为什么选择温室气体是以CO2为首的六种气体

发布时间:2011-11-08 22:25:01

为什么选择温室气体是以CO2为首的六种气体,而不是水蒸气等其它气体

温室气体Greenhouse Gas, GHG)或称温室效应气体是指大气中促成温室效应的气体成分。自然温室气体包括水汽(H2O),水汽所产生的温室效应大约占整体温室效应的60-70%,其次是二氧化碳(CO2)大约占26%,其他还有臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(又称笑气,N2O)、以及人造温室气体氯氟碳化物(CFCs)、全氟碳化物(PFCs)、氢氟碳化物(HFCs),含氯氟烃(HCFCs)及六氟化硫(SF6)等。

温室气体的共同点,就在于它们能够吸收红外线。由于太阳辐射以可见光居多,这些可见光可直接穿透大气层,到达并加热地面。而加热后的地面会发射红外线从而释放热量,但这些红外线不能穿透大气层,因此热量就保留在地面附近的大气中,从而造成温室效应。

《京都议定书》选定二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(又称笑气,N2O)以及人造温室气体氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化硫(SF6)六种气体作为需要降低排放的温室气体。

自然界本身存在温室气体,因此使得地球表面能保存热量,而温度适合于生命生长,而自工业革命以后,人类对这六种气体的排放量大大增加,使得全球变暖加剧。联合国政府间气候变化专门委员会第一工作组在2007年2月初发表的报告中确认,20世纪中期以来全球平均气温的升高,“很可能”由人类活动导致二氧化碳排放增多所致。在这里,“很可能”表示可能性至少在90%以上。 全球变暖有两大特征:一是地球平均温度上升;二是地球的极端气候事件如飓风、暴雨、大旱等灾害性天气发生频率增加,破坏力加剧。

二氧化碳(CO2)是人类大量产出的温室气体的主要部分,地球上的生物进行呼吸时每年排出大

1000亿吨碳, 腐败植物每年排出20~50亿吨碳。但植物进行光合作用会吸收一部分CO2 , 另一部分CO2 通过海洋而消失, 从而使大气中的CO2达到平衡。人类大量燃烧矿物燃料及砍伐森林后破坏了这种平衡现在每年燃烧矿物燃料要排出碳50亿吨砍伐森林等每年排出碳16亿吨。估计到2000 年向大气中人为排放碳可达60 100亿吨。到2050年上升到120 240 亿吨碳,砍伐森林2000 年排放碳10亿吨2050年上升到75亿吨。大气中CO2浓度己从产业革命前的280ppm上升到1985年的345ppm 预计到2050年将上升到494~627ppm

甲烷(CH4)是由厌氧细菌在缺氧条件下,在天然湿地生态系统、稻田、厌氧的牲畜瘤胃、白蚁与其它噬木昆虫的内脏中产生的。每年排入大气的甲烷数量约为4-6亿吨。天然湿地生态系统是甲烷的一大来源,年排放量在1-1.5亿吨。湿地的甲烷排放量多少决定于土壤与空气温度、土壤湿度、有机物的数量与成分。有机物富集的北极与北方湿地是产生甲烷的特别重要来源,约占全球天然湿地总排放量的一半。水稻田也可产生甲烷,年排放量在3500-17000万吨。家畜年产甲烷约7400万吨,白蚁年产甲烷1500-15000万吨。分析冰核表明,1850年前大气中甲烷浓度为0.7ppmv 19771.52ppmv, 1985年达到1.7ppmv。自1960年起大气中甲烷每年增长I.0%左右。估计到203()年大气中甲烷浓度将达到2.34ppmv。另一估计到2050年全球大气中甲烷将达3.15-7.45ppmv

氧化亚氮(N2O)的天然排放源是土壤和水中的微生物作用。人类活动如燃烧生物体和矿物嫩料,会增加排放量。N20的年总排放量约为3000万吨,其中四分之一是人为排放的。N20的主要消失途径是在平流层中与活性氧反应。其它途径的存在和重要性目前还不能肯定,但已知脱氮有机体可以以N20为基质。监测大气中N20结果表明,其浓度在1970年为289 ppbv,并正以每年0. 2--0. 3%的速度增长,1985年的浓度为304ppbvN20的主要人为来源是燃烧过程,另外增加氮肥使用量或进一步砍伐森林和其它土地利用的改变是否也有影响,现在还不清楚。但有些研究认为,增加化肥用量会增加N20的排放量。估计化肥造成的N20排放量每年约为600-2300吨氮,仅从扩大耕地,每年即排出200-600吨氮。另一项估计称,到2030年大气中N20会达到375ppbv,到2050年达到392-446ppbv.

后三种气体被列为需要减排的温室气体的原因主要是这三种气体的吸热能力远远大于原本自然界存在的温室气体,如果CO2的吸热能力为1的话,氢氟碳化物(HFCs)为1140-11700,全氟碳化物(PFCs)为6500-9200,六氟化硫(SF6)为23900,虽然目前这三种气体在大气中的含量很低,如果不加控制发展下去,少量的气体就能产生巨大的温室效应,而且这些人造气体在自然界的分解周期非常长,对环境的影响也会持续很长时间。

水蒸气不被列入减排原因有三:

1是由这些气体在大气中的含量决定的。

我们知道大气中气体组成为:

氧气:约占空气体积的21%

氮气:约占空气体积的78%

二氧化碳:约占空气体积的0.03%

稀有气体(氩、氖、氦、氪、氙、氡):约占空气体积的0.94%

其他气体及杂质:约占空气体积的0.03%

显然水蒸气的含量是远远低于主要的减排气体CO2

2由于大量化石能源的使用(煤,石油,天然气),导致原本可被植物固定的碳大量的释放出来,现代化发展需要产生了很多吸热能力很强的人造气体,促成了温室效应的加剧。

这里面不包括水,因为无论有没有人类的活动,水都要大量在大气里面循环,它在大气里面的浓度由大气温度决定,温度越高,导致水汽含量越高,同时水蒸汽量的提高还要进一步促进地球温室效应。

3H2O在地球生物圈里有三态变化,自发存在水循环,能够通过降水降雪的方式改变其在大气中的含量;且H2O是生物新陈代谢必不可少的物质

CO2在大气中无法自发的减少,只能通过植物的光合作用固定一部分,但这一部分与近年来飞速发展的工业所带来的大量碳排放相比,显然远远不足。其他的人造气体只能通过极为缓慢的生物裂解消耗,与人类社会的产出相比微不足道。

综上所述,以H2O为代表的自然界本身存在的且没有人类过度排放的温室气体不需要被列入减排行列。

为什么选择温室气体是以CO2为首的六种气体

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