改善全球变暖新型方法研究

陈思思

摘要：自从1992年联合国政府间谈判委员会就气候变化问题达成《联合国气候变化框架公约》并于1994年正式生效后，国际社会开始在气候变化问题上进行合作，以应对气候变化给人类经济和社会带来不良影响。时至今日，全球变暖已成为当今世界最严峻的环境危机之一。人类正以空前的速度向大气排放CO2、CH4等温室气体，它们迅速的增量让我们不得不采取各种措施来挽回局面，呼吁保护环境、提倡低碳生活等等。但事实表明这些方法并不能阻止温室气体的大幅增长，我们要寻求的应该是能够治根治本的措施以使得温室气体的排放量彻底地得到控制。

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

引言：随着城市人工热源逐渐增多，污染严重，建筑物和公路储存热量的能力增强，城市的气温明显高于郊区，形成“城市热岛效应”。据报道，英国气象局下属的一个气候预测中心分析显示，如果大气中CO2含量增加一倍，城市热岛效应的强度会增加两倍。英国气候属海洋性气候，向来气候凉爽，而全球变暖正在改变这种状况，给公众健康带来诸多不利影响。[1]本文基于全球变暖趋势日趋严峻，从本质探讨从自然资源出发的改善措施。

1 认识森林生态系统的碳汇能力

据科学与发展网2006年12月1日报道：原始森林（指年龄超过100年的森林，在非洲和亚热带发展中国家分布广泛。）贮存的碳远远超乎人们想象，成熟森林的土壤具有强大的碳汇能力。这让保护它们成为了碳贸易等应对全球变暖的措施中更优先的项目。[2]发表在2006年的一期《科学》杂志上的研究表明，中国南部一片400年的森林从大气中持续吸收碳的速度超乎人们想象。科学家们测量了自1979年至2003年收集的土壤的碳含量，发现土壤表层0~20厘米的有机碳浓度在那段时间里从1.4%上升到了2.35%，每平方公里每年新增CO2为0.61吨。[3]这项研究成果给中国的天然林保护提供了强有力的佐证，更打破了成熟森林只能实现“碳平衡”的传统观点。

另有资料显示，CO2和生物圈有着十分密切的关系。生物圈特别是植物圈，是CO2的一个重要的汇，生物圈中的碳含量为大气中碳含量的3~6倍，植物生态系统通过光合作用可以吸收大气中的CO2，形成有机物并在植物中固定。[4]

这就表明，碳排放的主动权不仅仅只是掌握在人类手中，我们应该意识到强大的森林生态系统在这方面能发挥的巨大功效。如果将一片森林和与之镶嵌的A国视作一个生态系统，那么无疑，这个国家无论是工矿型国家还是发展中国家，它的原始环境都远比离森林更远的B国更加好。对于一个更加微小的生态系统而言，如一位少女来到了一片辽阔的草原上，贪婪地呼吸着大地赐予的新鲜空气，对于这片草原和这位少女而言，CO2和O2就在做一个小小的交换，即少女呼出的CO2给草原，而草原也无偿为她提供新鲜的O2，这本身就是一个没有代价的小型交易。然而，如果把这个过程扩大相当可观的倍数，将B国产生的CO2“打包”带走到森林处，释放，然后把森林里的相应量的O2“打包”带回B国。这样尝试着循环几次，森林就会吸收更多的CO2，释放更多的O2。这无疑于为B国再生了新鲜空气，同时又极大地缓解了该国气候变暖的趋势，对整个土地上的生物而言这都是相当有益的。只要掌握好这个量度，在保证稳妥的情况下，把握量变引起质变之前的一个相对“稳定区域”，这就具有可实施性。

人类总不能看着我们赖以生存的家园继续千疮百孔而不采取新的积极的措施，尝试更加科学的方法吧。显然，积极争取将比坐山吃空更有效益！

2从外源引入CO2

现实就有这么一例。在素有“欧洲大门”之称的荷兰，一些农民就利用植物从空气中吸收CO2这一为人熟知的常识，上演了真实而不可思议的“变废为宝”的剧幕。当地的一些农民利用工业排放的大量CO2促进蔬菜大棚里的作物生长。从20世纪90年代起，荷兰的两名工程师汉斯•梯梅杰和雅可布•林贝克就想出了这个主意。他们找到了位于鹿特丹西郊的一个炼油厂，利用该厂附近的一条85公里长的废弃输油管将CO2输送到南部的蔬菜农场。当他们终于得到了荷兰建筑公司和德国林德公司在荷兰分公司一亿欧元的支持和赞助后，这个名为Ocap的项目于2005年9月正式投入使用。离炼油厂20公里远的一些农户的蔬菜大棚已经用上了工业CO2，目前该项目用户已有500多家，预计将达到1400多家。每年工厂可提供170000吨CO2，等于为农户蔬菜大棚节约9500万立方米天然气。这不仅使得炼油公司的CO2排放不再成为负担，而当地农民也不必再在大棚里生炉子制造CO2，此项目实施以来，蔬菜长得更好更快，农民又可节约25％的开支。德国汉诺威大学的农业教授哈特姆特•施杜策说，植物吸收空气中的CO2是很平常的道理，但蔬菜大棚通过使用工业化CO2可使植物的吸碳量超过平常值的二至三倍，而这些量对人体没有危害，植物却可因此增产40%。[5]

