǒng)日

趨完善，大氣科學(xué)試驗正從局部的專業(yè)試驗向全球的

綜合性試驗過渡，氣候研究正朝著更加廣泛、更加綜

合的方向發(fā)展。1

37弟

二

衛(wèi)

環(huán)

現(xiàn)

飛

家

子

父

共

又

展況■

一、環(huán)境氣象學(xué)environmentalmeteorology環(huán)境氣象學(xué)：研究與人類生存、生活和生產(chǎn)

密切相關(guān)的大氣環(huán)境及人類活動對大氣環(huán)境

影響等方面的科學(xué)。138■

環(huán)境氣象學(xué)從人類生存、生活和生產(chǎn)的角

度研究大氣環(huán)境，其內(nèi)容十分廣泛，主要

包括污染氣象、生物氣象、醫(yī)療氣象、工

程氣象、交通氣象、城市環(huán)境氣象等?！?/p>

目的：指導(dǎo)人類在生活生產(chǎn)中趨利避害，

控制污染，提高生活環(huán)境質(zhì)量。139■

污染氣象學(xué)：是研究大氣系統(tǒng)中大氣污染

系統(tǒng)的基本特征與變化規(guī)律，運用氣象學(xué)

的原理與方法分析污染物的擴散、轉(zhuǎn)化、

遷移和清除的規(guī)律，模擬并預(yù)測空氣污染

物濃度分布及其對環(huán)境空質(zhì)量的影響的科

學(xué)?！?/p>

是現(xiàn)代氣象學(xué)一個分支，也是環(huán)境科學(xué)的

一個重要組成部分。1

40■

大氣環(huán)境學(xué)：是研究大氣組分的物理和化

學(xué)特性，遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，以及它們與人類

活動、氣象和生態(tài)系統(tǒng)之間的相互影響的

科

學(xué)

。■

是大氣科與環(huán)境科學(xué)的交叉學(xué)科。1

41請繼續(xù)學(xué)習(xí)

第一

章Back黃山雪后風(fēng)景1

43非洲最高峰乞力馬扎羅山的“雪冠

44新西蘭現(xiàn)罕見冰山群1

45云南省羅平縣大片油菜花

46里約熱內(nèi)盧的碧海藍天

47美麗絕倫的沙漠

481

491return50煙臺大風(fēng)暴雨

1

512007年05月28日，廣州市遭受雷雨大風(fēng)，烏云籠罩

52孟加拉國首都達卡，一名當(dāng)?shù)貗D女劃著小船在洪水中前行1

53暴雨襲擊湖南近百萬人受災(zāi)541“帕布”來襲前，福建東山縣大澳漁港避風(fēng)

552007年7月，婁底5個縣市區(qū)出現(xiàn)干旱

562007年7月，德國西部小鎮(zhèn)赫爾一格倫茨豪森的男孩子們難耐酷熱，跳入水中避暑

1

574月29日，在巴基斯坦拉合爾的一個露天游泳池，孩子們泡在泳池里以躲避酷暑

1

58龍卷風(fēng)襲擊美墨邊境

1

592007年4月14日，內(nèi)蒙古阿拉善左旗水稍子景區(qū)內(nèi)的一名游客在沙塵中奔跑

1

60原騰:RIGXINHUAN斯利那加遭遇大風(fēng)天氣，造成4人喪生

612007年5月16日上午8時10分，山東東營黃河入?？诘膽├h突降冰雹，冰雹持續(xù)約15分鐘(return)

62地

球

大

氣163第

一

節(jié)

大氣的組成第二節(jié)大氣的鉛直結(jié)構(gòu)

第三節(jié)

