表 5.3 地球大气圈重要污染物和一些痕量气体的特征

(转引自 Ebbe Almquist,1974)

成 分

污染源

估计排放量(106ta)

大气中停留时间

主要的沉降和去除反应

应解决的问题

人为释放

天然释放

人为的

天然的

对流层

同温层

地球

区域的

二氧化碳

燃烧

生 物 腐烂,从海洋放出

4-5 × 103

(以C 计)

2-3 × 104

(以C 计)

4 年

2 年

生物吸收, 光合作用, 海洋吸收

累积在对流层, 气候变化与

此有关

沉降反应

汽车排出物燃烧

甲烷反应森 林 着

可能氧化为CO2

累 积 与否?消失

一氧化碳

火,从海

洋 中 放

250

> 103

0.1-3 年

未知,大

量沉降

在同温层

出,萜烷

反应

化石燃料

从海洋中

氧化成硫酸

在对流层

伤害植

二氧化硫

的燃烧

放出( 硫酸盐),火

山爆发

80

(以S 计)

50

(以S 计)

-4 天

盐、硫酸

和同温层上空形成

微粒

物, 危害人类

健康,

微粒形

成过程

硫化氢

化 学 过程,污水

处理

有机物的腐烂,火

山爆发

3

(以S 计)

100

(以S 计)

-2 天

氧化成SO2 通过下雨清

洗掉

氧化成SO2 过

工厂排放

由于火山

还原成O2

保护由于

光化学

臭氧

物的光化学反应

爆发,雷

击,森林着火,氧

2000

1-3 个月

0.1-2

超音速飞

机而破坏的O3 层

过程

的光离解

水蒸汽

燃烧

蒸发

104

5 × 103

10 天

2 年

交界层,具有冷阱作用

影响O3 和同温层辐

射平衡

氧化成硝酸

对O3 浓度

损害植

一氧化氮二氧化氮一氧化二氮

燃烧

土壤生物作用

30

(以N 计)-

150

(以N 计) 400

(以N 计)

5 天

1 ─ 4 天

盐同温层的光离解,土壤的生物作用

影响, 对PAN 和微粒形成影响,同温

层的光离

物 ( 达ppm 浓度 ) 光化学过

解率

化学反应,

对O3 浓度

扩散到同温

的影响,

硝酸

对产生气

溶胶的影

废料处理

生物腐烂

4

6 × 103

2-5 天

与 SO2 反应

形成

(NH4)2S

土壤吸收 CO 能力的大小取决于土壤的类型,不同类型的土壤吸收率差别很大。根据实验资料推测,全球地表土壤的 CO 吸收量为 450×106 吨/年,约占全球 CO 总量的 10%。

应该指出的是,对流层中 CO 的浓度变化深受海陆分布与人类活动的影响,北半球中纬度地区 CO 浓度最高,并且浓度随高度增加而减少,随纬度增加而减少;南半球大气 CO 的浓度较低,并且随高度和纬度的变化都很小。这种空间分布特征,可能是由于 CO 的人为源主要集中于北半球中纬度大陆上, 加上该地带高浓度甲烷转化产生较多的 CO,因此北半球中纬度地区 CO 浓度最高。而南半球 CO 主要来自自然源,所以浓度较低,分布比较均匀。

就全球大气 CO 而言,尽管人为活动排放的 CO 量逐年增加,但全球平均浓度却没有什么变化,这可能由于 CO 寿命较短最终转化为 CO2,不可能在大气中累积之故。

不过城市大气中 CO 含量相当高,一般为 0.0005%—0.005%,主要是由于城市汽车的尾气中含有大量 CO 所造成的(表 5.4)。大气中 CO 浓度与交通量有直接关系(图 5.5)。

另外,关于大气中 CO 的归宿问题还存在着争论。有人认为大气中的 O2、O3、NO2、OH.、HO2.、RO.等可将 CO 氧化成 CO2,但由于这些物质浓度低,反应速率慢,不可能对 CO 的清除产生重大影响;而 CO 又不易溶于水,在大气中被雨水清除的可能性也很小;再加之人为源对全球大气 CO 本底值影响不大的事实,这就充分说明大气中的 CO 存在巨大的消耗途径。因此有人认为土壤吸收是大气中 CO 消除的主要原因,而且土壤吸收 CO 主要是靠土壤中的微生物来实现的,它们将 CO 转化为 CO2。

也有人认为对流层大气中 CO 也会有一小部分被输送到平流层中,并发生反应,即

CO+2OH.→CO2+H2O

上述争论问题还有待进一步深入研究。