煤矿环境保护知识和污染防治技术索解[续四]

四、大气污染及其防治31.大气圈、大气圈结构及大气成份受地球的引力作用而随地球旋转的大气层,称为大气圈。大气圈的厚度大约为1000～1400km。大气圈中的物质呈不均匀分布,近地面约12k m的一层大气质量占总质量的75％左右。大气圈由均质层和非均质层组成。均质层的高度约80-100km,自下而上又可分为对流层、平流层、臭氧层和中间层,其中对流层是大气圈中最下面的一层靠近地表     

关于平流层中臭氧及其损耗的科学知识和事实

１平流层及臭氧顾名思义，平流层的最大特点是大气以平流运动为主，极少有垂直方向的对流运动。这主要是因为平流层的温度结构与对流层不同，在对流层顶到距地表大约３５ｋｍ的高度内，大气温度变化非常微小，这一高度的大气温度非常低，大约在－８０°左右。自３５ｋｍ到平流层顶，气温随高度的升高而上升。平流层温度低，空气稀薄，极少水蒸气，在这一层也极少有天气过程发生。由于平流层的高度较对流层高，因此与到达地表的太阳辐射相比，平流层的太阳辐射含有更多的短波紫外辐射。一般将来自太阳的紫外辐射按照波长的大小分为三个区，波…     

气候变化使对流层顶高度增长

人为排放的臭氧和温室气体导致气候变化,近年来对流层顶高度增长约80%是由这一因素引起的.对流层顶是大气对流层和平流层的过渡层,上述估计是对决定对流层顶高度的因素第一次作定量分析后得出的.这一分析结果发表在2003年7月25日出版的“Science”上,表明对流层顶高度增长是全球气候变化的又一标志,而人为臭氧排放是一个重要因素. 自1979年以来,研究人员观察到对流层增加了几百米.为了解这一现象,来自美国国立Lawrence Livermore研究所、Lawrence Berkeley研究所、国立大气研究中心、德国大气和空间研究中心和英国伯明翰大学的科学家用复…     

臭氧层的破坏

臭氧是一种由三个氧原子组成的气体,大部份分布在大气的平流层(离地面约10至50公里)中。这臭氧层像一道屏障,把太阳发射的大部份紫外光阻挡住,只让少量紫外光传送到地面,维护着地球上生命的发生和延续。     

臭氧（O3）对动植物影响机理及对策探讨

臭氧(O_3)存在于大气中,主要是由光化学反应产生的气体。它基本上聚集于地表上空大气层的平流层内(16～30km),约占整个大气层 O_3总量的90％。O_3层有很强的吸收紫外线的能力,仅其最上部就可吸收太阳所投射紫外线能量的90％以上,从而太阳紫外线几乎全为高层大气所吸收,而不能到达地面。据最近研究表明,由于排放破坏 O_3的污染物,平流层的 O_3有逐年减少的趋势。其直接结果之一,就是地球上皮癌患者大量增加。可以说,平流层和对流层(O_3占总量10％)中的 O_3是保护人类免受紫外线危害的     

臭氧层耗损对对流层大气质量的影响和在中国的响应

平流层臭氧损耗导致透射到近地面的UV-B辐射的增加,加强了低对流层的能量来源,增强了大气氧化性和化学反应性,特别是加快O₃、颗粒物、酸性物质等二次污染物的生成和一些有机污染物的光解,加剧如光化学烟雾、酸沉降等城市和区域性的大气污染,从而改变对流层的大气组成和空气质量.在中国,UV-B的增加会对城市和区域的空气质量、酸雨污染以及青藏高原地区的环境产生重要的影响.      

概论N_2O大气浓度演变及其大气化学

N2 O在对流层中是长寿命的痕量温室气体 ;在平流层 ,它是破坏O3层主要痕量气体之一NO的生成源。本文主要综述了N2 O的大气浓度演变、大气寿命、对温室效应的贡献、大气化学等 ,着重探讨了可能存在的N2 O大气生成和消耗过程     

水汽浓度变化对温室效应影响的定量分析

为了考察大气水汽浓度变化对温室效应的影响,以全球大气温度探空数据集RATPAC-A为基础,对流层采用固定相对湿度的假设,并根据平流层水汽的历史变化趋势,进行了定量研究。结果表明,对流层绝对湿度的增加,会造成其各处向上出射长波通量的减少,并在层顶处达到最大,且对流层顶水汽含量的变化,对于向上长波通量的影响最为显著;如果地表温度升高1 K,大气水汽浓度增加所导致的对流层顶向上长波通量的减小值为2.22 W/m2,对流层水汽含量变化与地表温升之间存在着强烈的正反馈关系,有能力使二氧化碳所造成的温室效应进一步增强50%;平流层水蒸汽体积浓度每上升1×10-6,将会使对流层顶的向下长波通量增加0.31 W/m2。     