大氣的物理性質(zhì)1

64第一節(jié)大氣的組成干潔大氣、水汽和懸浮在大氣中的固

液態(tài)微粒等三部分組成。65水汽C層大氣的組

干潔空氣的組成一、大氣的組成N?78%/1

66O?一

、干潔空氣1

概念：

大

氣

中除水汽、液體和固體雜質(zhì)外的

整個混合氣體。2成分：主要成分是氮、氧、氬、二氧化碳等，此外還有少量的氫、氖、氪、氙、臭氧

等稀有氣體

。1

67成分含量體積%成份含量體積%氨

氣

氣78.09

20.94

0.93

0.0318

0.0018

0.00052

0.00011

8×10-8氧化氮氫甲烷臭氧二氧化硫一氧化碳

氨2.51×10-5

5×10-51.5×10-50.0620.0820.0410.051一、干潔大氣二氧化碳168氮氧氣氣3

特點：(1)組成干潔空氣的各種成分總是維持，(2)干潔空氣的平均分子量是28.996,(3)在垂直高度90km以下干潔空氣的主要成分

所占比例不變169■大氣成分含量的表示方法：(1)

混合比法(質(zhì)量、體積),百分率%、

一

百萬分之一

，×10

-6%,1ppm,ppmm,ppmv■十億分之一，×10-9%,1ppb,ppbm,ppbv■

一萬億分之一

，×10-12%,1ppt,pptm,pptv1

70(2)大氣成分濃度■

mg/m3

g/m3/

ng/m31

71■

大氣成分可以按濃度分成三類■

主要成分，濃度在百分比量級氮、氧、氬■

微量成分，濃度在1ppmv

到1%之間，二

氧化碳、、氖、氪?！?/p>

痕量成分

，濃度在1

ppmv

以下，氫、氙、

臭氧1

72大氣成分可以按壽命(所有分子更新一次所需時

間)

分成三類■

(1)準(zhǔn)定常成分，壽命大于1000a,氮、氧、

氬等幾種惰性氣體等。(2)可變成分，壽命為幾年到十幾年不等，二

氧化碳、甲烷、氫氣、氧化亞氮、臭氧等。(3)

變化很快成分

，壽命小于1a,

水汽、

一氧

化碳、二氧化氮、臭氧、氨、二氧化硫、硫化氫、

氣溶膠等。1

731、

氮：是大氣中含量最多的成分，是有機

體的組成部分，也是合成氮肥的原料。2、氧：是大氣中的次多成分，是維持人類

和動植物生命活動的氣體，積極參加大氣中的化學(xué)過程(燃燒、腐敗、分解)。1

744

干潔空氣中幾種有影響的氣體(1)臭氧：含量少，20-25km最多；影響氣溫

垂直分布，保護生物(2)二氧化碳：集中于大氣底部20公里，因

時間和空間而不同(夏季較少，冬季較多；

城市較多，農(nóng)村較少

，強烈吸收長波輻射，

影響大氣和地面溫度；但含量過高影響會響人類健康。1

75■

地球大氣的形成和演化■

金星大氣密度是地球大氣的90倍，其

中9

0

%

是二氧化碳，幾乎沒有氧氣，二氧化碳強烈的溫室效應(yīng)，金星表面的溫度極高，

可達750

K■火星大氣密度是地球大氣的0

.5%

,

大

氣

成分主要是二氧化碳，火星大氣稀薄，所

以表面溫度比地球低，日變化大。1

76■

宇宙氣體的消散■

次成大氣成分■

生物活動的影響1

77■

控制大氣化學(xué)成分的過程■

地表源：生物源：森林、海洋、稻田

非生物源：地幔排放、火山爆發(fā)長距離輸送■

化學(xué)過程■

清除過程1

78■

大氣臭氧■

光化學(xué)：研究光與分子相互作用引起化學(xué)

變

化?！?/p>

光化學(xué)反應(yīng)：在光的作用下進行的化學(xué)反

應(yīng)叫光化學(xué)反應(yīng)■

活化能——

活

化分子——化學(xué)反應(yīng)1

79■

大氣中許多成分能夠吸收光能而取得活化

能變成活化分子，激發(fā)化學(xué)反應(yīng)即發(fā)生化

學(xué)反應(yīng)?！?/p>

氣體分子對光的選擇吸收■

光化學(xué)平衡：正逆兩個方向的反應(yīng)速度相

等為光化學(xué)平衡。1

80氧分子對太陽輻射的吸收氮氣不能吸收波長大于0.1um

的

光

■進入大氣的太陽紫外輻射主要集中在0.1-0.32

um■氧氣主要吸收0.104—0.10

n■臭氧吸收波長0.2—0.3

sm■由于氧和臭氧的吸收，波長小于0.2gm

的

輻射很少到達到面，0.29—QuB2

卻很強。813、臭氧層的產(chǎn)生O?

