溫室效應完整

溫室氣體種類、來源和溫室效應的作用機制與危害

由于近年來人口激增、人類活動頻繁，礦物燃料用量的猛增，再加上森林植被破壞，使得大氣中的溫室氣體含量不斷增加，造成了溫室效應加劇，給生態(tài)環(huán)境及人類健康等多方面帶來影響。所以我們在追求物質發(fā)展的同時，一定要注意保護環(huán)境，減緩溫室效應的加劇。1

溫室效應及其產生1.1溫室效應溫室效應，又稱“花房效應”，是大氣保溫效應的俗稱。大氣中的一些氣體能對氣候造成一定程度的影響，這些氣體擅長吸收長波輻射，因其作用類似于栽培農作物的溫室，故名溫室效應。圖1.11.2溫室效應的產生大氣中的這些溫室氣體就像一層厚厚的玻璃，使地球變成了一個大暖房。有了溫室效應，才使地球保持了相對穩(wěn)定的氣溫，從而使生命世界繁衍生息，興旺發(fā)達。但由人類過多排放溫室氣體引起的溫室效應是指地球表面變熱升溫的現象（見圖）。

圖1.22溫室氣體種類及來源2.1溫室氣體種類

溫室氣體是指大氣中促成溫室效應的氣體成分。溫室氣體占大氣層不足1%。其總濃度需視乎各“源”和“匯”的平衡結果。

大氣層中主要的溫室氣體可有二氧化碳(CO2)，甲烷(CH4)，一氧化二氮(N2O)，氯氟碳化合物(CFCs)及臭氧(O3)。大氣層中的水氣(H2O)雖然是“天然溫室效應”的主要原因，但普遍認為它的成份并不直接受人類活動所影響。二氧化碳(CO2)－碳和含碳化合物的燃燒、碳酸鹽礦物的分解、動物的呼吸作用及發(fā)酵過程，每年大約有100億噸～200億噸二氧化碳排入大氣。

氟氯碳化物(CFCs)－以CFC－11、CFC－12及CFC－113佔最大使用量。使用范圍包括冷媒、清洗、噴霧及發(fā)泡等用途，同時此類化合物也是破壞臭氧層的禍首。

2.2溫室氣體的來源

甲烷(CH4))─產生自發(fā)酵與腐化的變更過程及物質的不完全燃燒，主要來自牲畜、水田、汽機車及掩埋場的排放。氧化亞氮(N2O)─是由石化燃料的燃燒，微生物及化學肥料分解而排放出來。臭氧(O3)─是由石化燃料的燃燒，微生物及化學肥料分解而排放出來。

人類還有許多活動也產生了許多溫室效應的氣體，見下表：人類活動產生溫室效應的氣體人類活動

產出氣體石油、煤等石化原料的燃燒二氧化碳（CO2）農業(yè)活動甲烷（CH4）、氮氧化合物（N2O）工業(yè)制成品氟氯碳化物（CFC）物質燃燒氮氧化合物（N2O）工廠、汽車排放的氮氧化合物及碳水化合物經過光所合成臭氧（O3）溫室氣體對于全球氣候變暖的貢獻1.在大氣中的濃度（用體積分數表示）

在多原子分子氣體中，CO2的體積分數最大，是當然的頭號溫室氣體。

表2.1顯示了一些溫室氣體的濃度2.在大氣中的增長勢頭

CO2、CH4、N2O都有較快的增長速率，因此在溫室氣體排序中名列前茅。右圖表示五十年來

CO2的增長趨勢，(—)表示每月平均值的長期趨勢下圖顯示了大氣層中CH4的增長趨勢。藍點表示量度數據，紅線和綠線分別表示CH4濃度短期和長期的變化。3.大氣壽命

大氣壽命越長的溫室氣體對于全球氣候變暖的貢獻越大。

溫室氣體化學式大氣壽命/年二氧化碳CO25~200甲烷CH4120一氧化二氮N2O114氟氯烴CHF3260氟氯烴CHF2CF329下表為幾種溫室氣體的大氣壽命4.每個氣體分子吸收紅外線的能力

5.全球增暖潛勢

100年時間尺度的全球增暖潛勢值是，CO2:1；CH4:23；N2O:296；CFC11、CFC12:3400～7100綜合以上因素，IPCC在2001年第3次氣候變化科學評估中提出各溫室氣體對全球氣候變暖的貢獻比例為，CO2:60%；CH4:20%；N2O:6%；CFC11、CFC12等:14%。

