氣體地球化學(xué)行為對全球氣候變化的作用

1、氣體地球化學(xué)行為對全球氣候變化的作用,長安大學(xué),提綱,緒論 二氧化碳 甲烷 氧化亞氮 二氧化硫 臭氧 總結(jié),緒論,大氣的主要物質(zhì)成分（體積）： 氮約占78.1%， 氧占20.9%， 氬占0.934%， 二氧化碳占0.0332% 其它0.0328%,緒論,六大溫室效應(yīng)氣體： 二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化碳 CO2、CH4、N2O：貢獻80% CO2:60%， CH4:15%，溫室效應(yīng)潛能CO2的21-23倍 N2O:5%，增溫效應(yīng)是CO2的296-310倍,緒論,氣候 地球上某一地區(qū)多年時段大氣的一般狀態(tài)，是該時段各種天氣過程的綜合表現(xiàn)。 氣象要素（氣溫、降水、風(fēng)力等）

2、的各種統(tǒng)計量（均值、極值、概率等）是表述氣候的基本依據(jù)。 氣候與人類社會有密切關(guān)系。,二氧化碳,碳循環(huán) 最基本的碳循環(huán)：碳被轉(zhuǎn)換為有機物分子并被利用，又被有機體釋放出來的過程,二氧化碳,大氣中的CO2排放源有 海水釋放； 生物體呼吸； 有機物的細(xì)菌分解； 火山爆發(fā)； 森林火災(zāi)； 化石燃料燃燒、工業(yè)氣體。,二氧化碳,大氣中的CO2排放源有 海水釋放； 生物體呼吸； 有機物的細(xì)菌分解； 火山爆發(fā)； 森林火災(zāi)； 化石燃料燃燒、工業(yè)氣體。,海水中CO2含量約為1.31014t，海水的CO2濃度通常比大氣高約60倍數(shù)，估計每年有1.01011t的CO2參與大氣與海洋之間的交換。,二氧化碳,大氣中的CO2

3、排放源有 海水釋放； 生物體呼吸； 有機物的細(xì)菌分解； 火山爆發(fā)； 森林火災(zāi)； 化石燃料燃燒、工業(yè)氣體。,全國人民全年呼吸排放CO2約為：0.3285t13.401084.4億噸/年。 全世界約計65億人口，年排放21.36億噸。,二氧化碳,大氣中的CO2排放源有 海水釋放； 生物體呼吸； 有機物的細(xì)菌分解； 火山爆發(fā)； 森林火災(zāi)； 化石燃料燃燒、工業(yè)氣體。,有機物質(zhì)的微生物降解過程中產(chǎn)生CO2：C6H12O6+6O26CO2+6H2O。全球被細(xì)菌分解的樹葉、作物秸稈、動物排泄物等，每年向大氣層排放1000億噸CO2。,二氧化碳,大氣中的CO2排放源有 海水釋放； 生物體呼吸； 有機物的細(xì)菌分

4、解； 火山爆發(fā)； 森林火災(zāi)； 化石燃料燃燒、工業(yè)氣體。,地球上已知的死火山約2000座，活火山共523座，火山爆發(fā)，CO2大量噴出，例如美國Shishaldin火山每年向大氣層中排放1.3-4.4億噸的CO2。,二氧化碳,大氣中的CO2排放源有 海水釋放； 生物體呼吸； 有機物的細(xì)菌分解； 火山爆發(fā)； 森林火災(zāi)； 化石燃料燃燒、工業(yè)氣體。,2015年9月，印度尼西亞爆發(fā)的森林大火釋放出來的CO2大約6.6億噸。,二氧化碳,大氣中的CO2排放源有 海水釋放； 生物體呼吸； 有機物的細(xì)菌分解； 火山爆發(fā)； 森林火災(zāi)； 化石燃料燃燒、工業(yè)氣體。,煤炭燃燒：C+O2CO2。 烴燃燒：CxHy+（x+y

