中国大气污染的现状、趋势及科学需求(ppt 77页)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
长期暴露： 可把瞬间影响逐渐积累
严重暴露： 明显损伤肺功能，影响呼吸道结构，引起炎症，改变透气率
WHO推荐基准： 1小时暴露150-200微米/米3 8小时暴露100-120微米/米3 儿童出现影响的最低浓度140微米/米3 与酸性气溶胶（细颗粒物）结合有增效作用
臭氧对植物的影响
O3是最重要的毒害植物的污染物：
0.1
0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
沉积在呼吸道中的粒子作为粒径函数
中国经济高速发展进程
GDP,ÚÒ ªÔ
90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000
0 1950
Million Tons
Emission Trend of SO2 and Dust
25
Dust SO2
20
15
10
5
0 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001
Year
Acid Rain Development
Early 80’s
Annual average temperature
Winter temperature
Annual mean temperature change over the past 50 years in China
The precipitation significantly decreased in North China; but it increased in the drought area of Northwest China
1960
1970 1980 Äê
1990
2000
城市化
dz ÐÊ ËÈ Ú¿ ùË ¼Õ ȱÊ ¬£ %
城市人口
35
1950 0.58亿
30
1960 2.14亿
25
1999 3.89亿
城市个数
20
1980 223
15
1990 467
10
1999 667 基础设施
滞后于城市化进程
5
0 78 80 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99
影响细胞渗透性；降低光和作用对根部的的营养供应 影响根系向上部输送水分、营养
O3长期危害：
可能导致某些地区高产作物消失，甚至使遗传基础也随之消失
O3对粮食产量影响：
欧洲减产1-10%（空气污染）；美国减产12-13%（光化学氧化 剂），经济损失达19-43亿美元；发展中国家不明
O3 pollution: hourly change
O3 concentration, ug/m 3
200
180
Summer June
W inter Jan.
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240
• O3 pollution in Beijing: April-November • Daily non-attainment: 1 pm-5 pm • Data: Qian-men Station, 2000
颗粒物大小与来源
Ultra Fine
Fine
Coarse
Sulfates Nitrates Ammonia Carbon Lead (HM) Organics
Soil Dust Silica Salts Pollen Tire Rubber
0.1 um
1 um 2.5 um
10 um
PM 2.5的环境效应
臭氧对材料的影响
染料与绘画褪色 相交脆裂
臭氧的环境作用
氮氧化物 NOx
+
碳氢化合物 Hydrocarbon
臭氧 O3
OH自由基 OH radical
二氧化硫 SO2
氮氧化物 NOx
氮氧化物 NO颗x粒物
Aerosol
硫酸、硫酸盐 Sulfuric acid and
sulfate
硝酸、硝酸盐 Nitric acid and
0.07
城市氮氧化物浓度年均值变化图
0.06
0.05
毫克/立方米
0.04
0.03
0.02 0.01
0
总平均值 南方城市 北方城市
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
北京、广州和上海市机动车保有量增长的年际变化
£±ÐÓ ¿Á ×104/Á¾
120
ÉÏ º£ ÊÐ
100
±¾© ÊÐ
80
¹ã ÖÝ ÊÐ
60
40
Baidu Nhomakorabea
20
0 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996
Äê · Ý
广州市SO2和NOx年日均浓度及NOx/SO2比率的年际变化
北京市1981-1997年SO2和NOx年日均浓度的年际变化
The spatial distribution of O3 daytime average concentration along the northwest wind direction during October 11-20, 1998
pH>7.0 pH:5.6-7.0 pH:4.5-5.6
pH: 4.0-4.5 pH:: 3.5-4.0 TaiWan: NA
Middle 90’s
40% of total land 4 main regions
城市二氧化硫年均值变化图
0.12
0.1
毫克/立方米
0.08
0.06
0.04
总平均值
O3 pollution: historical change in Beijing
900 800 700 600 500 400 300 200 100
0
• The national standard: 160 g/m3 (hourly)
臭氧对人体健康的影响
短暂暴露： 引起咳嗽，喉部干燥，胸痛，粘膜分泌增加，疲乏，恶心等
• 降低大气能见度 • 云凝结核 • 干沉降 • 远距离输送 • 污染物载体 • 进入呼吸道 • 化学反应床
阳伞效应 致酸物质 危害生态系统 区域性酸沉降 携带有害有毒污染物 影响人体健康 多相化学反应
城市总悬浮颗粒物污染趋势
0.6
总平均值
南方城市均值
0.5
北方城市均值
0.4
毫克/立方米
0.3
0.2
ÉÏ º£ º£ ÄÏ Â·
我国大气污染的现状
颗粒物浓度
我国大气污染的现状
2001年
我国大气污染的现状
2001年
我国大气污染的现状
我国当前大气污染的特征
复合型
煤燃烧+汽车尾气+扬尘
能见度降低 大气氧化性增强 以城市为中心，呈区域性
我国当前大气污染的特征
复合型:
煤燃烧+汽车尾气+扬尘
Äê
ÜÄ ´Ô ûÏ Ñ·Ü׿Á ¬£ òÍ Ö¶ 걼׺Ã
一次能源消费
160000 140000 120000 100000
80000 60000 40000 20000
0 57 62 65 70 75 78 80 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 Äê
nitrate
Annual trends in CO2 and CH4 emissions
(Streets et al., Science, 294, 1835-1837, 2001)
Temperature (℃)
Warming winter has continuously appeared for 16 years in China
SO2 酸雨 SO2 酸雨
NOx TSP
TSP NOx
PM10 PM2.5 光化学烟雾
Ozone 臭氧层破坏
GHG 气候变化
TOXICS(VOCs & PAHs) 人体健康
PARTICULATES 颗粒物
Size
TSP
Coarse Particles 粗粒子
PM10 PM2.5
Inhalable Particles 可吸入颗粒物 Fine Particles 细粒子
Chemical composition
Elemental carbon, EC, soot
Organic carbon, OC, adsorbed HCs, PAH etc.