如果設定1個CO2分子吸收紅外線的能力是1，那么同種能力是，CH4:21；N2O:310；CFC11、CFC12:數千。

空氣中含有二氧化碳，而且在過去很長一段時期中，含量基本上保持恒定。這是由于大氣中的二氧化碳始終處于“邊增長、邊消耗”的動態(tài)平衡狀態(tài)。大氣中的二氧化碳有80％來自人和動、植物的呼吸，20％來自燃料的燃燒。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％的二氧化碳通過植物光合作用，轉化為有機物質貯藏起來。這就是多年來二氧化碳占空氣成分0.03%（體積分數）始終保持不變的原因。溫室氣體的排放但是自工業(yè)革命以來，資源與能源大量消耗，特別是煤、石油、天然氣等物質的燃燒所排放的大量CO2

含量增加。汽車尾氣，森林火災，火力發(fā)電廠等都造成大氣中二氧化碳含量的增加。

全球大氣CO2濃度從工業(yè)革命前的280ppm上升到了2005年的379ppm.目前全球溫室氣體的年排放量一直在增長。相比1970年,目前的年排放總量增長了70%,與1990年的水平相比也增長24%。其中CO2

的年排放總量比1970年代增長80%,相比1990年水平增長28%。甲烷的排放量相比1970年增長40%,相比1990年增長11%。氮氧化物的排放相比1970年增長50%,相比1990年增長11%。頭號溫室氣體二氧化碳的成長速度是史前期的30至100倍，二氧化碳濃度則為第二冰河期的1.25倍，為上一次冰河期的1.75倍。

年份2025205020752100大氣中CO2濃度值404～425434～480456～536469～614表：未來大氣中的CO2濃度值（ppm）

數據來自IPCC第四次評估報告，2007溫室效應所造成的影響

1.氣候轉變、全球變暖近年來地球氣候異?，F象的出現越來越頻繁氣溫升高，將導致某些地區(qū)雨量增加，某些地區(qū)出現干旱，颶風力量增強，出現頻率也提高，自然災害加劇。英國的歐洲氣候研究所研究員認為，在未來的一百年間，北歐和中歐冬季的降雨量將增加5倍。受氣候異常影響最嚴重的將是英國、荷蘭、丹麥和德國北部，法國南部遭遇冬季暴雨的概率會從2％上升到4％。

20世紀60年代末，非洲撒哈拉牧區(qū)曾發(fā)生持續(xù)6年的干旱。我國2008年初遭受的特大雪災也是全球變暖產生極端天氣的結果。歐洲北部地區(qū)（法國維姆勒港）2008年一月遭遇近年來罕見特大暴風雨襲擊2007年一月歐洲部分地區(qū)遭到暴風雨襲擊，風力達到颶風級別。2007年長沙出現50年一遇特大旱，圖為長沙瀏陽市北盛鎮(zhèn)一處接干涸的水庫非洲東部由于雨水不足，遭遇嚴重干旱，導致農作物顆粒無收，大量牲口死亡，飲用水短缺。目前全球平均溫度經1000年前上升了0.3~0.6℃。而在此前一萬年間，地球的平均溫度變化不超過2℃。根據近年來氣候模型的計算，大氣中二氧化碳及其他溫室效應氣體濃度的增度，將使地球在未來50年內上升3．5℃至4．2℃。在過去一百年間，地球平均溫度已上升0.45℃。而二十年內，北極的夏天就暖和了6度1860～2000年全球氣溫變化1000～2000年北半球氣溫變化2、冰山融化、海平面升高假若“全球變暖”正在發(fā)生，有兩種過程會導致海平面升高。第一種是海水受熱膨脹令海平面上升。第二種是冰川和及南極洲上的冰塊溶解使海洋水份增加。自20世紀60年代起，加利福尼亞海岸附近的水溫在逐漸升高。到1995年，水溫已經比1960年升高了將近3華氏度。大約在1963年，肯尼亞山的冰帽開始明顯變小，到1987年已經縮小了40%。而且從1960年到80年代初，秘魯境內安第斯山脈的冰川融化速度加快了兩倍。全球變暖導致非洲最高山峰冰雪融化南極冰川融化速度加快珠江水位每年升1厘米

全球變暖導致珠江三角洲氣候異常、水平面上升和農田被淹。中國科學院廣州分院、廣州地理研究所研究員李平日教授透露，20世紀20年代至今，廣州珠江各年代最高水位已經上升了80厘米(平均每年升近1厘米)按最新預測研究結果，到2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.15~0.95米。海水將淹沒生產的土地，鹽水入侵將污染淡水資源，海平面上升將使洪泛和風暴潮災害增多，改變海岸線和海岸生態(tài)系統(tǒng)，直接威脅沿海地區(qū)以及廣大島嶼國家人民的生存環(huán)境及社會經濟發(fā)展。(1)對溫熱帶生物多樣性的影響