光

0+0O?

+O

O?大氣臭氧層：

大氣層中10

-

50km

的

高層大氣，集中了90%的臭氧。1

82分布：水平方向，由赤道向兩極增加。

隨季節(jié)，春季大，夏季小。作用：對高層大氣有明顯的增溫作用，形成了平流層逆溫；對地面生物來看，

有極為重要的保護作用。1

83■

南極臭氧空洞南極臭氧空洞由英國學(xué)者分析Halley

Bay觀測站的臭氧觀測資料后提出的，1956

年建站，1976年前沒有發(fā)現(xiàn)，1976年以后

就發(fā)現(xiàn)了，用衛(wèi)首開觀測也得出同樣的結(jié)論1

84■

南極臭氧空洞南極是一個非常寒冷的地區(qū)，終年被冰雪

覆蓋，四周環(huán)繞著海洋。在過去10～15年間，

每到春天南極上空平流層的臭氧都會發(fā)生急劇的

大規(guī)模耗損。極地上空臭氧層的中心地帶，近9

5%的臭氧被破壞。從地面向上觀測，高空的臭

氧層已極其稀薄，與周圍相比像是形成了一個“洞”,直徑上千千米，“臭氧洞”就是因此而得名的

。1

85■

臭氧洞是怎樣形成的最初有三種不同的解釋?！?/p>

一種認為是底層含臭氧少的空氣被風(fēng)吹到

平流層的天然結(jié)果；■

第二種解釋認為，南極臭氧洞是由宇宙射

線在高空生成氮氧化物的自然過程；■

美國的兩位科學(xué)家Monila和Rowland

指出，

正是人為的活動造成了今天的臭氧洞。就

是我們現(xiàn)在所熟知的氟利昂和哈龍。1

86■

氟利昂：幾種氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的

總稱，氟利昂是一種透明、無味、無毒、

不易燃燒、爆炸和化學(xué)性穩(wěn)定的制冷劑?！?/p>

哈龍：屬于

一類稱為鹵代烷的化學(xué)品，

主

要用于滅火藥劑。它通過破壞燃燒或爆炸

的復(fù)雜的化學(xué)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來達到滅火的目的。1

87由于氟利昂在大氣中的平均壽命達數(shù)百年，所

以排放的大部分仍滯留在大氣層中，其中大部分

停留在對流層，小部分升入平流層?！?/p>

在對流層的氟利昂分子很穩(wěn)定，幾乎不發(fā)生

化學(xué)反應(yīng)。但是，當(dāng)它們上升到平流層后，，會在

強烈紫外線的作用下被分解，含氯的氟里昂分子

會離解出氯原子

，然后同臭氧發(fā)生連鎖反應(yīng)(氯

原子與臭氧分子反應(yīng)，生成氧氣分子和一氧化氯

基；一氧化氯基不穩(wěn)定，，很快又變回氯原子，氯

原子又與臭氧反應(yīng)生成氧氣和一氧化氯基……),

不斷破壞臭氧分子。188Cl+03→02+ClOClO+0→02+Cl■如此周而復(fù)始，結(jié)果一個氯氟利昂分子就

能破壞多達10萬個臭氧分子?？偟慕Y(jié)果，可以

用化學(xué)方程式表示為：203—→302(

在反應(yīng)中氟里昂分子起到催化劑的作用)。189反應(yīng)機理：.

臭氧在紫外線作用下.

03-→02+0氯每怪分解

(CF2C12

為·CF2Cl2→CF2Clo+

·c

·

自由基鏈反應(yīng)·

clo+03—cloo+0·clo·+o-→Clo+02

總反應(yīng)：03+0=2021

90錄

弗

烴

刀

用

勝

以CP2CI2

為

)■

氟利昂和哈龍在大氣中的壽命很長，一旦

進入大氣就較難去除，這意味著它們對臭氧層的破壞會持續(xù)一個漫長的過程。1

91192Ozone(Dobson

Units)1931002003004005001983.101989.10月平均臭氧總量5004003002001

100南極臭氧空洞1980.101987.101992.101979.101985.101991.1094英國科學(xué)家在南極哈雷灣觀測站發(fā)現(xiàn)：在過去10-15年間、每到春天南極上空的臭氧濃度就會減少約30%,

