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1、二氧化碳与环境（1）自然界里的二氧化碳大气中二氧化碳的含量除大气库外还决定于它在地球上的三个巨大储存库，即海洋、岩石和生物有机体， 它们都能吸收和释放二氧化碳。海水中二氧化碳总量相当于大气中的50 倍。二氧化碳溶解于海水中，但在海水中大部分以碳酸盐形式存在。海洋与大气中的二氧化碳不停地交换着，形成一种动态平衡系统。 如果大气中二氧化碳浓度发生波动时，海洋将会大量吸收或放出二氧化碳，以调节大气中二氧化碳浓度， 直到达成新的平衡为止。 这个过程是非常缓慢的， 需要几百年甚至上千年的时间。无论是大气或海洋， 都在不断地以岩石和活的有机体进行二氧化碳交换。 火山喷发和生物呼吸作用释放出二氧化碳进入大气
2、， 但岩石风化作用和植物光合作用恰又从大气中吸收了二氧化碳。 当这些过程有发生变动时， 大气中二氧化碳含量也将随之发生波动，改变了辐射平衡，使地球温度上升或降低。（2）二氧化碳与温室效应自然大气中二氧化碳约占大气总量的 0.03%。作为新陈代谢的产物， 所有动、植物都呼出二氧化碳， 然后，作为光合作用过程的一部分， 植物又吸收二氧化碳。二氧化碳是所有碳和碳氢化合物 （包括化石燃料和木材） 燃烧的基本产物， 至今还没有一种污染物防治技术能经济而有效地加以控制。 每年产生的二氧化碳的量太大，因而唯一的处置办法是排入大气。二氧化碳能引起气候变化，这个基本概念最早是在 1981 年由著名的英国物理学家
3、丁铎尔提出的。 他认为地球温度的变化与大气中二氧化碳含量有关。 二氧化碳引起气候变化的机理， 主要是二氧化碳对来自太阳的短波辐射具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射则具有高度的吸收性。 当大气中的二氧化碳浓度达到一定程度时， 从地球上反射出去的大量的红外辐射就被截留了。 正由于二氧化碳帘幕阻止红外辐射的外逸， 太阳能被捕获， 大气层变暖了。 这就是所谓“温室效应”。可以举一个与这个温室效应很相似的例子。 当一辆门窗紧闭的汽车停留在烈日之下，汽车玻璃窗好比是大气层， 能使太阳的可见光透进， 使车内的设施和金1属增温，这些物质反过来又把若干热量以红外辐射形式再反射出去， 然而玻璃窗就像二氧
4、化碳一样，把一部分辐射截留了，热量被捕获，使汽车内部变暖。（3）人为活动使大气中二氧化碳增加过去一个世纪以来， 一种新的因素正在影响全球二氧化碳平衡， 这就是人类通过矿物燃料的燃烧，每年大约把 60 亿吨的二氧化碳排放到大气中，所以，从开始定期观测以来，大气中二氧化碳的含量一直在增长。工业革命（大约 1860 年 1890 年）前，大气中二氧化碳的含量约为 290PPm。测量结果表明， 1976 年二氧化碳的含量增加到 332PPm。在 1958 年 1978 年的 20 年间，二氧化碳浓度平均增高 5%左右。此外，人类的农业活动每年也要释放 20 亿吨以上的二氧化碳，当人类砍伐掉大片森林变为
5、农田时， 生物界贮藏的二氧化碳总量也随之大大减少了。土地的耕作，使大量有机物质被细菌分解为 CO2，逸入空气中，也使大气二氧化碳含量增加。这 80 亿吨的过量二氧化碳，并非都存留在大气中，而是被植物吸收了一部分。当大气二氧化碳浓度上升时， 植物能更多地利用二氧化碳用于光合作用。 但是，不要很久，光合作用速率的增长将被呼吸作用和分解作用速率相应增加所抵消，其总的结果使生物圈中二氧化碳略有增高。（4）二氧化碳增加与地球气温变化由于人为活动而增加的大气二氧化碳， 大部分最终将被海洋所吸收。 为了预测人类活动对气候的效应， 必须计算大气层中二氧化碳增长速率究竟有多大。 最新的研究表明，溶于海洋中的二氧
