“大气圈”课件概论
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甲烷的产生和消除的领域：废物处理、农业、燃料逸出性排 放、与能源相关或无关的工业、土地变化和林业等。
全球甲烷排放约为5.35(4.10-6.60)亿吨/年,其中自然源 1.60(1.10-2.10)/年,人为源3.75(3.00-4.50)亿吨/年，人为源约占 70％。
甲烷的汇有： ① 在对流层大气中与OH反应而被氧化掉约 4.45(3.60-5.30)亿吨/年； ② 一部分甲烷输送到平流层， 在那儿发生光解和被OH、Cl和O(1D)等氧化约0.40(0.320.48)亿吨/年； ③ 被土壤吸收约0.30(0.15-0.45)亿吨/年。 全球甲烷汇约为5.15亿吨/年.大气中甲烷的年增加量约为 0.2亿吨。 氧化亚氮(N2O)
温室气体成分包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚 氮（N2O）、臭氧（O3）、氟利昂或氯氟烃类化合物（CFCs）、 氢代氯氟烃类化合物（HCFCs）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟 碳化物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。其中CO2、CH4、N2O、 和O3是自然界中本来就存在的成分，而CFCs、HCFCs、HFCs、 PFCs和SF6则完全是人类活动的产物。
Mauna Loa观测站，有改动）
CO2浓度不断增加的原因：① 森林遭到大规模的破坏，CO2的生 物汇在不断减少； ② 煤炭、石油和天然气等化石燃料的燃烧。 海洋和陆地生物圈并不能完全吸收多排放到大气中的CO2，从 而导致大气中的CO2浓度不断增加。
目前，全世界每年燃烧煤炭，石油和天然气等化石燃料排 放到大气中的CO2总量折合成碳大约是60亿吨；每年由于土地 利用变化和森林破坏释放约15亿吨。而每年大气中碳的净增加 大约是38亿吨，其余的37亿吨则被海洋和陆地生物圈吸收，其 中海洋吸收约20亿吨，陆地生物圈吸收约17亿吨。可以看出， 每年排放到大气中的CO2约有50%留在大气中。
（二）水汽 水汽主要来源于海洋、江河湖沼和土壤，以及潮湿物体表面的 蒸发和植物的蒸腾。 （三）固体杂质 悬浮在大气中的固体杂质主要有烟粒、尘埃、盐粒等，多集中 于低层大气中。
氧化亚氮 (N2O)，目前在大气中的浓度约是0.3ppmv,每 年增加0.25%左右。
N2O在大气中的唯一的汇是在平流层光解成NOx，进而转化 成硝酸或硝酸盐而通过干、湿沉降过程被清除出大气。由于 N2O是平流层NOx的主要源，因而它对平流层O3的光化学过程 极其重要。
大气N2O均来源于地面排放，但各种源的强度目前仍很不确定。 根据IPCC(1994)，全球每年N2O源总量约为1470万吨。其中自 然源900万吨，主要包括海洋以及温带、热带的草原和森林生 态系统;人为源大约570万吨，主要包括农田生态系统、生物 质燃烧和化石燃烧、己二酸以及硝酸的生产过程。
第三章 大 气
大气：连续包围地球的气态物质。 第一节 大气的组成与垂直分层
一、大气的组成 多种气体组成的混合物
大气 固体杂质 液体。
（一）干洁空气
干洁空气：大气中除固体杂质和水汽之外的全部混合气体。
干洁空气中的所有成分都呈气体状态。
氮（N2）、氧（O2）、氩（Ar）、二氧化碳（CO2）、O3 1.二氧化碳：
二氧化碳(CO2)
工业革命之前地球大气CO2基本 上是在大气圈、海洋和陆地生态
系统三个主要活动碳库之间自然
地进行交换，处于动态平衡状态.
