第二讲 控制大气化学成分的关键过程VIP专享VIP免费

2009-12-241控制大气化学成分的关键过程第二讲第二讲内容提要•综述•关键过程排放–源排放–输送过程–化学反应–清除过程�大气化学是大气科学的一个重要分支，它研究地球大气的组2.1.1综述综述输送过程化学过程成及其变化，以及引起这些变化的物理化学过程源排放清除过程大气化学成分的循环过程排放均相非均相化学过程输送、扩散沉降内容提要•综述•关键过程排放–源排放–输送过程–化学反应–清除过程2.22.2源源排放排放•概念–源：一种大气化学成分进入大气系统或者在大气中由其它成分经化学过程转化而来的–汇：某种大气化学成分彻底从大气系统中消失（到达地面、逃逸到外部空间、化学转化为其它成分）•分类–受人类活动影响•自然源•人为源（人为活动引起的）–空间位置•地表源•非地表源–生物圈对大气圈的影响•生物源（生态系统中的生物过程产生并排放的大气化学成分）•非生物源2009-12-2422.2.1自然源（naturalsources）和人为源（anthropogenicsources）•IPCC–政府间气候变化小组（IntergovernmentalPanelonClimateChange）–是联合国评估气候变化科学知识、向公众和世界决策者进行宣传的全球机构–IPCC自建立以来已发表了一系列的评估报告(1990、1995、2001、2007)，包括一些大(1990、1995、2001、2007)，包括些大气化学成分的排放•人为源–燃料燃烧–工业排放–固体废弃物的焚烧–农业活动排放–生物质•自然源–自然尘–森林草原火灾–火山活动–森林排放–海浪飞沫–海洋浮游植物，海洋表层2.2.2生物源（biogenicsouces）•生物圈和大气圈的相互作用是十分重要的科学问题–生态系统控制大气成分能力的定量研究是当今大气化学最重要的研究领域•生物源对影响和控制大气成分有重要作用–地球大气的演化–大气许多成分浓度比海气热力平衡条件下高几个量级–同位素实验资料•对元素循环过程有重要调控作用生物源的特点1生物源产生大气成分的过程，本质上都是由生物参加并伴着能量转化的一系列氧化－还原过程e.g.光合作用产有机物过程硝酸盐还原过程（反硝化）222][OHCHOhvCOOH+→++5[]44572HCHONOHCOHON−+++→++硫酸盐还原过程产氢过程产甲烷过程32225[]44572HCHONOHCOHON+++→++ONOHCOHNOHCHO22233222][2++→+++−SHOHCOHSOHCHO22224222][2++→+++−2222][HCOOHHCHO+→+42224224][2CHOHCOHCHCOHCHO+→++→2生物源的作用受到许多因素的限制–初始反应物的浓度–微量矿物元素–大气成分的浓度本身及其变化e.g.稻田甲烷排放、植被VOC排放稻田甲烷排放、植被排放3对元素同位素的选择性e.g.生物过程产生的甲烷C14含量远高于矿物燃烧产生的甲烷判定生态系统重要性的条件•覆盖较大的地理区域•有很高的初级生产率•有很快的化学元素循环率•具有缺氧条件的地点具有缺氧条件的地点•局地种群数量有较快的变化•其生物过程能触发不可逆过程•对人类生存具有重要意义•具有独特的性质•过程未被很好的研究2009-12-243对全球大气有重要作用的地表生物源(1)苔原及其它极地生态系统•苔原和极地森林占陆地14%，大部分位于北半球。光合作用总产量占陆地的10%，•是甲烷（CH4）、还原态硫化物、反硝化过程产物等还原气体的源地。•经济价值较低和人烟稀少，研究较少、其影响还知之甚少（2）中纬度森林•指中纬度的针叶林和针阔混交林–太平洋两岸–北美西部–西伯利亚–美国加州–中国北部•是大气氨气（NH3），一氧化碳（CO）和非甲烷烃类化合物（NMHC）的源，有些森林可能是二氧化碳（CO2）的汇•排放研究不多(3)热带森林和热带草原•分布地域广（南美北部、亚洲南部、大洋洲北部），植物生长快，产量高，物质循环周期短，存在许多无氧环境，许多大气重要成分的源•热带森林–全球生物量的60％–它是大气CH4、CO、N2O、NMHC、挥发性含硫气体的重要源–还是CO2、硫化物及气溶胶粒子的重要汇2–全球变化最快的区域（每年2％砍伐，下垫面变化、燃烧排放）–研究困难•热带草原–生长快、周期短–CO2、CH4、CO来源(4)海滨沼泽，港湾和大陆架环境•生物产量高•物理变化和化学变化活跃•淡水冲刷潮汐力和风力引起较强的输运力•可能是CH4、N2O和还原性硫化物的重要来源•它...