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 |
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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 |
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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 |
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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 中 |
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出,萜烷 |
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反应 |
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化石燃料 |
从海洋中 |
氧化成硫酸 |
在对流层 |
伤害植 |
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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 |
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成过程 |
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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 程 |
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工厂排放 |
由于火山 |
还原成O2 |
保护由于 |
光化学 |
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臭氧 |
物的光化学反应 |
爆发,雷 击,森林着火,氧 |
少 |
2000 |
1-3 个月 |
0.1-2 年 |
超音速飞 机而破坏的O3 层 |
过程 |
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的光离解 |
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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 |
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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 程 |
|
解率 |
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化学反应, |
对O3 浓度 |
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扩散到同温 |
的影响, |
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硝酸 |
层 |
对产生气 溶胶的影 |
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响 |
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氨 |
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。