有近95%的臭氧被破壞。衛(wèi)星觀測表明，到1998年臭氧空洞面積比1997年增大約

15%,幾乎相當(dāng)于三

個澳大利亞大。日本環(huán)境廳發(fā)表的一項報告稱，1998年南極上空

臭氧空洞面積已達到歷史最高記錄，為2720萬平方公

里，比南極大陸還大約1倍。美、日、英、俄等國家聯(lián)合觀測發(fā)現(xiàn)，近年來，

北極上空臭氧層也減少了20%。在被稱為是世界上“第三極”的青藏高原，中國

大氣物理及氣象學(xué)者的觀測也發(fā)現(xiàn)，青藏高原上空的

臭氧正在以每10年2.7%的速度減少。根據(jù)全球總臭

氧觀測的結(jié)果表明，除赤道外，1978-1991年總臭氧

每10年間就減少1%-5%。195增加皮膚癌，主要是黑色素癌；

損害眼睛，增加白內(nèi)障患者；削弱免疫力，增加傳染病患者；農(nóng)產(chǎn)品減少及其品質(zhì)下降，

減少漁業(yè)產(chǎn)量，2、

危害：危害人體健康破壞生態(tài)環(huán)境

和農(nóng)林牧漁業(yè)人們使用冰箱、空調(diào)時釋放出的氟氯烴化

合物，通過光化學(xué)反應(yīng)大量消耗臭氧。臭氧層的破壞與保護減少并禁止氟氯烴等物質(zhì)的排放研制新型的制冷系

統(tǒng)

963、措施：全球合作保護1、

原因：■科學(xué)分析表明，當(dāng)大氣層中的臭氧減少了

1

%,全世界因白內(nèi)障而引起的失明者將增加10000到15000人；如果不對紫外線的增加采取措施，從現(xiàn)在到

2075年，因紫外線輻射的增加世界將

有大約1800萬人患上白內(nèi)障。由于臭氧層被破壞，還會導(dǎo)致皮膚癌患病率的

增

加

。197地球上的植物和動物也難幸免在研究過的幾乎一半植物中

，紫外線都對它們造

成了消極的影響。特別是對豆科、瓜科、卷心菜

一類的影響尤大。一項研究表明，如果臭氧層減

少25%,則大豆的產(chǎn)量會下降20-25%

。

紫

外

線UV-B對海水20米以內(nèi)的浮游生物、魚苗、蝦

和藻類等也會造成危害。這些生物是海洋食物鏈

的重要組織部分，由于它的減少，可引起海洋生

物發(fā)生變化，致使?jié)O業(yè)減產(chǎn)。198■

一位林學(xué)家曾告訴記者，森林也會受到紫

外線的傷害，特別是一些樹苗和幼林。199■氟氯碳和哈龍從60年代起被廣泛應(yīng)用于冰箱、空調(diào)、噴霧罐、清洗、泡沫和其它行業(yè)?？刂品忍己凸埖纳a(chǎn)和使用是保護臭氧層的關(guān)鍵。據(jù)此，國際社會分別于1985年和1987年制定

