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温室气体是什么气体?

时间:2009-12-01 07:48来源: 作者: 点击:等待统计信息……
温室气体包括二氧化碳,甲烷,氧化亚氮,氢氟碳化物,全氟碳化物,六氟化硫等。燃烧化石燃料、农业和畜牧业、垃圾处理等等都会向大气中排放温室气体。目前(2007年)大气中二氧化碳浓度达到了379ppmv,是地球历史上65万年以来的最高值。过去十年中大气二氧化碳浓度以每年1.8
  温室气体包括二氧化碳,甲烷,氧化亚氮,氢氟碳化物,全氟碳化物,六氟化硫等。燃烧化石燃料、农业和畜牧业、垃圾处理等等都会向大气中排放温室气体。目前(2007年)大气中二氧化碳浓度达到了379ppmv,是地球历史上65万年以来的最高值。过去十年中大气二氧化碳浓度以每年1.8ppmv的速度增长。
  1820年之前,没有人问过地球是如何获取热量的这一问题。正是在那一年,让-巴普蒂斯特-约瑟夫·傅里叶傅里叶(1768~1830):法国数学家与埃及学家。——译者注开始研究地球如何保留阳光中的热量而不将其反射回太空的问题。傅里叶在参加学者团随拿破仑去打埃及战役时患上了粘液水肿——一种让人总是感觉寒冷的疾病。回到法国后,他整年披着一件大衣,将大部分时间用于对热传递的研究。他得出的结论是:尽管地球确实将大量的热量反射回太空,但大气层还是拦下了其中的一部分并将其重新反射回地球表面。他将此比作一个巨大的钟形容器,顶端由云和气体构成,能够保留足够的热量,使得生命的存在成为可能。他的论文《地球及其表层空间温度概述》发表于1824年。当时这篇论文没有被看成是他的最佳之作,直到19世纪末才被人们重新记起。
  其实只因为地球红外线在向太空的辐射过程中被地球周围大气层中的某些气体或化合物吸收才最终导致全球温度普遍上升,所以这些气体的功用和温室玻璃有着异曲同工之妙,都是只允许太阳光进,而阻止其反射,近而实现保温、升温作用,因此被称为温室气体。其中既包括大气层中原来就有的水蒸气、二氧化碳、氮的各种氧化物,也包括近几十年来人类活动排放的氯氟甲烷(HFCs)、氢氟化物、全氟化物(PFCs)、硫氟化物(SF6)等。种类不同吸热能力也不同,每分子甲烷的吸热量是二氧化碳的21倍,氮氧化合物更高,是二氧化碳的270倍。不过和人造的某些温室气体相比就不算什么了,目前为止吸热能力最强的是氯氟甲烷(HFCs)和全氟化物(PFCs)。下面就其中几种的排放情况做一简单介绍:

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  二氧化碳(CO2):预算全球每年的二氧化碳排放量是一件非常复杂的工作,因为它是在大气、海洋和生物圈之间循环的。通过光合作用地球上的植物每年消耗370Pg(1P=1015)的二氧化碳,但是动植物的呼吸过程以及它们尸体的腐化也会向大气中释放同等数量的二氧化碳。与此同时海洋每年也会吸收370Pg的二氧化碳并释放382Pg的二氧化碳。此外燃烧各种化石燃料会释放18Pg,燃烧木材释放7Pg的二氧化碳。如此计算,大气层中每年都会增加11Pg的二氧化碳。据统计工业革命之前大气层中的二氧化碳共有290ppmv,而1999年就有350ppmv,年增长率达到0.3-0.4%。而且由于二氧化碳是化学惰性的,不能通过光化学或化学作用去除。
  全球碳循环
  甲烷(CH4):甲烷是在缺氧环境中由产甲烷细菌或生物体腐败产生的,沼泽地每年会产生150Tg(1T=1012)消耗50Tg,稻田产生100Tg消耗50Tg,牛羊等牲畜消化系统的发酵过程产生100-150Tg,生物体腐败产生10-100Tg,合计每年大气层中的甲烷含量会净增350Tg左右。它在大气中存在的平均寿命在8年左右,可以通过下面的化学反应:
  CH4 + OH --> CH3 + H2O
  消耗掉,而用于此反应的氢氧根(OHˉ)的重量每年就达到500Tg。
  一氧化二氮(N2O):它在大气层中的存在寿命是150年左右,尽管在对流层中是化学惰性的,但是可以利用太阳辐射的光解作用在同温层中将其中的90%分解,剩下的10%可以和活跃的原子氧O(1D)反应而消耗掉。即使如此大气层中的N2O仍以每年0.5-3Tg的速度净增。 www.aiwojiayuan.org- ra3"sZ1wq^mDzs4y
  N2O + hv --> N2 + O(1D)
  N2O + O(1D) --> N2 + O2
  N2O + O(1D) --> 2NO
  氯氟碳化合物(CFC-11和CFC-12):它们在对流层中也是化学惰性的,但也可在同温层中利用太阳辐射光解掉或和活性碳原子反应消耗掉。
  CCl3F + hv --> CCl2F + Cl,
  Cl2F2 + hv --> CClF2+ Cl
  CCl3F + O(1D) --> CCl2F + ClO
  CCl2F2 + O(1D) --> CClF + ClO
  从根本上了解了温室效应,及引发这种效应的各种气体的存在情况,我们不禁会对它对环境的影响产生好奇。其实和许多别的事情一样,这种影响也是相互的,接下去我们就看看全球变暖也就是温度和各种现象之间的相互制约关系。
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