5、/4）O2xCO2+y/2H2O。 天然氣燃燒：CH4+2O2CO2+2H2O。 工業(yè)排放如碳酸鈣在高溫下灼燒生成生石灰：CaCO3CaO+CO2-34.6kcal.,二氧化碳,大氣中的CO2排放源有 海水釋放； 生物體呼吸； 有機物的細(xì)菌分解； 火山爆發(fā)； 森林火災(zāi)； 化石燃料燃燒、工業(yè)氣體。,2012年，化石燃料燃燒排放量達到391億噸/年。,二氧化碳,溫室效應(yīng),大氣中CO2濃度的增加,太陽所輻射出的長波被CO2吸收后輻射出更長的紅外長波,地球表面儲存熱能，低層大氣溫度增高,當(dāng)CO2濃度增倍時地表溫度平均增加0.48-3.5,二氧化碳,CO2導(dǎo)致溫室效應(yīng)？ CO2不是氣候變化的主要原因（楊

6、新興，2016）。 1.CO2對溫室效應(yīng)的貢獻不是最大的。 2.CO2含量與氣溫不存在線性關(guān)系。,二氧化碳,CO2導(dǎo)致溫室效應(yīng)？ CO2不是氣候變化的主要原因（楊新興，2016）。 1.CO2對溫室效應(yīng)的貢獻不是最大的。 2.CO2含量與氣溫不存在線性關(guān)系。,對溫室效應(yīng)貢獻最大的是大氣中的水汽。 大氣中水汽平均含量是CO2的25.97倍，最大達到103.9倍。 CO2對光輻射的吸收峰主要集中在2-25m之間，共3個吸收峰， 水汽對光輻射的吸收峰集中在0.5-50m之間，有8個吸收峰，特別是在20-50m之間，幾乎存在連續(xù)的吸收帶。顯然水汽對光輻射的吸收能力比CO2大得多。,二氧化碳,CO2導(dǎo)致

7、溫室效應(yīng)？ CO2不是氣候變化的主要原因（楊新興，2016）。 1.CO2對溫室效應(yīng)的貢獻不是最大的。 2.CO2含量與氣溫不存在線性關(guān)系。,地球上的氣候自始至終都在不停地改變， 氣候變化的主要原因是 太陽輻射強度的變化； 地球軌道參數(shù)的變化； 地球大氣環(huán)流的變化； 大氣層下墊面的變化； 大氣物質(zhì)成分的變化。等,人類活動對氣候變化的影響也還是十分有限的， 自然因素仍是地球氣候變化的主要原因,甲烷,CH4 還原性氣體 成因分類：細(xì)菌甲烷和非細(xì)菌甲烷 陸地生態(tài)系統(tǒng)釋放入大氣的幾個基本甲烷源是 反芻動物、沼澤、湖泊、生物質(zhì)燃燒、煤田氣等。,有機物在還原條件下被微生物和細(xì)菌分解而成的甲烷,與地球內(nèi)部火

8、山活動的釋放，煤與石油形成過程中伴生的甲烷，天然氣以及物質(zhì)燃燒釋放的甲烷,甲烷,其結(jié)果直接導(dǎo)致了地表增暖和海平面上升（張福凱，2004）。 全球每年甲烷的排放量達到5.35108t， 通過人類活動產(chǎn)生的甲烷量為3.75108t。,工業(yè)革命前 （0.6-0.8）10-6,1992年 1.7210-6,增加了 約145%,甲烷的“加熱”機理。,對太陽輻射能、紅外線具有很強的吸收能力 而且以其溫度向外發(fā)射紅外輻射 有人提出甲烷對溫室效應(yīng)的貢獻達15%（Hansen J E,1990）,參與一系列的化學(xué)反應(yīng)，涉及: 臭氧（O3） H2O 氫氧化合物（HOx） 甲醛 鹵烴 氯氟烴 氯氣 SO2等,CH4