了《保護臭氧層的維也納公約》和《關(guān)于消耗臭

氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》。議定書確定了

全球保護臭氧層國際合作的框架，對破壞臭氧層

的化學(xué)物質(zhì)提出了削

減生產(chǎn)和使用的時間限制，并就消耗臭氧物質(zhì)及其制品的貿(mào)易和違約處理等

做出了規(guī)定。1

100蒙特利爾議定書1985年，也就是南極臭氧洞發(fā)現(xiàn)的當(dāng)年由聯(lián)合國環(huán)境署發(fā)起。

通過保護臭氧層的維也納公約，首次在全球建立了共同控制臭氧

層破壞的一系列原則方針。1987年，大氣臭氧層保護的重要歷史性文件《蒙特利爾議定

書》通過。在該議定書中，規(guī)定了保護臭氧層的受控物質(zhì)種類和

淘汰時間表，要求到2000年全球的氟利昂消減一半，并制定了針

對氟利昂類物質(zhì)生產(chǎn)、消耗、進口及出口等的控制措施。由于進一步的科學(xué)研究顯示大氣臭氧層損耗的狀況更加嚴(yán)峻，

1990年通過《蒙特利爾議定書》倫敦修正案。1992年通過了哥本

哈根修正案，其中受控物質(zhì)的種類再次擴充，完全淘汰的日程也

一次次提前。1

101根據(jù)議定書的破壞臭氧層物質(zhì)的淘汰時間表，■經(jīng)濟發(fā)達的締約國必須在1994

年1月1日停

止生

產(chǎn)和使用哈龍(

少數(shù)必要場所除外

)

;

1996

年

1

月1日停止生產(chǎn)和使用氟氯碳。議定書對發(fā)展中國家也做了規(guī)定，從1999

年7月

1

日起將氟氯碳的年生產(chǎn)量和消費量分別凍結(jié)在1995年到1997年3年的平均水平上；2001年

起完全停止生產(chǎn)和消費。11021987年，世界上172個國家鄭重地在議定書上簽

字后，全球消耗臭氧層物質(zhì)的使用量有了大幅度下降，到1993年底，使用哈龍、氟氯碳的總量比1986年下降了58%?！?/p>

科學(xué)家預(yù)測，假定蒙特利爾議定書能夠得到完全執(zhí)行，在今后幾年中，臭氧消耗量將達到頂點，

然后逐漸減弱。到2050年左右臭氧層才能恢復(fù)到正常水平。保護臭氧層的努力獲得成功已成為可能1

103■

我國于1993年編制了《中國逐步淘汰消耗

臭氧層物質(zhì)國家方案》,并經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)

實

施

。1

1044

、二氧化碳■

主要來源于生物呼吸、化石燃料的燃燒、

有機物的燃燒和分解、火山噴發(fā)等1750年前，在大氣中的體積百分比0

.

028%;目前，0

.

036%11052、人類活動對大氣成分的影響：濃度(PPm)

二全球大氣環(huán)境問題氣候變暖破壞臭氧層酸雨COz0s1106時間全

球

變

暖1107低預(yù)期值1900192019401960198020002020年近百年來全球平均氣溫

已上升0.6~0.9℃℃1514+13+121H高預(yù)期值1

108全球變暖：2、危害

海平面上

升

，威脅沿海低地國家、地區(qū)CO,增多

大氣保溫作用加強

一

氣溫升高二

份增多水引起各地降水和干濕狀況變化→導(dǎo)致各國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)變化。1109自然原因：太陽活動、大氣環(huán)流、火山活動、地殼運動等燃燒礦物燃料產(chǎn)生二氧化碳含量增多人為原因：

毀林氟氯烴化合物等其他溫室氣體全球變暖：1、原因1

1103、措施減少二氧化碳等氣體的排放量提高能源利用率，采用新能源加強國際間協(xié)作1

111二、水汽來源：江、河、湖、海及潮濕物體表面的水分蒸發(fā).

分布：集中在大氣底層，

一般隨高度的增高而減少

；且因緯度、地勢高

低以及海陸的不同而有差異：低緯>高緯、夏季>冬季、濕潤地區(qū)>干

旱地區(qū)作用：是大氣唯一能發(fā)生相變的氣體，產(chǎn)生天氣現(xiàn)

象；對地面和空氣溫度產(chǎn)生影響；在水平和垂

直方向上進行物質(zhì)與能量的交換。1

112三、大氣中的固體雜質(zhì)和液體微粒1.固體雜質(zhì)定義：懸浮于大氣中的煙粒、塵埃、鹽粒等。來源：物質(zhì)燃燒的煙粒、海水飛濺揚入大氣后而被蒸發(fā)的鹽粒，被風(fēng)吹起的土壤微粒及火

