二氧化碳：溫室氣體“主犯”

本刊記者 藍(lán)穎春

二氧化碳是自然界一種普遍存在氣體，對(duì)植物的光合作用必不可少，在空氣中的含量通常相對(duì)穩(wěn)定的。但隨著全球工業(yè)化進(jìn)程，大量溫室氣體，主要是二氧化碳的排放，導(dǎo)致全球氣溫升高、氣候發(fā)生變化，這已是不爭(zhēng)的事實(shí)。

大氣中的二氧化碳嚴(yán)重超標(biāo)

空氣中二氧化碳的含量，理論上說(shuō)應(yīng)該基本保持恒定。這是因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)大氣中的二氧化碳始終處于“邊增長(zhǎng)、邊消耗”的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

大氣里的二氧化碳主要由含碳物質(zhì)燃燒和動(dòng)物的新陳代謝產(chǎn)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(guò)植物光合作用，轉(zhuǎn)化為有機(jī)物質(zhì)貯藏起來(lái)。這就是二氧化碳占空氣成分0．03%(體積分?jǐn)?shù))始終保持不變的原因。

多達(dá)四成的地面二氧化碳排放是由于火山爆發(fā)。據(jù)估計(jì)，每年火山爆發(fā)釋放約130至230萬(wàn)公噸（145至255萬(wàn)噸）二氧化碳到大氣中。溫泉也產(chǎn)生大量二氧化碳。在意大利一個(gè)有溫泉的城市，當(dāng)?shù)氐亩趸紳舛仍灰怪g上升到75%以上，足以殺死昆蟲和小動(dòng)物。

人類排放的二氧化碳超過(guò)火山爆發(fā)排放量130倍以上。研究表明，隨著人類生產(chǎn)活動(dòng)的日益加劇，排放到大氣中的二氧化碳量日益增多，現(xiàn)代化工業(yè)社會(huì)過(guò)多地燃燒煤炭、石油和天然氣，這些化石燃料燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w。除此以外，人們的日常消耗也會(huì)制造出大量二氧化碳。比如，人體每人每天通過(guò)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(jīng)過(guò)清潔、加熱、包裝和冷凍的過(guò)程，都會(huì)造成二氧化碳的排放。

現(xiàn)代社會(huì)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(jī)、熱水器、鹵素?zé)簟⑴瘹獾缺缺冉允牵鼈兣欧懦龅亩趸家褟?002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(fā)布的《2008年溫室氣體公報(bào)》指出，2008年大氣中的大多數(shù)溫室氣體濃度繼續(xù)增加，可長(zhǎng)期留存的溫室氣體——二氧化碳、甲烷和氧化亞氮的濃度創(chuàng)下自工業(yè)革命以來(lái)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(yè)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(jù)美國(guó)夏威夷冒納羅亞天文臺(tái)測(cè)定的數(shù)值，按照每小時(shí)測(cè)量的大氣二氧化碳濃度值，日前已超過(guò)400ppm（1ppm為百萬(wàn)分之一），但日均濃度尚低于這一數(shù)值。部分美國(guó)研究人員認(rèn)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(guò)400ppm這一關(guān)口。 科研人員認(rèn)為，盡管大氣二氧化碳濃度超過(guò)400ppm并不是標(biāo)志氣候?yàn)?zāi)難的臨界點(diǎn)，但這是地球變暖過(guò)程中的“一個(gè)具有非常重要象征意義的事件”。

二氧化碳引起溫室效應(yīng)

二氧化碳排放過(guò)多最大的危害是導(dǎo)致溫室效應(yīng)。二氧化碳?xì)怏w具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結(jié)果是形成一種無(wú)形的玻璃罩，使太陽(yáng)輻射到地球上的熱量無(wú)法向外層空間擴(kuò)散，其結(jié)果是地球表面變熱起來(lái)。