Soluble Organic Fraction, SOF
Metals, (from fuel, engine wear, brakes, catalyst)
我国当前大气污染的特征:颗粒物 污染与采暖季节的二氧化硫污染
6
5
污4 染 指3 数2
氮氧化物 二氧化硫 总悬浮颗粒物
1 二级标准 0
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月11月 12月
北京市空气质量季节变化趋势
例：大气气溶胶与氧化性
大气氧化剂 (O3, OH)
hv
HC、NOx
SO2等
细粒子
尾气、工业、燃煤
1999年5-8月北京市 大气中臭氧浓度超标情况
100 80 60 ³¬ ±ê ±È Àý 40 20 0 ×Ü 5Ô 6Ô 7Ô 8ÔÂ
ÂÔ ·Ý
³¬ Ò» ¼¶ ±ê ×¼ ±È Àý ³¬ ¶þ ¼¶ ±ê ×¼ ±È Àý ³¬ Èý ¼¶ ±ê ×¼ ±È Àý
低平流层 Lower troposphere
氮氧化物+碳氢化合物+阳光=臭氧+各种氧化剂+颗粒物 NOx + HC + light = O3 + Oxidants + Aerosol
N on-attainm ent hours , hour 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
³ô Ñõ (ppbv) Ö² Îï ЧӦ ãÐ Öµ
¿Õ Æø ÖÊ Á¿ ±ê ×¼
150
ô³ õÑ £¨ ppbv©£
100
50
0
0
50
Main wind
郊区上风向 upwind suburb
100
150
200
250
¾à Àë £¨ km£©
城区 urban area
郊区下风向 downwind suburb
中国机动车增长趋势 Vehicle Population Trends in Past 15 years in China
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000
0
Vehicle Mobile MC
Annual Trend of NOx Emissions
Total NOx emissions (Mt/yr) Total energy consumption
(100Mt SCE)
14
16
NOX emissions
Energy consumption
•12NOx Emissions, Mt
14
10
12
10 8
8
6 6
4
4
2
2
0
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Year
72% from coal, 21% from oil
国家自然科学基金委出国培训班
中国大气污染的现状、趋势 及科学需求
郝吉明 清华大学环境科学与工程研究院
2002年9月25日
1. 大气环境问题的发展历程
2. 我国大气污染现状与特征 3. 我国大气污染的控制与治理 4. 解决大气环境问题的挑战
大气环境问题的发展历程
70年代之前 80年代
90年代以来
烟尘 TSP SO2
250 Ìì Êý
200
150
203 180
150
100
60
50
0 50êÄ ´ú 70Äê ´ú 80Äê ´ú 1994Äê
北京市区全年能见度低于4km的天数
我国城市空气的PM2.5大大超过环境标准
160
140
我国PM10环境标准
120
100
80
美国PM2.5环境标准
60
40
20
0 ±¾© Çå »ª Ô° ±¾© ³µ ¹« × ¯ ÉÏ º£ ͬ ¼Ã
Precipitation change rate over the past 50 years
1. 大气环境问题的发展历程
2. 我国大气污染现状与特征
3. 我国大气污染的控制与治理 4. 解决大气环境问题的挑战
我国大气污染的现状
空气质量
• 可吸入颗粒物对大气能见度、大气光 化学烟雾、酸沉降有极大的影响
南方城市平均值
0.02
北方城市平均值
0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
10,000units 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
严重暴露： 明显损伤肺功能，影响呼吸道结构，引起炎症，改变透气率
WHO推荐基准： 1小时暴露150-200微米/米3 8小时暴露100-120微米/米3 儿童出现影响的最低浓度140微米/米3 与酸性气溶胶（细颗粒物）结合有增效作用
臭氧对植物的影响
O3是最重要的毒害植物的污染物：
0.1
0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
沉积在呼吸道中的粒子作为粒径函数
中国经济高速发展进程
GDP,ÚÒ ªÔ
90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000
0 1950
Million Tons
Emission Trend of SO2 and Dust
25
Dust SO2
20
15
10
5
0 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001
Year
Acid Rain Development
Early 80’s
Annual average temperature
Winter temperature
Annual mean temperature change over the past 50 years in China
The precipitation significantly decreased in North China; but it increased in the drought area of Northwest China
1960
1970 1980 Äê
1990
2000
城市化
dz ÐÊ ËÈ Ú¿ ùË ¼Õ ȱÊ ¬£ %
城市人口
35
1950 0.58亿
30