山噴發(fā)的煙塵

，流星燃燒所產(chǎn)生的細小微

粒和宇宙塵埃，還有細菌、微生物、植物的

孢子花粉等

。1113含量分布：多集中在大氣的底層，隨時間、地區(qū)和天氣

條件而變化(陸上多于海上，城市多于鄉(xiāng)村，

冬季多于夏季)作用：(1)吸收一部分太陽輻射和阻擋地面放熱，對地面

和空氣溫度有一定影響；(2)使大氣能見度變壞；(3)充當(dāng)水汽凝結(jié)的核心，對云

、雨的形成起重要作

用。2.液體微粒定義：懸浮大氣中的水滴、過冷水滴和冰晶等水汽凝結(jié)物。作用：它們常聚集在一起，以云、霧等形式出現(xiàn)，使能見度變壞，還能減弱太陽輻射和地面輻射。1

114分類成分粉塵微粒碳粒、飛灰.碳酸鈣、氧化鋅、二氧化鉛硫化物二氧化硫、三氧化硫、硫酸、硫化氫、硫醇等氮化物一氧化氮、二氧化氮、氨等氧化物臭氧、過氧化物、一氧化碳等鹵化物氯、氟化氫、氯化氫等有機化合物碳化氫、甲醛、有機酸、焦油、有機鹵化物、酮等四、大氣污染物定義：由于工業(yè)、交通運輸業(yè)的發(fā)展，在廢氣不加以回收利用的情況

下，空氣中增加了許多新的成分，這就是所說的大氣污染。大氣污染物：如下表防止措施：建立監(jiān)測網(wǎng)，進行污染預(yù)報；通過集塵器和清洗器在排氣前清除污染物質(zhì)；發(fā)展無煙囪工廠的閉合工藝過程以及合理布局工業(yè)等。造林綠化也是保護環(huán)境，凈化空氣，防止大氣污染的重要措

施。1115■

酸

雨：是

指pH值小于5.6

的雨雪或其它形式

的大氣降水?！?/p>

正常的雨水也是微酸性，因為溶有CO2,

但

其pH值絕不會低于5.6

,因為雨水為大氣中

CO2所飽和時，水溶液的pH值恰好為5.6。1

1165.6的來源是蒸溜水與大氣中的CO2

(濃度一般約為316ppm))