图1-1 42万年以来大气CO2浓度变化 （据Petit et al 1999数据绘制）
图1-2 20世纪中叶以来大气CO2浓度 变化趋势（据Keeling and Whorf 2004，
荷兰臭氧层研究专家1995年诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑 认为南极上空的臭氧层空洞正在北移，这一变化对地球表面所 造成的危害现已影响到智利的中部和北部。 在近20年来的夏 季，南极上空的臭氧层空洞逐渐缩小，其影响面只有原先的 30%。2003 年1月以来，南极上空的臭氧层空洞意外地全部消 失。
南极上空臭氧层空洞的变化是否同厄尔尼诺现象有关，目前尚 难得出任何结论，但它确实向科学界提出了需要把臭氧层空洞 与气候变化联系起来研究的新的理论课题。 ( 新华网 2003年 02月05日 )
2006.ห้องสมุดไป่ตู้0.20
臭氧空洞的成因：大气层中的氯氟烃(CFCs)——一种含有氯、 氟、碳三种元素的有机化合物(俗称“氟里昂”)污染；
氯氟碳化物(CFCs) 氟利昂(CFCs)是人造化学物质。由于它们在室温下就可
以汽化，同时它们具有无毒和不可燃的特性，所以被用于制 冷设备和气溶胶喷雾罐。同时它们的化学性质不活泼，在它 们被破坏之前会在大气中滞留很长时间--100年乃至200年。 它们在大气中的含量虽然不大，但却足以引起严重的气候 环境问题。
根据大气中N2O浓度的增长，可以大致确定大气中N2O的 年增加量约为390万吨。N2O的产生和排放涉及多领域，主要 包括工业、农业、交通、能源生产和转换、土地变化和林业 等。
2.臭氧 O3： 臭氧空洞 ：是指因空气污染物质，特别是氧化氮和卤化代 烃等气溶胶污染物的扩散、侵蚀而造成大气臭氧层被破坏 和减少的现象。 1982年,首次在南极洲上空 发现臭氧减少，继之北极和 青藏高原的上空发现了类似 的臭氧空洞。 除热带外，世界各地臭氧都 在耗减。
CO2的产生和消除涉及的主要领域包括能源、交通、居住、 商业、燃料逸出性排放、农业、林业、土地利用等。
甲烷(CH4)
甲烷是大气中含量丰富的有机气体。它主要来自于地表， 可分为人为源和自然源。人为源：化石燃料有关的排放源： 天然气泄漏、石油煤矿开采及其它生产活动、城市垃圾处理 场；生态排放源：热带生物质燃烧、反刍动物、稻田等。自 然源：天然沼泽、湿地、河流湖泊、海洋、热带森林、苔原、 白蚁等。
我国西南地区旱情非常严 重,其中最关键的影响因素 ---气候
2010年3月19日至21日，一次强沙尘 暴天气过程先后影响我国21个省（区、 市），沙尘一度蔓延到黄淮、江淮、 江南北部等地，连我国台湾岛都受到 了影响。内蒙古呼和浩特、吉兰太等 地出现了强沙尘暴，北京出现扬沙、 浮尘。---气象条件是其发生的主要原 因。
全球甲烷排放约为5.35(4.10-6.60)亿吨/年,其中自然源 1.60(1.10-2.10)/年,人为源3.75(3.00-4.50)亿吨/年，人为源约占 70％。
甲烷的汇有： ① 在对流层大气中与OH反应而被氧化掉约 4.45(3.60-5.30)亿吨/年； ② 一部分甲烷输送到平流层， 在那儿发生光解和被OH、Cl和O(1D)等氧化约0.40(0.320.48)亿吨/年； ③ 被土壤吸收约0.30(0.15-0.45)亿吨/年。 全球甲烷汇约为5.15亿吨/年.大气中甲烷的年增加量约为 0.2亿吨。 氧化亚氮(N2O)
温室气体成分包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚 氮（N2O）、臭氧（O3）、氟利昂或氯氟烃类化合物（CFCs）、 氢代氯氟烃类化合物（HCFCs）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟 碳化物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。其中CO2、CH4、N2O、 和O3是自然界中本来就存在的成分，而CFCs、HCFCs、HFCs、 PFCs和SF6则完全是人类活动的产物。
Mauna Loa观测站，有改动）
CO2浓度不断增加的原因：① 森林遭到大规模的破坏，CO2的生 物汇在不断减少； ② 煤炭、石油和天然气等化石燃料的燃烧。 海洋和陆地生物圈并不能完全吸收多排放到大气中的CO2，从 而导致大气中的CO2浓度不断增加。