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(huì)使地面蒸發(fā)增強(qiáng)，造成大氣中的水汽增多。大氣中的水汽增多又會(huì)使近地面大氣對(duì)地球紅外輻射的吸收進(jìn)一步增強(qiáng)。如此相互作用，大氣中二氧化碳的增加就會(huì)改變?cè)械拇髿鉄崞胶猓斐扇驓夂蜃兣?/p>

沒(méi)有污染的天空

20世紀(jì)中，由于“溫室效應(yīng)”，已造成全球平均氣溫比工業(yè)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(duì)全球的環(huán)境已造成很大的影響，已使南極洲上空的臭氧空洞日益擴(kuò)大、喜馬拉亞主峰上的景觀因?yàn)楸ǖ南诙l(fā)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(jì)中葉，海平面將會(huì)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(huì)消失，兩極海洋的冰塊也將大部分融化。所有這些變化對(duì)野生動(dòng)物而言無(wú)異于滅頂之災(zāi)。

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）發(fā)布的第四次氣候變化評(píng)估報(bào)告預(yù)測(cè)，從現(xiàn)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(wèn)題，2億到6億人將面臨饑餓威脅，每年沿海地區(qū)2億到7億居民可能遭受洪澇災(zāi)害。由此可知，由二氧化碳為主的溫室氣體造成的“溫室效應(yīng)”已成為人類生存的大敵。

保護(hù)環(huán)境控制二氧化碳排放

當(dāng)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(shù)難度。目前，主要有3種技術(shù)方向和選擇。一是采取化石能源的替代技術(shù)主要包括清潔能源替代技術(shù)、可再生能源技術(shù)、新能源技術(shù)(核能目前已經(jīng)被排除在聯(lián)合履約和CD M機(jī)制之外)；二是提高能效，進(jìn)而通過(guò)減少能耗實(shí)現(xiàn)削減二氧化碳排放；三是碳埋存及生物碳匯技術(shù)。此外，稅收等財(cái)政金融政策可以起到加速技術(shù)改造進(jìn)程，優(yōu)化資源配置，降低全社會(huì)減排成本的作用。

從目前情況來(lái)看，短期內(nèi)，通過(guò)能源替代技術(shù)改變能源結(jié)構(gòu)的作用有限。人類存在采用低碳或無(wú)碳的替代能源技術(shù)的可能性，但還有很長(zhǎng)一段路要走。目前最可行也是最有效的技術(shù)減排措施，就是采取清潔生產(chǎn)等技術(shù)來(lái)提高能效。特別是煤炭的清潔利用技術(shù)在未來(lái)15年中將扮演十分重要的角色。能效技術(shù)不僅減少能源利用、減少排放、提高成本效益，還能通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)移發(fā)揮更大潛力。另外，在農(nóng)業(yè)方面，提高化肥利用率。在保證作物產(chǎn)量的前提下，實(shí)現(xiàn)減少化肥消耗量，對(duì)于減少化肥生成過(guò)程中的二氧化碳的排放和保護(hù)環(huán)境都具有重要的作用。

增加陸地生態(tài)系統(tǒng)碳吸收也有助于減輕潛在的減排壓力。造林、林地恢復(fù)、豐產(chǎn)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(jù)初步估計(jì)，我國(guó)實(shí)施的林業(yè)六大重點(diǎn)工程的固碳潛力約200億噸，持續(xù)時(shí)間約為100年。合理的農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)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(guó)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(gè)巨大的碳庫(kù)，納入陸地生態(tài)系統(tǒng)碳管理范疇具有重要的戰(zhàn)略意義。

我們的日常生活一直都在排放二氧化碳，如何通過(guò)有節(jié)制的生活，例如少用空調(diào)和暖氣、少開車、少坐飛機(jī)等等，以及如何通過(guò)節(jié)能減污的技術(shù)來(lái)減少工廠和企業(yè)的碳排放量，現(xiàn)在已成為本世紀(jì)初最重要的環(huán)保話題之一。

含碳物質(zhì)燃燒是大氣中二氧化碳的重要來(lái)源