6、化碳气体与大气中二氧化碳压强达成平衡大概需要 1000 年，海洋大约只能吸收增加到大气中的二氧化碳的一半。在一个相当长的时期，也许要经过几千年， 海洋才能使大量额外的二氧化碳最终转化为碳酸盐，以达到新的平衡。 这种平衡是相当重要的， 因为它将决定由于矿物燃料燃烧而引起的全球气温变化。 根据现有温度记录和矿物燃料的消耗数量， 可以预测今后的气候变化。过去100 年来人类通过矿物燃料燃烧，大约已经把4150 亿吨二氧化碳放入大气中（根据世界每年用煤总量推算），结果使大气中二氧化碳含量增加 15%。根据二氧化碳的理论推算，将使全球平均温度增加 0 83，这个数字与过去百年来全球平均气温升高的数字接近
7、。 如果矿物燃料的消耗继续按目前速率增加，那么大气中的二氧化碳将在 50 年左右内加倍，这将使全球平均温度2上升 1.5 3，在高纬度地带增加更多（约上升 4 10），其后果可能是灾难性的，因为有可能导致南极洲冰盖的部分解冻， 特别是奠基于海面下的西部南极洲冰盖，对温度比较敏感。有人计算，如果西部南极洲冰盖全部融化，将导致全世界海平面上升 5m。如果真的这样，世界上许多地势比较低的沿海地区和城市将被淹没。另一方面，全球气温的升高，会使世界一些地区气候反常，旱情加剧，沙漠化扩大，或发生气候带改变，以致影响农业生产。也有人认为随着大气中二氧化碳浓度的增加， 植物光合作用也将相应增强， 其结果将使农
8、作物增产，这是有利的一面。化石燃料的燃烧是造成大气中二氧化碳浓度增加的主要原因。在过去30 年中，化石燃料的燃烧每年增长约 43%左右。化石燃料燃烧释放的二氧化碳有一半滞留在大气中。另一半被植物和海水吸收，或通过其它途径从大气中清除掉，假如这种趋势持续下去，那么到 2025 年 2050 年间，大气中二氧化碳的含量将比工业革命之前增长 1 倍，增长的速率取决于目前未定的能源增长方案。（5）全世界对二氧化碳增加的关注由于大气层中二氧化碳浓度一旦增长后无法逆转，至少在短时期内是这样，这就引起全世界许多科学家和其他人士的严重关注。 一些科学家提出要赶快改变能源，减少矿物燃料的使用量。 有人计算， 如
9、果今日开采技术所能及的全部矿物燃料都被烧掉，那么大气中二氧化碳含量将比工业革命前的水平高出5 倍10倍，这将使全球平均温度比今日高出7 12，其后果无疑是具有灾难性的。另一方面，应该看到影响气候变化的因素很复杂， 由于技术水平的限制， 目前所作的预测还是比较粗糙的， 为了更准确判断二氧化碳对全球气候的影响， 还需要加强监测和进一步的深入研究。1979 年在日内瓦召开的世界气候会议， 来自 50 个国家的 300 多名科学工作者，经过讨论一致通过， 发表了一项有关全球气候变化的声明。 声明在谈到人类活动与气候的关系问题时说， 会议对“地球上人类活动的不断扩大可能引起广大地区甚至全球气候的重大变化
10、表示严重不安”。 声明指出： “二氧化碳在决定地球大气温度方面起十分重要的作用”， “大气中二氧化碳含量不断增加会使低层大气普遍增暖， 特别是在高纬度地区”。 声明说，大气中二氧化碳的增加对“某一地区和全球所产生的某些影响在本世纪末将会被觉察到， 到下个世纪末将变得3严重”。声明指出： “矿物燃料的燃烧、 森林的砍伐和土地使用的变化使大气中二氧化碳的含量在上个世纪中增加了约 15%，目前每年约增加 0.4%。”声明认为，大量使用氮肥和排出氟里昂也可能引起气候的变化。关于世界气候变化的总趋势， 会议认为： “由于自然原因， 气候将继续发生变化和变迁”。自然原因已导致了“北半球一些地区在过去几十年中逐渐变冷的趋势”。相反，人类的活动也许更可能引起气候的普遍增暖。 气候的普遍增暖似乎是全球气候变化的主要趋势。 这些变化可能对世界的某些地区是有利的， 而对其它一些地区则是不利的。会议还呼吁在气象方面加强国际合作， 以便更好地利用人们现有的关于气候的知识来为人类服务。4
