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二氧化碳与温室效应 摘 要 通过气候变暖及生态系统变化的事例简述了温室效应的危害及其起源,并从生物技术、能源革新、大气污染控 制技术几个方面评述了近年来涌现出的二氧化碳控制技术的优缺点和发展前景。 关键词 　 温室效应　二氧化碳　 引言 人类面临的环境问题很多,也很复杂。最近20多年来,臭氧层的损耗、温室效应加剧和全球性气候变化,酸雨等全球性环境问题日趋严重。使人类环境与经济可持续发展面临严峻的挑战。许多科学家担心,人类在改造地球的活动中影响最为深远的是地球的升温,因为它会使其他变化发展为突变。因此,温室效应的加剧是近年来引起国际争论的又一全球性环境污染热 门课题。李远哲教授1998年5月指出:随着人类社会对能源消耗的增加,我们过度依赖地球上千万年累积的石油 ，天然气等矿物燃料,燃烧结果产生二氧化碳、二氧化硫带来了温室效应、酸雨等全球性环境问题。世界自然基金组织公布了1999年度全球环境指数报告中指出:从1970年到1995年,全球环境指数约下降了30%,这意味着在短短的25年间,人类拥有的自然资源骤减了三成,消耗能源数量相当于过去一个世纪的总和。人类燃烧煤炭、石油、天然气和砍伐下来的树木,产生的大量可以蓄热的气体二氧化碳和甲烷进入大气层后引起地球升温,使碳循环失去平衡,改变了地球生物圈的能量转换形式。一批科学家在联合国组织召开的一次国际会议上预言说,如果人类继续按现在的速度排放二氧化碳,在21世纪的某一天,地球温度将升高约2-5℃ 温室效应与温度效应的加剧燃料的燃烧会产生ＣＯ2和Ｈ2Ｏ,产生的ＣＯ2可溶解在雨水、江河、湖泊和海洋里,也可以被植物吸收进行光合作用等。产生和消耗的ＣＯ2量之间达到平衡,使大气层中ＣＯ2浓度保持一定的范围内。地球大气层中的ＣＯ2和水蒸气等允许部分太阳辐射(短波辐射)透过并达到地面,使地球表面温度升高。同时,由于ＣＯ2和Ｈ2Ｏ分子可以产生分子偶极矩改变的振动,故能吸收太阳和地球表面发出波长在2000纳米以上的长波辐射,仅让很少的一部分热辐射散失到宇宙空间。由于大气吸收的辐射热量多于散失的,最终导致地球和外层空间保持某种热量平衡,使地球维持相对稳定的气温,这种现象称为温室效应。温室效应是地球上生命赖以生存的必要条件。大气中温室效应气体ＣＯ2所引起的温室效应早已存在。如果不存在温室效应,据科学家计算,地球表面的温度大约在-18℃左右,而地球表面的实际年平均温度为15℃。自工业革命以来,大气中温室气体量增加,温室效应已增强。现在全球每年排入大气中的温室气体ＣＯ2总量估计为100-200亿吨,几乎全部来自矿物燃的燃烧,天然来源和ＣＯ的光化学氧化产生的ＣＯ2所占比例很少。大气中ＣＯ2浓度不断上升。1896年约为296ｐｐｍ,1960年约为320ｐｐｍ,据估计到2000年将增加到370ｐｐｍ。由于ＣＯ2温室效应增强,已经产生全球气候变暖的趋势。由联合国一些机构资助的政府间气候变化研究组织(ＩＰＣＣ)指出,如果矿物燃料的使用继续稳定增加,那么,到2050年全球年平均温度将达到16-19℃,超过以往的变暖速度而加速全球的变暖。当前人们议论的“温室效应”,实际上是温室效应的增强后引起地球升温的环境问题。　　 温室效应气体温室效应是由于温室气体急剧增加而引起的。温室效应气体主要有ＣＯ2、ＣＨ4、ＣＯ、ＣＦＣ(氟里昂)和Ｏ3(臭氧)等气体，大气中的温室效应气体在大气中的浓度(ｐｐｂｖ)每年平均增长率(%)二氧化碳(ＣＯ2)3440000.4甲烷(ＣＨ4)16501.0一氧化二氮(Ｎ2Ｏ)3040.25三氯乙烷(ＣＨＣｌ3)3040.25臭氧(Ｏ3)不定ＣＦＣ110.235.0ＣＦＣ120.45.0四氯化碳(ＣＣｌ)0.1251.0一氧化碳(ＣＯ)不定0.2　　具有温室效应的气体吸收地球红外辐射线的谱带范围为7000-18000ｎｍ,二氧化碳吸收辐射线的范围为12500-17000ｎｍ,透射到大气中的红外辐射约70-90%都是7000-13000ｎｍ范围内,所以二氧化碳对吸收红外辐射起了主要作用。其它具有温室效应的痕量气体也可吸收部分红外辐射。所以,地球今后的气候取决于大气中的二氧化碳浓度以及其它痕量气体浓度增加的程度。2.1　二氧化碳大气中的二氧化碳在所有生物中都起着重要作用。动物和人类呼出二氧化碳,而植物却吸收二氧化碳,生物可以把碳转化成它们需要的碳水化合物。在过去年代中,大气中的二氧化碳浓度有了很大的变化。1750年时,全球大气中的二氧化碳浓度为280ｐｐｍ。自1958年以来,在美国夏威夷的昌纳罗亚气象站连续监测了大气中的二氧化碳浓度变化。结果表明:1950-1984年,大气中的二氧化碳浓度增加了23%,这主要是燃烧矿物燃料所致,大量的森林破坏也是造成二氧化碳上升的原因之一。1985年在奥地利的韦拉契召开