目前，全世界每年燃烧煤炭，石油和天然气等化石燃料排 放到大气中的CO2总量折合成碳大约是60亿吨；每年由于土地 利用变化和森林破坏释放约15亿吨。而每年大气中碳的净增加 大约是38亿吨，其余的37亿吨则被海洋和陆地生物圈吸收，其 中海洋吸收约20亿吨，陆地生物圈吸收约17亿吨。可以看出， 每年排放到大气中的CO2约有50%留在大气中。
（二）水汽 水汽主要来源于海洋、江河湖沼和土壤，以及潮湿物体表面的 蒸发和植物的蒸腾。 （三）固体杂质 悬浮在大气中的固体杂质主要有烟粒、尘埃、盐粒等，多集中 于低层大气中。
氧化亚氮 (N2O)，目前在大气中的浓度约是0.3ppmv,每 年增加0.25%左右。
N2O在大气中的唯一的汇是在平流层光解成NOx，进而转化 成硝酸或硝酸盐而通过干、湿沉降过程被清除出大气。由于 N2O是平流层NOx的主要源，因而它对平流层O3的光化学过程 极其重要。
大气N2O均来源于地面排放，但各种源的强度目前仍很不确定。 根据IPCC(1994)，全球每年N2O源总量约为1470万吨。其中自 然源900万吨，主要包括海洋以及温带、热带的草原和森林生 态系统;人为源大约570万吨，主要包括农田生态系统、生物 质燃烧和化石燃烧、己二酸以及硝酸的生产过程。
第三章 大 气
大气：连续包围地球的气态物质。 第一节 大气的组成与垂直分层
一、大气的组成 多种气体组成的混合物
大气 固体杂质 液体。
（一）干洁空气
干洁空气：大气中除固体杂质和水汽之外的全部混合气体。
干洁空气中的所有成分都呈气体状态。
氮（N2）、氧（O2）、氩（Ar）、二氧化碳（CO2）、O3 1.二氧化碳：
二氧化碳(CO2)
工业革命之前地球大气CO2基本 上是在大气圈、海洋和陆地生态
系统三个主要活动碳库之间自然
地进行交换，处于动态平衡状态.
图1-1 42万年以来大气CO2浓度变化 （据Petit et al 1999数据绘制）
图1-2 20世纪中叶以来大气CO2浓度 变化趋势（据Keeling and Whorf 2004，
荷兰臭氧层研究专家1995年诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑 认为南极上空的臭氧层空洞正在北移，这一变化对地球表面所 造成的危害现已影响到智利的中部和北部。 在近20年来的夏 季，南极上空的臭氧层空洞逐渐缩小，其影响面只有原先的 30%。2003 年1月以来，南极上空的臭氧层空洞意外地全部消 失。
南极上空臭氧层空洞的变化是否同厄尔尼诺现象有关，目前尚 难得出任何结论，但它确实向科学界提出了需要把臭氧层空洞 与气候变化联系起来研究的新的理论课题。 ( 新华网 2003年 02月05日 )
2006.ห้องสมุดไป่ตู้0.20
臭氧空洞的成因：大气层中的氯氟烃(CFCs)——一种含有氯、 氟、碳三种元素的有机化合物(俗称“氟里昂”)污染；
氯氟碳化物(CFCs) 氟利昂(CFCs)是人造化学物质。由于它们在室温下就可
以汽化，同时它们具有无毒和不可燃的特性，所以被用于制 冷设备和气溶胶喷雾罐。同时它们的化学性质不活泼，在它 们被破坏之前会在大气中滞留很长时间--100年乃至200年。 它们在大气中的含量虽然不大，但却足以引起严重的气候 环境问题。
根据大气中N2O浓度的增长，可以大致确定大气中N2O的 年增加量约为390万吨。N2O的产生和排放涉及多领域，主要 包括工业、农业、交通、能源生产和转换、土地变化和林业 等。
2.臭氧 O3： 臭氧空洞 ：是指因空气污染物质，特别是氧化氮和卤化代 烃等气溶胶污染物的扩散、侵蚀而造成大气臭氧层被破坏 和减少的现象。 1982年,首次在南极洲上空 发现臭氧减少，继之北极和 青藏高原的上空发现了类似 的臭氧空洞。 除热带外，世界各地臭氧都 在耗减。
CO2的产生和消除涉及的主要领域包括能源、交通、居住、 商业、燃料逸出性排放、农业、林业、土地利用等。
甲烷(CH4)
甲烷是大气中含量丰富的有机气体。它主要来自于地表， 可分为人为源和自然源。人为源：化石燃料有关的排放源： 天然气泄漏、石油煤矿开采及其它生产活动、城市垃圾处理 场；生态排放源：热带生物质燃烧、反刍动物、稻田等。自 然源：天然沼泽、湿地、河流湖泊、海洋、热带森林、苔原、 白蚁等。
我国西南地区旱情非常严 重,其中最关键的影响因素 ---气候
2010年3月19日至21日，一次强沙尘 暴天气过程先后影响我国21个省（区、 市），沙尘一度蔓延到黄淮、江淮、 江南北部等地，连我国台湾岛都受到 了影响。内蒙古呼和浩特、吉兰太等 地出现了强沙尘暴，北京出现扬沙、 浮尘。---气象条件是其发生的主要原 因。