1960 2.14亿
25
1999 3.89亿
城市个数
20
1980 223
15
1990 467
10
1999 667 基础设施
滞后于城市化进程
5
0 78 80 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99
影响细胞渗透性；降低光和作用对根部的的营养供应 影响根系向上部输送水分、营养
O3长期危害：
可能导致某些地区高产作物消失，甚至使遗传基础也随之消失
O3对粮食产量影响：
欧洲减产1-10%（空气污染）；美国减产12-13%（光化学氧化 剂），经济损失达19-43亿美元；发展中国家不明
O3 pollution: hourly change
O3 concentration, ug/m 3
200
180
Summer June
W inter Jan.
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240
• O3 pollution in Beijing: April-November • Daily non-attainment: 1 pm-5 pm • Data: Qian-men Station, 2000
颗粒物大小与来源
Ultra Fine
Fine
Coarse
Sulfates Nitrates Ammonia Carbon Lead (HM) Organics
Soil Dust Silica Salts Pollen Tire Rubber
0.1 um
1 um 2.5 um
10 um
PM 2.5的环境效应
臭氧对材料的影响
染料与绘画褪色 相交脆裂
臭氧的环境作用
氮氧化物 NOx
+
碳氢化合物 Hydrocarbon
臭氧 O3
OH自由基 OH radical
二氧化硫 SO2
氮氧化物 NOx
氮氧化物 NO颗x粒物
Aerosol
硫酸、硫酸盐 Sulfuric acid and
sulfate
硝酸、硝酸盐 Nitric acid and
0.07
城市氮氧化物浓度年均值变化图
0.06
0.05
毫克/立方米
0.04
0.03
0.02 0.01
0
总平均值 南方城市 北方城市
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
北京、广州和上海市机动车保有量增长的年际变化
£±ÐÓ ¿Á ×104/Á¾
120
ÉÏ º£ ÊÐ
100
±¾© ÊÐ
80
¹ã ÖÝ ÊÐ
60
40
Baidu Nhomakorabea
20
0 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996
Äê · Ý
广州市SO2和NOx年日均浓度及NOx/SO2比率的年际变化
北京市1981-1997年SO2和NOx年日均浓度的年际变化
The spatial distribution of O3 daytime average concentration along the northwest wind direction during October 11-20, 1998
pH>7.0 pH:5.6-7.0 pH:4.5-5.6
pH: 4.0-4.5 pH:: 3.5-4.0 TaiWan: NA
Middle 90’s
40% of total land 4 main regions
城市二氧化硫年均值变化图
0.12
0.1
毫克/立方米
0.08
0.06
0.04
总平均值
O3 pollution: historical change in Beijing
900 800 700 600 500 400 300 200 100
0
• The national standard: 160 g/m3 (hourly)
臭氧对人体健康的影响
短暂暴露： 引起咳嗽，喉部干燥，胸痛，粘膜分泌增加，疲乏，恶心等
• 降低大气能见度 • 云凝结核 • 干沉降 • 远距离输送 • 污染物载体 • 进入呼吸道 • 化学反应床
阳伞效应 致酸物质 危害生态系统 区域性酸沉降 携带有害有毒污染物 影响人体健康 多相化学反应
城市总悬浮颗粒物污染趋势
0.6
总平均值
南方城市均值
0.5
北方城市均值
0.4
毫克/立方米
0.3
0.2
ÉÏ º£ º£ ÄÏ Â·
我国大气污染的现状
颗粒物浓度
我国大气污染的现状
2001年
我国大气污染的现状
2001年
我国大气污染的现状
我国当前大气污染的特征
复合型
煤燃烧+汽车尾气+扬尘
能见度降低 大气氧化性增强 以城市为中心，呈区域性
我国当前大气污染的特征
复合型:
煤燃烧+汽车尾气+扬尘
Äê
ÜÄ ´Ô ûÏ Ñ·Ü׿Á ¬£ òÍ Ö¶ 걼׺Ã
一次能源消费
160000 140000 120000 100000
80000 60000 40000 20000
0 57 62 65 70 75 78 80 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 Äê
nitrate
Annual trends in CO2 and CH4 emissions
(Streets et al., Science, 294, 1835-1837, 2001)
Temperature (℃)
Warming winter has continuously appeared for 16 years in China
SO2 酸雨 SO2 酸雨
NOx TSP
TSP NOx
PM10 PM2.5 光化学烟雾
Ozone 臭氧层破坏
GHG 气候变化
TOXICS(VOCs & PAHs) 人体健康
PARTICULATES 颗粒物
Size
TSP
Coarse Particles 粗粒子
PM10 PM2.5
Inhalable Particles 可吸入颗粒物 Fine Particles 细粒子
Chemical composition
Elemental carbon, EC, soot
Organic carbon, OC, adsorbed HCs, PAH etc.
