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成績(jī)題目：溫室氣體的種類與作用學(xué)生姓名 學(xué) 院 專 年 號(hào)武澤華 2010116121系 城市與環(huán)境學(xué)院 業(yè) 級(jí) 環(huán)境科學(xué) 2010 級(jí)溫室氣體的種類和作用摘要： 溫室效應(yīng)是目前全球性的環(huán)境問題。本文介紹了溫室氣體的種類和相關(guān)作 用，分析了溫室效應(yīng)的主要生態(tài)影響，并探討了溫室效應(yīng)的措施。溫室效應(yīng)除了 要提高能效、減少使用化石燃料、開發(fā)利用無污染能源、保護(hù)森林資源、增加植 被面積、減少沙漠化、控制人口增加和國際合作外，還要減少二氧化碳的排放： 積極研究開發(fā)二氧化碳的新應(yīng)用技術(shù)，達(dá)到變廢為寶。 關(guān)鍵詞：溫室氣體 溫室效應(yīng) 控制對(duì)策 措施導(dǎo)言：當(dāng)今，環(huán)境問題已經(jīng)達(dá)到一個(gè)世界性的問題，不論是發(fā)展中國家還是發(fā)達(dá) 國家，都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到其重要性，并且?guī)缀醵奸_展了這方面的研究。在諸多的環(huán)境 問題中，氣候變暖是顯著的問題之一。由于人類大量使用煤、石油、天然氣等礦 物燃料、大量砍伐森林、開墾荒地，使大氣中溫室氣體的含量不斷上升，溫室效 應(yīng)對(duì)氣候的影響日益明顯。相對(duì)于水污染、放射性元素污染和土壤污染，溫室效 應(yīng)對(duì)全球的影響是緩慢的、 不易察覺的，但是它將對(duì)世界社會(huì)政治穩(wěn)定及生態(tài)環(huán) 境產(chǎn)生巨大的影響。 一 溫室氣體的種類溫室氣體指的是大氣中能吸收地面反射的太陽輻射，并重新發(fā)射的一些氣體， 如水蒸氣、二氧化碳、大部分制冷劑等，他們的作用是地球表面變得更加溫暖， 類似于溫室截留太陽輻射，并加熱溫室內(nèi)空氣的作用。

水汽，二氧化碳，氧化亞 氮，甲烷，臭氧等是地球大氣中主要的溫室氣體。 1 二氧化碳 大氣中的二氧化碳是植物光合作用合成碳水化合物的原料， 它的增加可以增 加光合產(chǎn)物，無疑對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利。同時(shí)，它又是具有溫室效應(yīng)的氣體，對(duì)地球 熱量平衡有重要的影響，因此它的增加又通過氣候變化而影響農(nóng)業(yè)，此外，大氣 中具有溫室效應(yīng)的氣體還有甲烷、氯氟烴、一氧化碳、臭氧等，總的溫室效應(yīng)中 二氧化碳的作用約占一半溫室氣體有哪些，其余為以上各種微量氣體的作用 二氧化碳濃度有逐年增加的趨勢(shì)，50 年代其質(zhì)量分?jǐn)?shù)年平均值約 315×10 （-6） ，70 年代初已增加至 325×10（-6） ，目前已超過 345×10（-6） ，平均每年 增加 1.0~1.2×10（-6） ，或每年約以 0.3%的速度增長(zhǎng)。綜合多數(shù)測(cè)定結(jié)果，在工 業(yè)革命以前的二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 275×10（-6） 。大氣中二氧化碳濃度增加的主要原因是工業(yè)化以后大量開采使用礦物燃料。 1860 年以來，由燃燒礦物質(zhì)燃料排放的二氧化碳，平均每年增長(zhǎng)率為 4.22%，而 近 30 年各種燃料的總排放量每年達(dá)到 50 億噸左右。 大氣中二氧化碳增加的另一個(gè)主要原因是采伐樹木作燃料。

