二氧化碳：溫室氣體“主犯”

本刊記者 藍穎春

二氧化碳是自然界一種普遍存在氣體，對植物的光合作用必不可少，在空氣中的含量通常相對穩定的。但隨著全球工業化進程，大量溫室氣體，主要是二氧化碳的排放，導致全球氣溫升高、氣候發生變化，這已是不爭的事實。

大氣中的二氧化碳嚴重超標

空氣中二氧化碳的含量，理論上說應該基本保持恒定。這是因為長期以來大氣中的二氧化碳始終處于“邊增長、邊消耗”的動態平衡狀態。

大氣里的二氧化碳主要由含碳物質燃燒和動物的新陳代謝產生。散布在大氣中的二氧化碳有75%被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中，還有5%的二氧化碳通過植物光合作用，轉化為有機物質貯藏起來。這就是二氧化碳占空氣成分0．03%(體積分數)始終保持不變的原因。

多達四成的地面二氧化碳排放是由于火山爆發。據估計，每年火山爆發釋放約130至230萬公噸（145至255萬噸）二氧化碳到大氣中。溫泉也產生大量二氧化碳。在意大利一個有溫泉的城市，當地的二氧化碳濃度曾一夜之間上升到75%以上，足以殺死昆蟲和小動物。

人類排放的二氧化碳超過火山爆發排放量130倍以上。研究表明，隨著人類生產活動的日益加劇，排放到大氣中的二氧化碳量日益增多，現代化工業社會過多地燃燒煤炭、石油和天然氣，這些化石燃料燃燒后會產生大量的二氧化碳氣體。除此以外，人們的日常消耗也會制造出大量二氧化碳。比如，人體每人每天通過呼吸大約釋放1公斤的二氧化碳；電腦使用1年平均間接排放10．5公斤二氧化碳；冷凍食品經過清潔、加熱、包裝和冷凍的過程，都會造成二氧化碳的排放。

現代社會中，石油化工、煤化工、天然氣化工、電廠、鋼廠、汽車、電腦、冰箱、洗衣機、熱水器、鹵素燈、暖氣等比比皆是，它們排放出的二氧化碳已從2002年的236億噸將增加到2030年的380億噸，28年間將凈增150億噸，每年平均增加1．7%。

世界氣象組織發布的《2008年溫室氣體公報》指出，2008年大氣中的大多數溫室氣體濃度繼續增加，可長期留存的溫室氣體——二氧化碳、甲烷和氧化亞氮的濃度創下自工業革命以來的新記錄——2008年二氧化碳在地球大氣中的濃度為385．2ppm。在工業革命前，二氧化碳在大氣中的濃度大約為280ppm，這一濃度幾乎固定不變。

2013年根據美國夏威夷冒納羅亞天文臺測定的數值，按照每小時測量的大氣二氧化碳濃度值，日前已超過400ppm（1ppm為百萬分之一），但日均濃度尚低于這一數值。部分美國研究人員認為，北半球許多地方的日均二氧化碳濃度將于今年5月初超過400ppm這一關口。 科研人員認為，盡管大氣二氧化碳濃度超過400ppm并不是標志氣候災難的臨界點，但這是地球變暖過程中的“一個具有非常重要象征意義的事件”。

二氧化碳引起溫室效應

二氧化碳排放過多最大的危害是導致溫室效應。二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間擴散，其結果是地球表面變熱起來。

另外，二氧化碳能改變大氣的熱平衡。它能夠吸收地球的紅外輻射，引起近地面大氣溫度的增高。近地面大氣變暖會使地面蒸發增強，造成大氣中的水汽增多。大氣中的水汽增多又會使近地面大氣對地球紅外輻射的吸收進一步增強。如此相互作用，大氣中二氧化碳的增加就會改變原有的大氣熱平衡，造成全球氣候變暖。

沒有污染的天空

20世紀中，由于“溫室效應”，已造成全球平均氣溫比工業革命前增加了0．6攝氏度，而歐洲的平均氣溫更是增加了0．9攝氏度。氣候變暖對全球的環境已造成很大的影響，已使南極洲上空的臭氧空洞日益擴大、喜馬拉亞主峰上的景觀因為冰川的消融而發生改變。

海平面升高，也是二氧化碳增多造成的，近100年，海平面上升14厘米，到21世紀中葉，海平面將會上升25厘米至140厘米，海平面的上升，全球海平面不斷上升已威脅到太平洋小島上的原住民的生活。并且亞馬遜雨林將會消失，兩極海洋的冰塊也將大部分融化。所有這些變化對野生動物而言無異于滅頂之災。

聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布的第四次氣候變化評估報告預測，從現在起到2008年，全球平均氣溫將升高2到4攝氏度，有11億到32億人的飲用水可能遇到問題，2億到6億人將面臨饑餓威脅，每年沿海地區2億到7億居民可能遭受洪澇災害。由此可知，由二氧化碳為主的溫室氣體造成的“溫室效應”已成為人類生存的大敵。

保護環境控制二氧化碳排放

當溫室氣體成為危害人類生存的大敵后，如何減少溫室氣體的排放，成為了人們研究的課題。與其他污染物不同，二氧化碳的減排存在很大的技術難度。目前，主要有3種技術方向和選擇。一是采取化石能源的替代技術主要包括清潔能源替代技術、可再生能源技術、新能源技術(核能目前已經被排除在聯合履約和CD M機制之外)；二是提高能效，進而通過減少能耗實現削減二氧化碳排放；三是碳埋存及生物碳匯技術。此外，稅收等財政金融政策可以起到加速技術改造進程，優化資源配置，降低全社會減排成本的作用。

從目前情況來看，短期內，通過能源替代技術改變能源結構的作用有限。人類存在采用低碳或無碳的替代能源技術的可能性，但還有很長一段路要走。目前最可行也是最有效的技術減排措施，就是采取清潔生產等技術來提高能效。特別是煤炭的清潔利用技術在未來15年中將扮演十分重要的角色。能效技術不僅減少能源利用、減少排放、提高成本效益，還能通過技術轉移發揮更大潛力。另外，在農業方面，提高化肥利用率。在保證作物產量的前提下，實現減少化肥消耗量，對于減少化肥生成過程中的二氧化碳的排放和保護環境都具有重要的作用。

增加陸地生態系統碳吸收也有助于減輕潛在的減排壓力。造林、林地恢復、豐產林管理、采伐管理、森林防火和病蟲害控制等可增加森林固碳量，減少碳排放。據初步估計，我國實施的林業六大重點工程的固碳潛力約200億噸，持續時間約為100年。合理的農業管理措施(包括平衡施肥、合理種植、增加秸稈還田、少耕免耕等)

和減少土壤侵蝕能大大提高農業土壤固碳量。增加草地固碳量的主要措施包括合理放牧、灌溉、施肥和品種改良等。另外，中國青藏高原高寒濕地、東北濕地以及分布在幾大流域的濕地是個巨大的碳庫，納入陸地生態系統碳管理范疇具有重要的戰略意義。

我們的日常生活一直都在排放二氧化碳，如何通過有節制的生活，例如少用空調和暖氣、少開車、少坐飛機等等，以及如何通過節能減污的技術來減少工廠和企業的碳排放量，現在已成為本世紀初最重要的環保話題之一。

含碳物質燃燒是大氣中二氧化碳的重要來源