Soluble Organic Fraction, SOF
Metals, (from fuel, engine wear, brakes, catalyst)
我国当前大气污染的特征:颗粒物 污染与采暖季节的二氧化硫污染
6
5
污4 染 指3 数2
氮氧化物 二氧化硫 总悬浮颗粒物
1 二级标准 0
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月11月 12月
北京市空气质量季节变化趋势
例：大气气溶胶与氧化性
大气氧化剂 (O3, OH)
hv
HC、NOx
SO2等
细粒子
尾气、工业、燃煤
1999年5-8月北京市 大气中臭氧浓度超标情况
100 80 60 ³¬ ±ê ±È Àý 40 20 0 ×Ü 5Ô 6Ô 7Ô 8ÔÂ
ÂÔ ·Ý
³¬ Ò» ¼¶ ±ê ×¼ ±È Àý ³¬ ¶þ ¼¶ ±ê ×¼ ±È Àý ³¬ Èý ¼¶ ±ê ×¼ ±È Àý
低平流层 Lower troposphere
氮氧化物+碳氢化合物+阳光=臭氧+各种氧化剂+颗粒物 NOx + HC + light = O3 + Oxidants + Aerosol
N on-attainm ent hours , hour 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
³ô Ñõ (ppbv) Ö² Îï ЧӦ ãÐ Öµ
¿Õ Æø ÖÊ Á¿ ±ê ×¼
150
ô³ õÑ £¨ ppbv©£
100
50
0
0
50
Main wind
郊区上风向 upwind suburb
100
150
200
250
¾à Àë £¨ km£©
城区 urban area
郊区下风向 downwind suburb
中国机动车增长趋势 Vehicle Population Trends in Past 15 years in China
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000
0
Vehicle Mobile MC
Annual Trend of NOx Emissions
Total NOx emissions (Mt/yr) Total energy consumption
(100Mt SCE)
14
16
NOX emissions
Energy consumption
•12NOx Emissions, Mt
14
10
12
10 8
8
6 6
4
4
2
2
0
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Year
72% from coal, 21% from oil
国家自然科学基金委出国培训班
中国大气污染的现状、趋势 及科学需求
郝吉明 清华大学环境科学与工程研究院
2002年9月25日
1. 大气环境问题的发展历程
2. 我国大气污染现状与特征 3. 我国大气污染的控制与治理 4. 解决大气环境问题的挑战
大气环境问题的发展历程
70年代之前 80年代
90年代以来
烟尘 TSP SO2
250 Ìì Êý
200
150
203 180
150
100
60
50
0 50êÄ ´ú 70Äê ´ú 80Äê ´ú 1994Äê
北京市区全年能见度低于4km的天数
我国城市空气的PM2.5大大超过环境标准
160
140
我国PM10环境标准
120
100
80
美国PM2.5环境标准
60
40
20
0 ±¾© Çå »ª Ô° ±¾© ³µ ¹« × ¯ ÉÏ º£ ͬ ¼Ã
Precipitation change rate over the past 50 years
1. 大气环境问题的发展历程
2. 我国大气污染现状与特征
3. 我国大气污染的控制与治理 4. 解决大气环境问题的挑战
我国大气污染的现状
空气质量
• 可吸入颗粒物对大气能见度、大气光 化学烟雾、酸沉降有极大的影响
南方城市平均值
0.02
北方城市平均值
0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
10,000units 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000