由于氣溫持續(xù)升高，北溫帶和南溫帶氣候區(qū)將向兩極擴展。氣候的變化必然導致物種遷移。許多物種似乎不能以高的遷移速度跟上現今氣候的迅速變化。所以，許多分布局限或擴散能力差的物種在遷移過程中無疑會走向滅絕。只有分布范圍廣泛，容易擴散的種類才能在新的生境中建立自己的群落。

3.對生物多樣性的影響

(2)對沿海濕地和珊瑚礁生物多樣性的影響

濕地和珊瑚礁是生物多樣性豐富的生態(tài)系統(tǒng)，然而它們也會受到氣候變暖的威脅。溫度升高會使高山冰川融化和南極冰層收縮。在未來的50~100年中，海平面將升高0.15~0.95米，甚至更高。海平面的升高會淹沒沿海地區(qū)的濕地群落。海水溫度升高同樣會對珊瑚產生極大危害。由此將導致大量的珊瑚沉沒以致死亡。

4.對人類生活的潛在影響

(1)經濟的影響

全球有超過一半人口居住在沿海100公里的范圍以內，其中大部份住在海港附近的城市區(qū)域。所以，海平面的顯著上升對沿岸低洼地區(qū)及海島會造成嚴重的經濟損害，例如：加速沿岸沙灘被海水的沖蝕、地下淡水被上升的海水推向更遠的內方。

圖3.3英國政府的一份報告指出，如果繼續(xù)忽視溫室效應導致全球氣候變暖，從而造成環(huán)境進一步惡化，人類有可能再次面臨類似上世紀30年代的全球性經濟大衰退，全球將有兩億人會因為干旱或食物短缺而成為難民。水蒸氣從英國利茲市附近的發(fā)電站冷卻塔中升起

英國公布了由前世界銀行首席經濟師尼古拉斯·斯特恩爵士得出的全球氣候報告，再次敲響全球升溫警鐘。(2)農業(yè)的影響實驗證明在CO2高濃度的環(huán)境下，植物會生長得更快速和高大。但是，“全球變暖”會影響大氣環(huán)流，繼而改變全球的雨量分布及各大洲表面土壤的含水量。

糧食的質量可能隨著二氧化碳的提高而下降，因為葉子的含碳量可能增加，含氮量可能減少。在溫室效應中，害蟲和病害較易蔓延，這就需要更多的農藥治理。

圖3.4(3)水循環(huán)的影響

全球降雨量可能會增加。但是，地區(qū)性降雨量的改變則仍未知道。某些地區(qū)可有更多雨量，但有些地區(qū)的雨量可能會減少。此外，溫度的提高會增加水分的蒸發(fā)，這對地面上水源的運用帶來壓力。海洋中的浮游生物顯微照片

研究認為，氣溫與人的死亡率之間呈U型關系，在過冷和過熱條件下的死亡率都將增加，最低死亡率處于16~25℃的溫度范圍內，人類為適應預測的21世紀的氣候變化將付出重大代價。(4)人類健康的影響控制對策

毋庸置疑，溫室效應的惡化進程對生物多樣性，將構成強大沖擊?？刂茰厥倚Ｗo濕地、減緩全球氣候變暖，是世界各國面臨的重大課題。

1.控制CO2向大氣的排放量

減緩全球氣候變暖的根本對策是全球參與控制CO2向大氣的排放量。為此，在國際上達成共識，即從政治上和技術上控制CO2的排放量。

法律上

(1)制定各種旨在限制CO2排放的各種政府和國際的規(guī)定，簽訂各種國際公約。1992年在巴西召開的聯合國發(fā)展和環(huán)境大會的“氣候公約”，要求占全球CO2排放總量80%的發(fā)達國家到2000年將其CO2排放量降至1990年的水平。1997年12月，在日本京都舉行的聯合國氣候大會通過了《京都議定書》，目標是在2008年至2012年間，將發(fā)達國家二氧化碳等6種溫室氣體的排放量在1990年的基礎上平均削減5.2%。

(2)采用經濟手段，包括提高易排放CO2能源價格和對超標排放課稅,自愿協議、能源/二氧化碳稅、排放貿易、可再生能源或熱電聯產生產配額、能源效率標準、對可再生能源等的直接資金鼓勵如優(yōu)惠費率、贈款、免稅措施等等

自1990年溫室氣體排放量占世界總量36.1%的美國于2001年宣布退出《京都議定書》后，人們普遍擔心這一關系人類未來的重要協議將成為一紙空文。1990年溫室氣體排放量占世界總量17.4%的俄羅斯2004年11月18日提交加入文件，此舉為現有189個締約方的協議生效鋪平最后一段道路。