与向蔬菜大棚里通入CO2相比，向森林输入适量CO2，就好比人工呼吸一样，旨在有节律地刺激对方吸入养分，这种刺激反而会对退化的森林生态系统的恢复起到一定程度的促进作用。

森林生态系统一方面通过光合作用吸收CO2,另一方面又通过不同时间尺度的呼吸等扰动作用将CO2返回大气，从而形成大气—植被—土壤的陆地生态系统碳循环。显然生态系统的生物地球化学过程可引起CO2通量的年际变化，以此为切入点，可研究森林生态系统的碳汇能力及其变化，以作为CO2与O2交换的理论依据。

3调节非生物因子的含量

由于生态系统具有一定的稳定性，其内部具有自动调节(或自我恢复)的能力。因此生态系统的物质循环、能量流动和信息传递皆处于稳定和通畅的状态。例如，当气候干旱时，森林中的动植物种类和数量一般不会有太大的变化，这说明森林生态系统具有抵抗气候变化、保持自身相对稳定的能力。

生态系统之所以能维持自身稳定，是由许多因素共同作用而成的，其中，生态系统中的非生物因子是决定一个地区能够发展成为某一生态系统类型的关键要素。每种动植物都必须适应它所生活的那个地区的非生物因子，并在它所生活的那个地区的结构内获得它的需要。否则，它就不能在该地区生存下来。而非生物因子的不同组合对生态系统的结构都有一定影响。

当一个森林生态系统的CO2含量逐渐增多时，即非生物因子的状态发生了变化。此时，假设其他条件基本不变或变化不大，则这个非生物因子则成为了限制因子。正如一个木桶的盛水高度取决于组成它的木板中最矮的那块木板一样，一个生态系统的总的结构很可能是由单个或多个非生物因子所决定——限制因子。尽管对于地球上大部分地区来说，降雨量是划分陆地生态类型的限制因子。但此时我们假设一个森林生态系统的水分分布均匀而合理，而此时 CO2和O2作为限制因子，并以此为基点设计方案使得此森林生态系统能保持平衡。

4解决技术难题

下面仅以CO2为例，研究森林生态系统的储碳能力及其操作方法的可实施性，分析这各种存在的问题，以此来展示减缓温室气体排放的可尝试性。

首先，收集气体是个技术功夫。这个过程得通过物理方法或者化学药物来实施。旨在强调“收集”而非“生产”，这就意味着完全可以废物利用，将已出现的多余的CO2进行集中处理。据美国能源情报署（EIA）于2002年所作的制造业能源消费调查，来自炼油厂的GHG排放总量约为2.78亿吨CO2当量（CO2e）。其中超过一半来自于炼油厂石油基燃料，主要是炼厂燃料气和石油焦的燃烧，其余的CO2排放来自于使用天然气和发电。这就说明CO2取样广泛且方便。而森林产生的氧气可尝试用向上排空法收集。

其次，打包作为交换的量要取用有度。如果量太少，那么相对来说成本就会较高；如果量太多，又势必会打破大自然的规律。比如说如果某个小型森林（如10公顷），它排出的CO2与释放的O2刚好能够持平，输入大致等于输出，运作正常。此时人类带来大量的CO2并带走大量O2，就无异于超负荷的让植物工作，且剥夺了森林里其他的动物的生存权利，这样造成的破坏是难以弥补的。因此，人们应该根据森林生长的客观规律经过科学严谨的计算来把握好这个量度。

最后，运输方式要择重选择。空气的难以携带给运输造成了许多不便。既然天然气能通过管道运输，惰性的空气则更加符合管道运输的条件。起初通过空运或火车运输进行密闭装备，如果一定时期以来证实此法可行，便可着手通过小型的管道进行运输了。

此外，在试验阶段一定要做大量的模拟分析，计算出植物释放多少CO2适宜与相应量的氧气进行交换，以及记录好该生态系统随着温度、阳光和降水量等变化而发生怎样的变化。

结束语：综上所述,要解决温室气体带来的全球变暖效应，除了倡导环保、植树造林外，最根本的还是应该采取全新的科学环保的措施进行一系列尝试，这就好比人类要开发新能源一样，石油和煤炭的可枯竭性注定它即将成为过去，风能和太阳能的全新时代即将到来，新的科学的环保的先进的方法终将替代曾经为人类做过贡献“前辈们”，进行下一个时代的演替和循环，如此，人类才可以长存下去，生生不息。

参考文献

[1]全球变暖 城市更热.中华人民共和国科学技术部.2004-06-22.

[2] 原始森林是关键的“碳汇”. Hawk Jia. Science 314, 5804, (2006)

[3]把二氧化碳带回家.冯永锋.2007-01-05.

[4]二氧化碳和生物圈的关系，程振华，王玮，环境科学研究，1990

[5]让蔬菜吃掉工业排放的二氧化碳.科技日报.2006-07-13