森林原是大氣碳 循環(huán)中的一個(gè)主要的“庫” ，每平方米面積的森林可以同化 1~2kg 的二氧化碳。 砍伐森林則把原本是二氧化碳的 “庫” 變成了又一個(gè)向大氣排放二氧化碳的 “源” 。 據(jù)世界糧農(nóng)組織（FAO,1982）估計(jì)，70 年代末期每年約采伐木材 24 億立方米， 其中約有一半作為燃柴燒掉，由此造成的二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加量每年可達(dá) 0.4 ×10（-6）左右。 2 甲烷 甲烷是在缺氧環(huán)境中由產(chǎn)甲烷細(xì)菌或生物體腐敗產(chǎn)生的。大氣中甲烷 增加很快， 1975 年來上升了 1060pph, 而且還在繼續(xù)增長(zhǎng)。目前約一半的多 一點(diǎn)的 CH4 排放是人為的，如化石燃料使用，家畜飼養(yǎng)，水稻種植和垃圾填 埋等。此外，一氧化碳排放也被認(rèn)為是導(dǎo)致甲烷增加的一個(gè)原因。 3 氧化亞氮 氧化亞氮它在大氣層中的存在壽命是 150 年左右，盡管在對(duì)流層中是 化學(xué)惰性的，但是可以利用太陽輻射的光解作用在同溫層中將其中的 90% 分解，剩下的 10%可以和活躍的原子氧 O 反應(yīng)而消耗掉。即使如此大氣層 中的 N2O 仍以每年 0.5 － 3Tg 的速度凈增。目前三分之一的氧化亞氮排放是 人為的，排放源主要有農(nóng)業(yè)土壤，家畜飼養(yǎng)和化學(xué)工業(yè)等。

4 鹵烴 20 世紀(jì)以前溫室氣體有哪些，合成的鹵烴化合物（ CFC S, 、 HCFC s 、 HFC S 、 PFC S 和哈龍） 在大氣中并不存在，他們完全來自于認(rèn)為排放。此外 CF 4 是一個(gè)例外，它是 一種 PFC 化合物甲烷檢測(cè)儀，但在冰芯中檢測(cè)到很低的濃度，表明其天然源小。 5 對(duì)流層臭氧 對(duì)流層臭氧由大氣光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生和破壞。 1750 年來，對(duì)流層臭氧總 量增加了 36 ﹪。這主要是因?yàn)槿藶榕欧诺囊恍┣绑w化合物如甲烷，氮氧化 物，一氧化碳等工業(yè)化排放的增加，破壞了原有的光化學(xué)反應(yīng)的平衡，導(dǎo) 致對(duì)流層臭氧濃度上升。另外，平流層可以向?qū)α鲗虞斔统粞?。根?jù)以上綜合分析，如果按現(xiàn)在二氧化碳等溫室氣體濃度的增加幅度， 到 21 世紀(jì) 30 年代，二氧化碳和其它溫室氣體增加的總效應(yīng)將相當(dāng)于工業(yè) 化前二氧化碳濃度加倍的水平，可引起全球氣溫上升 1.5 －4.5℃超過人類 歷史上發(fā)生過的升溫幅度。由于氣溫升高，兩極冰蓋可能縮小，融化的雪 水可使海平面上升 20~140cm ，對(duì)海岸城市會(huì)有嚴(yán)重的直接影響。 二 溫室氣體的作用 溫室氣體的主要作用是導(dǎo)致溫室效應(yīng)。 進(jìn)入地表附近的太陽光被吸收，該能量被大氣、海洋和陸地再分配； 受熱的地球表面以更長(zhǎng)的波長(zhǎng)再輻射返回太空。