大气N_2O的稳定氮同位素质量平衡探讨

地表释放源释放的N2 O均比对流层大气N2 O贫15N ,对流层N2 O的氮同位素质量由平流层回流的富15N的N2 O来平衡 ,若全球N2 O源汇质量估算结果是平衡的 ,则地表释放源对对流层N2 O的氮同位素质量的贡献量应与平流层回流的贡献量相等。本文根据全球N2 O释放源最近的年释放量估算值 ,在考虑土壤N2 O生成过程中的氮同位素分馏效应后 ,推论出全球N2 O释放源最近的年释放量估算值能使对流层大气N2 O稳定氮同位素质量接近于平衡。     

平流层硫酸盐气溶胶辐射效应的模拟研究

平流层中的硫酸盐气溶胶在地球能量循环和全球气候变化中发挥着关键性作用.基于自主开发的矢量辐射传输模型,重点研究对流层气溶胶类型、平流层气溶胶光学厚度(AOD)、太阳天顶角(SZA)和地表反照率等对平流层硫酸盐气溶胶辐射强迫和大气加热速率等辐射效应的影响.结果表明,对流层无气溶胶时,平流层气溶胶在大气顶层(TOA)的辐射强迫为-15.80 W·m^-2,地气系统的冷却效应最大.对流层气溶胶为黑碳时,平流层气溶胶在大气底层(BOT)的辐射强迫最小,为-47.53 W·m^-2,地表冷却最大.同时,平流层硫酸盐的辐射强迫导致对流层降温,平流层升温,在模拟条件下,最大升温可达0.6 K·d^-1.此外,结果还表明,平流层硫酸盐辐射强迫对AOD、SZA和地表反照率均具有很高的敏感性.平流层气溶胶在TOA和BOT的辐射强迫随AOD的增大呈线性减小趋势,但随地表反照率的增大呈线性增大趋势.AOD和SZA的增大会强化辐射强迫的作用效果,但地表反照率的增大可能会改变辐射强迫的正负,导致平流层硫酸盐对地气系统的作用效果从冷却变为加热.     

人类的远道“护卫”

地球中的大气约有95％存在于地球表面的8～12公里范围内,人们习惯称之为对流层。在人类赖以生存的大气中,表面看来是那样的透明和洁净,而实际上大气却是一种由许多的粉尘、灰埃、微粒及某些化学成份构成。造成这种状况有天然的原因,如火山及其它地热喷发、林火、植被散发的气体,风     

大气中臭氧的变化及其环境影响

臭氧的分子由三个氧原子构成(O_3),少量地存在于上层大气中。如果把海拔以上地面大气中臭氧全部集中起来的话,它仅能形成三毫米厚的一层。绝大部分的大气臭氧(约95％)存在于平流层中,在距地表25～40公里之间。平流层中的臭氧是遮挡日光中短波长紫外线的天然滤光器,这种波长的紫外线对生物是有害的。臭氧是一种很易起反应的化学物质,它由复杂的光化学过程产生,该过程开始于氧的光解。臭氧在一系列复杂的化学反应(已证实的有200种反应)中被破坏。参加这些反应的物质有:氧、氢、氯和氮的化合物,后三种物质在反应中     

臭氧空洞恢复与气候变化有关

2001年发表在英国“自然(Nature)”杂志上的一篇文章称21世纪上半世纪大气中温室气体(GHG)浓度的变化会加快平流层中氯氟烃(CFGs)的去除.英国伯克郡气象局的Neal Butchart和Adam Scaife预言由于GHG的积累预计2050和2080年CFGs的去除水平将分别提前到2045和2070年.他们认为,由于对流层GHGs浓度增加有利于损耗臭氧的物质如CFCs从对流层向平流层下部的输送,故臭氧空洞恢复的时间将缩短.CFCs到达平流层下部后很快被光解,加快了整个CFC清除过程. 研究人员所得结果是基于使用一种全球气候模式和研究涉及时段的温室气体浓度的假设.以前…     

沙尘气溶胶的跨亚欧大陆传输对东亚地区大气环境的影响

基于全球大气环流模式CAM3.1对2002—2003年模拟的全球沙尘气溶胶分布及其变化的评估,通过去除东亚沙漠(局地源)的敏感性模拟试验来分析北非、阿拉伯和中亚地区沙漠区(外部源)的沙尘气溶胶跨亚欧大陆传输对东亚地区大气沙尘气溶胶的贡献.结果表明,受到大气沙尘气溶胶的跨亚欧大陆传输的影响,东亚以外沙尘源对青藏高原大气贡献率最大,对我国北方干旱半干旱地区大气贡献率最小,对中国南方地区和日韩及邻近的西北太平洋地区大气贡献率基本相当.东亚地区秋(冬)季大气受到东亚以外沙尘源的影响最弱(强).我国北方干旱半干旱地区近地层大气沙尘气溶胶的外源贡献率秋季最小(约5%),冬季最大(约30%).青藏高原冬季60%~80%的近地面大气沙尘气溶胶来自东亚以外的沙漠区,而在秋季则只有约20%~60%.外源对东亚大气沙尘气溶胶柱浓度和对近地面大气沙尘气溶胶的影响具有基本一致的季节特征,但对柱浓度的贡献率一般偏大10%~40%.沙尘气溶胶跨亚欧大陆传输对东亚地区的影响主要集中在2~6 km的自由对流层.随对流层高度的增加东亚各地区外源贡献率均增加.青藏高原地区以年平均对流层沙尘气溶胶外源贡献率62%~81%成为东亚地区最大的影响区域.     