達到溶解平衡時的酸度。1

117■

那

么酸雨都有哪些危害呢?■危害人體健康：由于酸雨在降落過程中可以溶解空氣中的

重金屬粒子，使其變成對人體有害的金屬鹽，特別是對體

弱多病、抵抗力較差的人們，酸雨可誘發(fā)出各種呼吸道疾

病。破壞生態(tài)系統(tǒng)：土壤酸度增加、結(jié)構(gòu)受到破壞，植物的正

常生長受到危害，肥沃的土壤甚至變?yōu)樨汃さ牟幻兀?/p>

森林遭受嚴(yán)重毀壞；

河

流、湖泊發(fā)生酸化，影響魚類生長。

如瑞典和挪威南部以

及

美

國東北部的許多

湖

泊由于酸化而

成為無魚的死湖。超級腐蝕劑：酸雨能腐蝕建筑材料、金屬構(gòu)件和油漆等，

使大批建筑物包括名勝古跡遭受損害。由此可以看出，酸雨的危害是巨大的。歐洲經(jīng)濟委員會報

告書稱，因酸雨危害造成的經(jīng)濟損失額相當(dāng)于全世界每人

損失2-10美元。為此有人將酸雨稱之為“空中死神”。1118酸雨與人體健康■

人

體耐酸能力高于耐堿能力，如經(jīng)常用弱堿性洗

衣粉洗衣服，不帶手套，手就會變得粗糙，皮革

工人

，經(jīng)常接觸堿液，也有類似情況；但皮膚角

質(zhì)層遇酸就好一些?？?/p>

是，眼角膜和呼吸道粘膜

對酸類卻十分敏感，酸雨或酸霧對這些器官有明

顯刺激作用，導(dǎo)致紅眼病和支氣管炎，咳嗽不止，

尚可誘發(fā)肺病，這是酸雨對人體健康的直接影響。另一方面，農(nóng)田土壤酸化，使本來固定在土壤礦化物中的有害重金屬，如汞、鎘、鉛等，再溶出，

繼而為糧食，蔬菜吸收和富集，人類攝取后，中

毒，

得

病。這是酸雨對人體健康的間接影響。1

120人適宜在酸湖中游泳嗎?■

人

能在pH值等于3.0以上的酸湖內(nèi)較長時間游泳

而沒有明顯的外形傷害，未有送醫(yī)院治療的先例。

這給人們一種錯覺，即認為：人可以在酸湖中游泳。

其實不然，如果，該酸湖曾經(jīng)被重金屬污染過，在其中游泳危險性就很大了。因為，當(dāng)湖水為中

性

時，重金屬Cd,

Hg等以沉淀的形式存在于底泥

內(nèi)，湖水中有毒的離子態(tài)其量甚微；酸化后，

Cd,

Hg和Al溶解，它們的離子狀態(tài)毒性很大，人在其

中長時間游泳，極易中毒。在被重金屬污染的酸

湖內(nèi)

，重金屬將在魚和水生生物中富集，人捕食

湖魚，或鳥捕食魚或水

生生物，人再捕食鳥，都

會使人

中毒。1

121123酸雨是可以隨云轉(zhuǎn)移的，A國工廠產(chǎn)生的大量廢氣，進入云層，隨風(fēng)越過海洋，飄到B國降下，造成跨國污染。124酸雨形成示意化學(xué)轉(zhuǎn)換So來

源

：.tw雨除作用及

雨沖作用注：另有改動so*HH?SO:IN濕沉降NOH125NONOx1CHC五臺山固原長括侯

馬

孟

津甘孜

縣

向京

大足

，墊江安

慶。

招興皮

烏江

津

●

衡山真春麗水

云和秀山言首

悠

州圖●例

郴

州接縣●

弱酸雨

玉

林

廣

州●

無酸雨

廣

梧

州降

水

量

小

于

1mm無

降

水

中國氣象科學(xué)研究院1

中國氣象局大氣成分觀測與服務(wù)中126?紅道合肥阜陽口康城安達寶2007年03月16日全國降水pH值分級分布圖強

酸

雨出現(xiàn)酸雨158個城市占監(jiān)測城木59.62%曹文忠陳瑛制作(新華社1月3112發(fā))降水PH

值<55-5.65.6-7>7無數(shù)據(jù)資料采須：國家不保急廟2001年監(jiān)測的264個城市降

水PH值范固4.12-7.90年均降水PH值<5.6(含56

95個城市占監(jiān)測奴市35.98%1

128■

我國重酸雨地區(qū)四川盆地受酸雨危害

的森林面積達28萬公頃，占林地總面

積的三分之一，死亡面積1

.5萬公頃，

占林地面積6%。同樣受酸雨侵襲的貴

州省，受危害的森林面積達14

萬公頃，

為四川盆地的二分之一。1

129■

我國馬尾松和華山松對酸雨十分敏感，重慶南山

風(fēng)景區(qū)約三萬畝馬尾松發(fā)育不良，蟲害頻繁；80

年代約有一萬公頃馬尾松枯死，幾經(jīng)防治，毫無

效

果。■四川萬縣有華山松97萬畝，其中60萬畝受到不同

程度傷害；而奉節(jié)縣有九萬畝華山松，90%枯死。

四川名勝峨眉山，風(fēng)景旖麗，山深林秀。但近十年來，冷杉林成片死亡；七里坡接引殿一

帶，有

4%的樹木枯死；金頂附近600余畝樹林，幾乎全部

死絕，光禿禿，景觀全非。猴子也跑到其它山溝

里

去了。1

130各

國

降

水

酸

度

與

成

分

(

m

g

·

L

-

1

)地點pHS042-NO?Ca2+NH4+重慶4.1131.41.51.2北京6～7133.13.72.5瑞典4.33.41.90.30.6美國4.06.02.40.30.2132■

酸雨控制的根本途徑是減少酸性物質(zhì)向大

氣的排放，目前的有效手段是使用干凈能

源，發(fā)展水力發(fā)電和核電站，使用固硫的

型煤，使用鍋爐固硫、脫硫、除塵新技術(shù)，

發(fā)展內(nèi)燃機代用燃料，安裝機動車尾氣催

化凈化器，培植耐酸雨農(nóng)作物和樹種等。■

就目前而言，防治酸雨，采用一些處理SO2

廢氣方法。1