然而在返回途中，一些輻 射被大氣輻射活性氣體（溫室氣體）所吸收。被溫室氣體所吸收的能量想 各個(gè)方向再發(fā)射，可以向上也可以向下，其中向下的能量回到地面。這樣 的結(jié)果是，存在溫室氣體時(shí)比不存在溫室氣體時(shí)由地球表面返回到太空的 熱量要小， 因而地球表面逐漸變熱。 這種現(xiàn)象就是大氣中發(fā)生的溫室效應(yīng)。 于是在地球、太空、大氣之間建立了一種持續(xù)的、動(dòng)態(tài)的熱交換過程，達(dá) 到穩(wěn)態(tài)。 它使地球的平均溫度維持相對(duì)的穩(wěn)定， 有助于地球上生命的存在。 如果大氣層沒有將地球輻射出的熱量反射回地面，那么熱量直接損失到太 空，地球?qū)⒆優(yōu)楸颉，F(xiàn)在的地球平均溫度約為 15 ℃，比根據(jù)地球到太陽 的距離的溫度高約 33 ℃（如果地球到到太陽的距離是唯一的決定因素，那 么地球的平均溫度約為－ 18 ℃），比外層的空間溫度更高。 自然的溫室效應(yīng)對(duì)保持地球的可居住性是必需的，但是大氣中的溫室 氣體濃度的增高，可能導(dǎo)致大于 81 ％的輻射能量返回地球，致使地球的平 均溫度上升，這就是“增強(qiáng)的溫室效應(yīng)”。在過去的 100 年里，人類活動(dòng) 導(dǎo)致大氣中溫室氣體的濃度增高。雖然水蒸汽是大氣中最豐富的溫室氣體， 但是人類活動(dòng)產(chǎn)生的水增強(qiáng)的溫室效應(yīng)的影響與自然界排放的相比（如海 洋表面的蒸發(fā)等）可忽略。

因此，直接受人類活動(dòng)影響的主要溫室氣體是 CO2 、 CH 4、 碳的氟氯化合物和大氣對(duì)流層的臭氧等。 導(dǎo)致全球平均溫度變化的原因是非常復(fù)雜的，最可能是由于軌道效應(yīng) 和地球上的某些因素（大氣層的反射、云層的覆蓋、空氣塵埃的漂移、 CO 2 和 CH 4 的濃度變化等）的變化決定的。軌道效應(yīng)是指地球到太陽的距離以及太陽照射地球的角度變化引起的溫度變化等。但是，實(shí)際溫度變化的幅度 大于軌道效應(yīng)所引起的變化。因此，必須引入可能引起增強(qiáng)溫室效應(yīng)的其 他過程來解釋溫度的變化。 科學(xué)家利用極地深層冰芯來重建古氣候資料，通過對(duì)冰中所埋的許多 小的空氣氣泡成分的分析可以給出那個(gè)時(shí)期的大氣狀況，如 CO2 、CH 4 等氣體 的以及從火山或地表產(chǎn)生的塵粒。下圖展示了南極洲東部俄羅斯東方火山 站歷時(shí) 20 年深至冰芯 2.5KM 取得的研究結(jié)果，洞底的冰就是過去 16 萬年 的大氣溫度變化（據(jù)估計(jì)全球溫度變化是極地變化量級(jí)的一半）以及大氣 中 CO 2 和 CH4 的濃度。觀察氣候記錄中的大氣溫度與 CO 2 和 CH4 等濃度的強(qiáng)相 關(guān)關(guān)系，暗示了一種 CO2 和 CH 4 等變化通過溫室效應(yīng)影響大氣溫度的反饋?zhàn)?用。