9、+OH-CH3-+H2O,CH4+Cl2CH3Cl+HCl,氧化亞氮,N2O 氧化劑 沸騰汽化的堿金屬反應(yīng)可以生成一系列的亞硝酸鹽 在高溫下，N2O也可以氧化有機物。 大氣中80-90%的N2O來源于土壤。,氧化亞氮,人類活動排放的N2O占全球生物圈向大氣排放總量的40%多（葉謙，2015）。 生存期達114年， 消耗平流層的臭氧，增加地面的紫外線輻射量 N2O產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是同重量CO2的300倍。,自氮肥被發(fā)明后，隨著全球人口增加，對食物需求越來越高，促使包括氮肥在內(nèi)的各類化肥在農(nóng)業(yè)上廣泛使用，再加上牲畜排泄物增加，騎車尾氣排放等，人類活動產(chǎn)生大量N2O,二氧化硫,SO2 酸雨污染 改變硫

10、酸鹽氣溶膠濃度，然后通過其直接和間接輻射強迫作用影響全球氣候變化（錢云，1997）,氣溶膠: 是指懸浮在空氣或其它氣體中的固體或液態(tài)小粒子.,二氧化硫,SO2 酸雨污染 改變硫酸鹽氣溶膠濃度，然后通過其直接和間接輻射強迫作用影響全球氣候變化（錢云，1997）,輻射強迫作用： 大氣中溫室氣體或氣溶膠含量的變化引起地氣系統(tǒng)能量平衡產(chǎn)生擾動，這種擾動稱之。,二氧化硫,兩種方式影響地球輻射平衡：（致冷） 直接輻射強迫 間接輻射強迫,增加太陽輻射向地球外的反射，減弱白天對地球的加熱作用；反射作用的增強使得到達地面的太陽輻射減弱，同時由于其散射和吸收作用改變對大氣的輻射加熱作用。,硫酸鹽氣溶膠可以成為云凝

11、結(jié)核，通過增加微粒數(shù)量增加云的光學(xué)厚度和云層反射率，同時也可能增加云的壽命和平均云量。,二氧化硫,直接輻射強迫作用 全球平均人為硫酸鹽氣溶膠約 -0.5W/m2， 北半球平均值約 -1.0W/m2， 高值區(qū)域中心值 -2-10W/m2,人類活動產(chǎn)生的CO2增加引起的輻射強迫作用約為1.5W/m2， 加上其它溫室氣體其總的輻射強迫作用達 22.5W/m2。,臭氧,O3 集中在1050km的平流層 對流層占10%左右 強氧化劑-影響自由基的濃度和壽命，影響大氣 化學(xué)的循環(huán)和平衡 平流層的主要熱源-吸收紫外光和可見光,臭氧,平流層,對流層, O3T, O3T, T, T,臭氧,對流層O3是溫室氣體，

12、吸收地球長波輻射，因此對流層O3的增加會引起地表和低層大氣溫度的上升。 平流層O3的減少將造成平流層大氣對太陽輻射吸收的減少，導(dǎo)致平流層溫度的下降。 平流層O3的減少又使更多的紫外和可見輻射到達對流層地表系統(tǒng)，從而產(chǎn)生增暖效應(yīng)。 平流層O3的減少及其導(dǎo)致的平流層溫度的降低使得到達對流層的熱輻射將減少，這又會引起冷卻效應(yīng)。因此，地表和低層大氣的溫度變化取決于二者的凈效應(yīng)。,總結(jié),引起全球氣候變化的原因到底是什么？ 全球氣候變化了嗎？ 二氧化碳溫室效應(yīng) 溫室氣體的主體不是二氧化碳而是水汽 溫室效應(yīng)不是氣候變化的唯一因素,總結(jié),引起全球氣候變化的原因到底是什么？ 全球氣候變化了嗎？ 二氧化碳溫室效應(yīng) 溫室氣體的主體不是二氧化碳而是水汽 溫室效應(yīng)不是氣候變化的唯一因素,當(dāng)水汽凝聚為云就會遮蔽陽光，起到降溫作用。,總結(jié),引起全球氣候變化的原因到底是什么？ 全球氣候變化了嗎？ 二氧化碳溫室效應(yīng) 溫室氣體的主體不是二氧化碳而是