技術上

A、提高能源的生產效率和使用效率采取措施促進節(jié)能技術的進一步開發(fā)及普及，擴大新能源利用的可能性，推進物資再循環(huán)、延長產品壽命、完善公共交通體系等。B、改善能源結構主要措施是擴大天然氣、液化石油氣的使用比例，開發(fā)煤層氣資源,既可以減少甲烷排放所引起的溫室氣體增加，又可以替代煤炭等高含碳燃料，減少碳排放。C、鼓勵迅速發(fā)展和使用清潔能源及可再生能源發(fā)展高效價廉、適用的脫硫、除塵、潔凈煤技術，同時也需采取措施大力發(fā)展水利、風力、太陽能及核能等可再生能源。預計到2030年，全球能源需求將達到目前的1.5倍

以經濟持續(xù)增長的中國、印度等為主的亞洲地區(qū)為中心，全球能源的需求量正急速擴大，預計到2030年，將達目前的1.5倍。在能源需求不斷擴大的情況下，如還利用傳統(tǒng)的發(fā)電設備，則必然導致CO2排放量的增加，對防止溫室效應不利。目前，世界各國都急需不增加CO2排放而可以提高電力生產的方法。太陽能和風力發(fā)電沒有CO2排放，但目前其發(fā)電的成本較高，難以大規(guī)模普及，目前總發(fā)電量還不多。D、停止大部分氟氯化碳(CFCs)的生產并開發(fā)回收已投入使用的CFCs，允許冰箱生產廠根據現有的技術、工藝、裝備以及產供銷渠道、國際合作背景等條件，選擇不同替代方案。E、降低森林砍伐、植樹造林和改良農業(yè)生產方法，森林是生態(tài)環(huán)境的根本，吸收CO2能力很強。加速天然林保護工程，退耕還林，發(fā)展生態(tài)農業(yè)。F、人工吸收CO2

在一些工業(yè)過程中，用人工方法吸收CO2。例如日本學者提出在吸收劑中使用沸石對火山發(fā)電中排出的CO2做物理式吸收，或者使用胺化學溶劑進行化學吸收。

G、向海中施鐵美國學者提出向海中施鐵，可使海生植物大量繁殖，從而達到大量吸收的CO2的目的。全球氣候變暖、海平面升高勢必會淹沒沿海地區(qū)的濕地群落。森林資源的過度砍伐，植被破壞，導致水土流失加劇，江河湖泊泥沙瘀積等等，使?jié)竦刭Y源遭受了嚴重破壞，其生態(tài)功能也嚴重受損，將勢必導致吸收環(huán)境中CO2的能力減弱。濕地與人類的生存、繁衍、發(fā)展息息相關，是自然界最富生物多樣性的生態(tài)景觀和人類最重要的生存環(huán)境之一，它不僅為人類的生產、生活提供多種資源，而且具有巨大的環(huán)境功能和效益，在抵御洪水、調節(jié)徑流、蓄洪防旱、控制污染、調節(jié)氣候、控制土壤侵蝕、促淤造陸、美化環(huán)境等方面有不可替代的作用，被譽為“地球之腎”。保護濕地，保護生態(tài)環(huán)境，就是保護我們人類自己。2.加強濕地保護，減緩溫室效應A、加大濕地保護的宣傳力度，提高社會公眾濕地保護意識。

B、完善濕地法制體系，把濕地保護與利用納入法治軌道。

C、健全協調管理機制，加強各部門間協調與合作。

D、多方籌措資金，增加濕地保護的資金投入。

E、加強濕地科研，為濕地環(huán)境保護提供科技支持。

F、加強濕地環(huán)境監(jiān)測，完善濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系。對于目前大氣中CO2濃度和全球溫度正迅速增加，以及溫室氣體增加會造成全球變暖的原理，都是沒有爭論的事實。我們如果等到問題發(fā)展到了人類可以明顯感知的水平，就為時已晚。因此現在就必須引起高度重視，以便采取對策，保護好人類賴以生存的環(huán)境。位于羅馬的一個聯合國組織發(fā)布一份報告稱：導致全球變暖的大量溫室氣體來源于牲畜。該報告是由聯合國糧食農業(yè)組織公布的，它表示：溫室氣體的來源包括采伐森林、利用能源生產肥料、運行中的屠宰場及處理廠。

這份聯合國糧農組織的報告表示：牲畜貿易產生的溫室氣體占到了總溫室氣體排放量的18％，其中二氧化碳排放量占9％、甲烷占37％、一氧化二氮占65％。總的百分數已經超過了由交通運輸造成的排放量。

牛肉產生溫室效應的最主要原因是，吸收二氧化碳的樹木、草地和其他所念生植物