二氧化碳：温室气体“主犯”

本刊记者 蓝颖春

二氧化碳是自然界一种普遍存在气体，对植物的光合作用必不可少，在空气中的含量通常相对稳定的。但随着全球工业化进程，大量温室气体，主要是二氧化碳的排放，导致全球气温升高、气候发生变化，这已是不争的事实。

大气中的二氧化碳严重超标

空气中二氧化碳的含量，理论上说应该基本保持恒定。这是因为长期以来大气中的二氧化碳始终处于“边增长、边消耗”的动态平衡状态。

大气里的二氧化碳主要由含碳物质燃烧和动物的新陈代谢产生。散布在大气中的二氧化碳有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，还有5%的二氧化碳通过植物光合作用，转化为有机物质贮藏起来。这就是二氧化碳占空气成分0．03%(体积分数)始终保持不变的原因。

多达四成的地面二氧化碳排放是由于火山爆发。据估计，每年火山爆发释放约130至230万公吨（145至255万吨）二氧化碳到大气中。温泉也产生大量二氧化碳。在意大利一个有温泉的城市，当地的二氧化碳浓度曾一夜之间上升到75%以上，足以杀死昆虫和小动物。

人类排放的二氧化碳超过火山爆发排放量130倍以上。研究表明，随着人类生产活动的日益加剧，排放到大气中的二氧化碳量日益增多，现代化工业社会过多地燃烧煤炭、石油和天然气，这些化石燃料燃烧后会产生大量的二氧化碳气体。除此以外，人们的日常消耗也会制造出大量二氧化碳。比如，人体每人每天通过呼吸大约释放1公斤的二氧化碳；电脑使用1年平均间接排放10．5公斤二氧化碳；冷冻食品经过清洁、加热、包装和冷冻的过程，都会造成二氧化碳的排放。

现代社会中，石油化工、煤化工、天然气化工、电厂、钢厂、汽车、电脑、冰箱、洗衣机、热水器、卤素灯、暖气等比比皆是，它们排放出的二氧化碳已从2002年的236亿吨将增加到2030年的380亿吨，28年间将净增150亿吨，每年平均增加1．7%。

世界气象组织发布的《2008年温室气体公报》指出，2008年大气中的大多数温室气体浓度继续增加，可长期留存的温室气体——二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的浓度创下自工业革命以来的新记录——2008年二氧化碳在地球大气中的浓度为385．2ppm。在工业革命前，二氧化碳在大气中的浓度大约为280ppm，这一浓度几乎固定不变。

2013年根据美国夏威夷冒纳罗亚天文台测定的数值，按照每小时测量的大气二氧化碳浓度值，日前已超过400ppm（1ppm为百万分之一），但日均浓度尚低于这一数值。部分美国研究人员认为，北半球许多地方的日均二氧化碳浓度将于今年5月初超过400ppm这一关口。 科研人员认为，尽管大气二氧化碳浓度超过400ppm并不是标志气候灾难的临界点，但这是地球变暖过程中的“一个具有非常重要象征意义的事件”。

二氧化碳引起温室效应

二氧化碳排放过多最大的危害是导致温室效应。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间扩散，其结果是地球表面变热起来。

另外，二氧化碳能改变大气的热平衡。它能够吸收地球的红外辐射，引起近地面大气温度的增高。近地面大气变暖会使地面蒸发增强，造成大气中的水汽增多。大气中的水汽增多又会使近地面大气对地球红外辐射的吸收进一步增强。如此相互作用，大气中二氧化碳的增加就会改变原有的大气热平衡，造成全球气候变暖。

没有污染的天空

20世纪中，由于“温室效应”，已造成全球平均气温比工业革命前增加了0．6摄氏度，而欧洲的平均气温更是增加了0．9摄氏度。气候变暖对全球的环境已造成很大的影响，已使南极洲上空的臭氧空洞日益扩大、喜马拉亚主峰上的景观因为冰川的消融而发生改变。

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世纪中叶，海平面将会上升25厘米至140厘米，海平面的上升，全球海平面不断上升已威胁到太平洋小岛上的原住民的生活。并且亚马逊雨林将会消失，两极海洋的冰块也将大部分融化。所有这些变化对野生动物而言无异于灭顶之灾。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的第四次气候变化评估报告预测，从现在起到2008年，全球平均气温将升高2到4摄氏度，有11亿到32亿人的饮用水可能遇到问题，2亿到6亿人将面临饥饿威胁，每年沿海地区2亿到7亿居民可能遭受洪涝灾害。由此可知，由二氧化碳为主的温室气体造成的“温室效应”已成为人类生存的大敌。

保护环境控制二氧化碳排放

当温室气体成为危害人类生存的大敌后，如何减少温室气体的排放，成为了人们研究的课题。与其他污染物不同，二氧化碳的减排存在很大的技术难度。目前，主要有3种技术方向和选择。一是采取化石能源的替代技术主要包括清洁能源替代技术、可再生能源技术、新能源技术(核能目前已经被排除在联合履约和CD M机制之外)；二是提高能效，进而通过减少能耗实现削减二氧化碳排放；三是碳埋存及生物碳汇技术。此外，税收等财政金融政策可以起到加速技术改造进程，优化资源配置，降低全社会减排成本的作用。

从目前情况来看，短期内，通过能源替代技术改变能源结构的作用有限。人类存在采用低碳或无碳的替代能源技术的可能性，但还有很长一段路要走。目前最可行也是最有效的技术减排措施，就是采取清洁生产等技术来提高能效。特别是煤炭的清洁利用技术在未来15年中将扮演十分重要的角色。能效技术不仅减少能源利用、减少排放、提高成本效益，还能通过技术转移发挥更大潜力。另外，在农业方面，提高化肥利用率。在保证作物产量的前提下，实现减少化肥消耗量，对于减少化肥生成过程中的二氧化碳的排放和保护环境都具有重要的作用。

增加陆地生态系统碳吸收也有助于减轻潜在的减排压力。造林、林地恢复、丰产林管理、采伐管理、森林防火和病虫害控制等可增加森林固碳量，减少碳排放。据初步估计，我国实施的林业六大重点工程的固碳潜力约200亿吨，持续时间约为100年。合理的农业管理措施(包括平衡施肥、合理种植、增加秸秆还田、少耕免耕等)

和减少土壤侵蚀能大大提高农业土壤固碳量。增加草地固碳量的主要措施包括合理放牧、灌溉、施肥和品种改良等。另外，中国青藏高原高寒湿地、东北湿地以及分布在几大流域的湿地是个巨大的碳库，纳入陆地生态系统碳管理范畴具有重要的战略意义。

我们的日常生活一直都在排放二氧化碳，如何通过有节制的生活，例如少用空调和暖气、少开车、少坐飞机等等，以及如何通过节能减污的技术来减少工厂和企业的碳排放量，现在已成为本世纪初最重要的环保话题之一。

含碳物质燃烧是大气中二氧化碳的重要来源