CO 2 等的濃度高，則地球的平均溫度高。隨著研究的進(jìn)一步深入，越來越多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)暗示了人類活動(dòng)產(chǎn)生的 二氧化碳是最近地球變暖的原因，因?yàn)槿祟惢顒?dòng)——現(xiàn)代化工業(yè)社會(huì)過多 燃燒煤炭、石油和天然氣，大量排放尾氣等產(chǎn)生的二氧化碳幾乎一半留在 大氣中， 另一方面由于森林亂砍亂伐， 大量農(nóng)田建成城市和工廠， 破壞了植被， 減少了將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的條件，再加上地表水域逐漸縮小，降水量大大 降低， 減少了吸收溶解二氧化碳的條件， 破壞了二氧化碳生成與轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)平衡， 就使大氣中的二氧化碳含量逐年增加。 。 三 溫室效應(yīng)的影響 1 海平面上升。 海平面上升， 對(duì)沿海城市、 島嶼的影響最大。 有學(xué)者估計(jì)，近百年來隨全球氣候增溫 0.6℃，全球海平面大約上升了 10－15cm。有的學(xué)者 認(rèn)為全球氣溫到下一個(gè)世紀(jì)可能升高 1.5－4℃，則海平面上升 0.8－1.8cm。如 果這樣，菲律賓的馬拉尼的大部分位于 1m 深的海水下溫室氣體有哪些，而印尼雅加達(dá)的 330 玩居民需要撤離市區(qū)。 2 氣候變化。大部分地區(qū)溫度升高，全球降雨量增加，臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)更加頻繁、更加強(qiáng)大?？茖W(xué)家預(yù)言，如果熱帶地區(qū)溫度升高 2-3℃，則海洋表面溫度的 升高將引起臺(tái)風(fēng)能量增加，并向高緯度地區(qū)發(fā)展。

3 對(duì)生物多樣性的影響。全球氣候的變化必然給生物圈造成多種沖擊，生物群落的緯度分布和生物帶都會(huì)發(fā)生變化， 很有可能有部分動(dòng)植物會(huì)處于瀕臨滅 絕的境地。 4 對(duì)人類的影響。地球增溫使得氣候反復(fù)多變，洪澇干旱增加。造成農(nóng)作物歉收、病害蟲流行、水資源匱乏。 四 對(duì)溫室效應(yīng)的防治措施 1 減少溫室氣體的排放。二氧化碳作為主要的溫室氣體，是由難以計(jì)算的自 然和人為的排放源產(chǎn)生的， 它在大氣中的停留周期可以超過 100 年，其分布非常 均勻，而且潛在的危害作用也是全 球性的。因此，控制、減少二氧化碳?xì)怏w的 排放是一件功在當(dāng)代，利在千秋的大 事。發(fā)展中國家一方面要發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)， 提高國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力，務(wù)必會(huì)加大對(duì)溫室 氣體的排放；另一方面由于科學(xué)技術(shù)落 后． 對(duì)溫室氣體的處理能力較差，使得近年來地球上溫室氣體含量呈快速增長(zhǎng)趨 勢(shì)。因此，發(fā)達(dá)國家既出于幫助他國，也為了自己利益應(yīng)毫無保留地盡快向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)讓其先進(jìn)的減排技術(shù)是全球溫室氣體減排的基本點(diǎn)。 2 提高能效，減少使用化石燃料。采用替代能源，提高能效可顯著減少二氧 化碳的排放，現(xiàn)在人類使用的化石燃料約占能源使用總量的 90％，開采化石燃 料，擾動(dòng)了地層中原有元素的埋藏方式，通過燃燒使之成為可活動(dòng)因子，是溫室 氣體排放的重要來源，所占份額最大 。

世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是：石油約占能源的 40％，煤占 30％，天然氣占 20％，核能占 6.5％。尋找替代能源，開發(fā)利用生 物能、太陽能、水能、地?zé)崮?、潮汐能、風(fēng)能和安全使用核能等，可顯著減少溫 室氣體排放來那個(gè)。 3 提高生物圈生產(chǎn)力與海洋吸收量。限制森林砍伐和提高森林生產(chǎn)力可增加 固碳量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球由于人類活動(dòng)已損失約 2.0×109hm2 森林，以平均 hm2 森林含碳量 100t 計(jì)， 則損失儲(chǔ)碳能力達(dá) 200Gt。如恢復(fù)已損失森林面積的 20％～ 30％ 就完全可以解決全球大氣二氧化碳濃度增長(zhǎng)的問題。 海洋通過生物、 化學(xué)、 流動(dòng)和沉積等過程不問斷地吸收大氣中的二氧化碳，年吸收速率為 1.2～2.8Gt， 并運(yùn)輸、 儲(chǔ)存于海底或轉(zhuǎn)換成其他含碳物質(zhì)。 加速淺層海水與深層海水問的交換， 有利于提高海洋的二氧化碳吸收量。 4 保護(hù)森林，減少氣候變化的危害。就減少氣候變化的危害來說，森林趁著 雙重作用，森林的燃燒和砍伐，使更多的二氧化碳排入大氣。要保護(hù)好森林，因 為它能夠吸收空氣中的二氧化碳。 5 使用新的能源。 有效使用人類目前尚未使用過的能源，也是防止地球變暖 一個(gè)有效的方法。如人們開始利用風(fēng)、海濤、地下熱量、太陽光、垃圾焚燒等產(chǎn) 生的能量發(fā)電。