环境保护科技知识讲座——第八讲 大气污染与气流

一、大气和大气污染在地球表面上包围着一层空气,称之为大气层。由于地球引力的作用使得大气密度分布随高度按指数规律减小。大气的上界严格的界限是没有的,一般是把离地面上一千一百或一千四百公里的厚度叫做大气层或大气圈。在大气圈外就是宇宙空间了。大气层结构在垂直方向可以分为下述各层:     

大气中臭氧行为研究进展

臭氧（O3）是一种重要的大气微量气体,是影响对流层——平流层大气动力、热力、辐射、化学等过程的关键成分,在气候和环境变化中扮演非常重要的角色。本文从臭氧在大气中的行为机理入手,研究影响臭氧源和汇的因子,了解臭氧含量变化机制,对当前臭氧研究热点进行概括和总结,展望未来研究重要问题。     

全球近地层臭氧时空分布特征及其来源解析

根据东亚酸沉降网（EANET）和全球温室气体数据中心（WDCGG）等观测资料,对比各地区近地面O₃的季节变化特征,在全球大气化学传输模式MOZART-4中引入在线源追踪方法,结合收支分析,确认各项作用对不同地区O₃的贡献量.研究表明,模拟结果能够再现各地区O₃的季节变化特征以及收支量：清洁背景地区（海洋站居多）近地面O₃各项收支量较小,体积分数在-3×10^-9-3×10^-9/d之间,且净的化学作用大多处于损耗O₃的状态;大多数陆地测站净的光化学作用为产生O₃（约33.8×10^-9/d）.近地面O₃的源主要来自对流层内部,平流层的贡献较小（约10×10^-9）.对于极地及清洁背景地区,平流层的贡献是O₃季节变化的重要原因.平流层的贡献呈现明显的季节变化,即冬季最大（约20.7×10^-9）,夏季最低（约2×10^-9）.     

高空偏北风背景下北京地区高污染形成的环境气象机制研究

在北京地区,有一类高污染产生在850 h Pa以上为偏北风的背景下.利用气象观测资料、NCEP再分析资料和地面PM2.5浓度监测结果分析了环境气象条件在这类污染过程形成中的作用.结果表明,在污染物浓度逐渐升高的过程中,环境大气并不总是处在层结稳定状态,有利于污染物累积的气象条件来自垂直运动和散度在垂直方向上的"分层"结构.从地面到对流层中层,垂直速度呈上升-下沉-上升的分布,而且散度呈辐合-辐散-辐合的结构.近地层的辐合导致周边的污染物向本地汇集,上升运动则将它们送向空中.但是,叠置在其上空的、长时间维持的下沉气流层却阻止了污染物继续向上运动,从而导致近地面层的污染浓度不断升高.垂直运动出现"分层"是由于高空偏北风并没有侵入到边界层内,近地层仍然维持偏南风或小风,冷空气太弱或者没有冷空气活动是高空偏北风不能到达近地层的主要原因.而下沉气流层的形成则与其上空的空气辐合有关,该辐合层源自偏北气流中的风速脉动.因此,环境大气动力作用是高空偏北气流型空气污染过程形成的关键机制.关注对流层中下层温度24 h变化、垂直速度和散度的垂直分布将有助于提高此类高污染过程的诊断分析和预报能力.     

大气化学仪器测量进展

从平流层和对流层的大气化学过程入手，分析了研究各个反应所采用的测量手段；从当前大气化学的发展要求提出了理论研究和模式建立中对仪器测量手段的要求。并且从测量坪台这一角度分析了目前在大气化学领域使用的主要测量仪器和手段。     

上层大气温度变化趋势

随着大气层中温室气体浓度的升高,大气温度正在逐渐变暖。测定大气温度的变化是从1900年开始的,第一个测定站建立在 Smithsonian 研究所。以后全世界相继建立了地面测定站与高空大气温度测定站。近30年来先后对地球上面850～300毫巴的对流层、300～100毫巴的对流顶层与100～50毫巴的低平流层的大气温度作了系列的测定。全世界在1958～1987年间,在850～300毫巴高度的所有测定站的95%所测得的大气温度平均每10年上升为0.09℃,在100～50毫巴的平流底部在1973～