全球气候变化与CO2减排方案的探讨

(新疆生产建设兵团环境保护科学研究所，新疆乌鲁木齐 830002)

0 引言

全球的气候变化问题已经引起世界各国的重视和关注，虽然温室气体对全球气候变化的影响机理尚不明确，但国际上普遍认为，温室气体是造成当前全球气温急剧升高最主要的影响因素［1］。温室气体包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HCFS)、全氟碳化物(PCFS)及六氟化硫(FS6)，其中 CO2是最主要的温室气体，大约占总量的60%以上［2］。因此，为减少温室效应引起的全球气候变化带来的危害，减少CO2的人为排放量起着至关重要的作用。

1 全球气候变化趋势分析

工业革命以来的一百多年中，迅速发展的科学技术和工业生产给人类的生活带来了巨大而显著的变化，人类能够更加自由的利用和支配自然。但是在人民生活水平日益提高的同时，人类也不得不为自身赖以生存的自然环境的恶化而担忧。其中由于温室气体的大量人为排放所引起的温室效应正引起人类的广泛关注。

由于CO2的人为排放，在过去的150年间已经引起全球CO2增加了30%，并正以每年1．5%的速率增加。并且大量研究数据表明温室效应已引起全球平均温度的升高，有科学家预测到2100年全球温度将升高1℃ ～3．58℃，并呈现继续恶化的趋势［3］。据1995年IPCC发表的“business as usual”报告，全球CO2浓度将达到750 ppmv，是工业革命前的两倍，并将持续不断的增加［4］。

2 温室气体的减排方案

已有研究结果表明，CO2排放量与人口(P)、经济发展(GDP)、产品耗能(E)、能源含碳量(C)和CO2汇存量(SCO2)有直接关系:

从上式可以看出，CO2的排放量增加的推动力包括人口、人均GDP、单位经济产量耗能、能源的富碳程度和CO2的碳汇量等，下面将分别从这五个方面探讨CO2节能减排方案的制定。

1)控制人口。

从人类的发展史可以看出，只有在经历了大的战争、瘟疫或灾害时，人口才会出现下降的趋势，自然状态下，即使采取计划生育等措施，减少当前世界人口仍然是一个不可能完成的任务，通过降低人口减少CO2排放量实施起来有较大困难。

2)降低人均GDP。

GDP是一个国家或地区经济发展水平的重要标志，在当前经济全球化的背景下，发展各国国内经济生产，提高自身经济地位成为社会发展的主旋律，通过降低国内经济生产来减少CO2排放量显然不会被各国所接受。

3)减少单位GDP耗能量。

单位GDP耗能量是衡量一个国家或地区产业结构分布是否合理的重要标志。减少单位GDP耗能量就是要求提高能源利用效率，发展循环经济、绿色经济，在不影响经济发展的前提下最大限度地减少生产过程中产生的CO2排放量，但以当前的科学技术水平，实现完全的循环经济、绿色经济还有待出现技术上的突破。

4)能源结构的转变。

能源结构的转变主要包括四个方面的内容:a．从富碳燃料向富氢燃料的转变，如以天然气替换煤作为主要燃料;b．对矿物燃料进行脱碳处理，该方法只有在具备了CO2收集和埋存的前提下实行，且使燃料成本很高，社会难以接受;c．使用可再生能源，如太阳能、水能、热能、风能等，虽然世界上可再生能源的使用量近年来飞速增长，但毕竟产能量有限，不足以完全替代化石燃料能源;d．使用核能，但由于核电站建设存在的潜在危险，公众对核电站的态度是核电站大规模建设最大的障碍，且核能属于储量有限的矿产资源。

5)增加碳汇量。

碳汇是指森林植物通过光合作用将大气中的二氧化碳吸收并固定在植被与土壤当中，从而减少大气中二氧化碳浓度的过程。增加碳汇量无疑需要我们减少对森林植被的破坏，大力开展植树造林、退耕还林活动。

6)其他方法。

通过上述讨论，当前切实可行的减排方法包括提高化石燃料的能源利用率、使用低碳或无碳的新兴能源作为化石燃料的替代品或进行CO2的收集和储存。虽然前两种方法均可达到减少CO2人为排放的目的，但在未来很长一段时间内，化石燃料仍将是社会发展最主要的推动力，无法从根本上解决CO2向大气中大量排放的事实。CO2地质处置是将工业点源捕集回收的CO2运输至储存场地，通过储存使其长期与大气隔离，达到减少CO2向大气中的排放量的目的。目前的主要研究为CO2地质埋存的方法有:油田、不再开采的煤层和深部咸水层等。目前国际上多个国家正开展该领域的机理和工程实践研究。且仅深部咸水层的CO2地质埋存潜力就达到2005年～2050年间全球CO2排放总量的5倍以上。

3 结语

从上面的分析可以看出，通过减少人口和人均GDP两种途径降低CO2排放量是不可行的;通过提高能源利用效率降低单位产量耗能量、使用清洁低碳能源替代化石燃料和大力植树造林增加碳汇均可一定程度上减少CO2的排放量，但无法从根本上解决CO2已经对全球气候变化带来的潜在危险;CO2地质储存是一种新兴的具有强大生命力的解决温室气体排放的有效方法。

［1］段振豪，孙 枢，张 驰，等．减少温室气体向大气层的排放—CO2地下储藏研究［J］．地质评论，2004，50(5):92-93．

［2］徐 浚，张军营，潘 霞，等．二氧化碳储存技术的研究现状［J］．煤炭转化，2005，28(3):80-86．

［3］刘延锋，李小春，白 冰．中国CO2煤层储存容量初步评价［J］．岩石力学与工程学报，2005，24(16):2952-2974．

［4］谷丽冰，李治平，侯秀林．二氧化碳地质埋存研究进展［J］．地质科技情报，2008，27(4):80-84．