利用細(xì) 菌將廢水分解，產(chǎn)生甲烷，通過燃燒這種氣體發(fā)電。利 用太陽光從甘蔗、紅薯等制作酒精，將其用于汽車燃料，這種方法在巴西等地已 應(yīng)用。目前，人們開始嘗試將地下水河流中地?zé)崮苡糜跇欠咳∨敖禍亍Ｈ藗兏?多地使用垃圾燃燒熱能取暖、降溫，同時(shí)利用太陽能的熱水器也在增多 。 6 研究開發(fā)二氧化碳的新應(yīng)用技術(shù)，變廢為寶。采用吸收法、吸附法、膜分 離法以及吸收一膜分離聯(lián)合法等方法可以分離回收燃燒排氣中的二氧化碳， 隨著 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和新興學(xué)科的興起， 人類在積極研究開發(fā)二氧化碳在工業(yè)、 農(nóng)業(yè)、 生物合成、能源等方面的用途，從而達(dá)到變廢為寶的目的。 7 加強(qiáng)政府行為與國際合作。加強(qiáng)政府部門或國際組織的調(diào)控作用，是減緩溫室效應(yīng)的重要措施。1997 月年 12，150 多個(gè)聯(lián)合國氣候變化公約簽字國又在 日本京都召開了氣候會(huì)議，最后簽署了《京都議定書》 ，目標(biāo)是在 2008 年至 2012 年間， 將發(fā)達(dá)國家二氧化碳等 6 種溫室氣體的排放量在 1990 年的基礎(chǔ)上 平均削減 5.2％。在國際合作中，發(fā)達(dá)國家應(yīng)控制或降低溫室氣體的排放,而發(fā) 展中國家， 應(yīng)改善能源結(jié)構(gòu)和采取生物調(diào)節(jié)等對(duì)策來解決。全球環(huán)境問題的解決 是一項(xiàng)長(zhǎng)期而嚴(yán)峻的任務(wù)， 需要全世界每一個(gè)國家每一個(gè)地區(qū)乃至每一個(gè)人的參 與， 離開政府行為和國際合作的 支持，不可能實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)溫室效應(yīng)的有序 減緩。

總結(jié) 人類活動(dòng)造成的大氣中溫室氣體濃度的急劇增加以及由此引起的全球氣 候明顯的變化,已成為全球變化中最主要和最直接的變化，而且已經(jīng)對(duì)人類社會(huì) 的各個(gè)方面產(chǎn)生重要的影響。溫室效應(yīng)問題位列全球問題之首有毒氣體檢測(cè)儀，其危害巨大，波 及全球， 如何避免全球變暖的任務(wù)已擺在當(dāng)今人類面前。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā) 展， 人們對(duì)溫室氣體濃度變化與氣候變化的相互關(guān)系會(huì)有更加清晰的認(rèn)識(shí)，只要 我們?nèi)祟惞餐?，共同關(guān)心地球，積極研究控制溫室效應(yīng)的新措施，全球氣溫 變暖問題是可以得到解決的。 參考文獻(xiàn)： [1] 劉 兆 榮 ， 陳 忠 明 等 主 編 . 環(huán) 境 化 學(xué) 教 程 [M]. 北 京 ： 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社.2003,15-96. [2]葉文虎.環(huán)境管理學(xué)[M].北京：高等教育出版社。2000,212－216.

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