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溫室氣體（Greenhouse Gas,GHG）

溫室氣體包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等.燃燒化石燃料、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)、垃圾處理等等都會(huì)向大氣中排放溫室氣體.目前（2007年）大氣中二氧化碳濃度達(dá)到了379ppmv,是地球歷史上65萬(wàn)年以來(lái)的最高值.過(guò)去十年中大氣二氧化碳濃度以每年1.8ppmv的速度增長(zhǎng).

1820年之前,沒(méi)有人問(wèn)過(guò)地球是如何獲取熱量的這一問(wèn)題.正是在那一年汽油檢測(cè)儀,讓-巴普蒂斯特-約瑟夫·傅里葉傅里葉（1768～1830）：法國(guó)數(shù)學(xué)家與埃及學(xué)家.——譯者注開(kāi)始研究地球如何保留陽(yáng)光中的熱量而不將其反射回太空的問(wèn)題.傅里葉在參加學(xué)者團(tuán)隨拿破侖去打埃及戰(zhàn)役時(shí)患上了粘液水腫——一種讓人總是感覺(jué)寒冷的疾病.回到法國(guó)后,他整年披著一件大衣,將大部分時(shí)間用于對(duì)熱傳遞的研究.他得出的結(jié)論是：盡管地球確實(shí)將大量的熱量反射回太空,但大氣層還是攔下了其中的一部分并將其重新反射回地球表面.他將此比作一個(gè)巨大的鐘形容器,頂端由云和氣體構(gòu)成,能夠保留足夠的熱量,使得生命的存在成為可能.他的論文《地球及其表層空間溫度概述》發(fā)表于1824年.當(dāng)時(shí)這篇論文沒(méi)有被看成是他的最佳之作,直到19世紀(jì)末才被人們重新記起.

其實(shí)只因?yàn)榈厍蚣t外線在向太空的輻射過(guò)程中被地球周?chē)髿鈱又械哪承怏w或化合物吸收才最終導(dǎo)致全球溫度普遍上升,所以這些氣體的功用和溫室玻璃有著異曲同工之妙,都是只允許太陽(yáng)光進(jìn)溫室氣體有哪些,而阻止其反射,近而實(shí)現(xiàn)保溫、升溫作用,因此被稱(chēng)為溫室氣體.其中既包括大氣層中原來(lái)就有的水蒸氣、二氧化碳、氮的各種氧化物,也包括近幾十年來(lái)人類(lèi)活動(dòng)排放的氯氟甲烷（HFCs）、氫氟化物、全氟化物（PFCs）、硫氟化物（SF6）等.種類(lèi)不同吸熱能力也不同溫室氣體有哪些,每分子甲烷的吸熱量是二氧化碳的21倍,氮氧化合物更高,是二氧化碳的270倍.不過(guò)和人造的某些溫室氣體相比就不算什么了溫室氣體有哪些,目前為止吸熱能力最強(qiáng)的是HFCs和PFCs.下面就其中幾種的排放情況做一簡(jiǎn)單介紹：

二氧化碳（CO2）：預(yù)算全球每年的二氧化碳排放量是一件非常復(fù)雜的工作,因?yàn)樗窃诖髿狻⒑Ｑ蠛蜕锶χg循環(huán)的.通過(guò)光合作用地球上的植物每年消耗370Pg（1P=1015）的二氧化碳,但是動(dòng)植物的呼吸過(guò)程以及它們尸體的腐化也會(huì)向大氣中釋放同等數(shù)量的二氧化碳.與此同時(shí)海洋每年也會(huì)吸收370Pg的二氧化碳并釋放382Pg的二氧化碳.此外燃燒各種化石燃料會(huì)釋放18Pg,燃燒木材釋放7Pg的二氧化碳.如此計(jì)算,大氣層中每年都會(huì)增加11Pg的二氧化碳.據(jù)統(tǒng)計(jì)工業(yè)革命之前大氣層中的二氧化碳共有290ppmv,而1999年就有350ppmv,年增長(zhǎng)率達(dá)到0.3－0.4％.而且由于二氧化碳是化學(xué)惰性的,不能通過(guò)光化學(xué)或化學(xué)作用去除.

全球碳循環(huán)

甲烷（CH4）：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,沼澤地每年會(huì)產(chǎn)生150Tg（1T=1012）消耗50Tg,稻田產(chǎn)生100Tg消耗50Tg,牛羊等牲畜消化系統(tǒng)的發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生100－150Tg,生物體腐敗產(chǎn)生10－100Tg,合計(jì)每年大氣層中的甲烷含量會(huì)凈增350Tg左右.它在大氣中存在的平均壽命在8年左右,可以通過(guò)下面的化學(xué)反應(yīng)：

CH4 + OH --> CH3 + H2O

消耗掉,而用于此反應(yīng)的氫氧根（OH）的重量每年就達(dá)到500Tg.

一氧化二氮（N2O）：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(yáng)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(1D)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.

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）：它們?cè)趯?duì)流層中也是化學(xué)惰性的,但也可在同溫層中利用太陽(yáng)輻射光解掉或和活性碳原子反應(yīng)消耗掉.

CCl3F + hv --> CCl2F + Cl,

Cl2F2 + hv --> CClF2+ Cl

CCl3F + O(1D) --> CCl2F + ClO

CCl2F2 + O(1D) --> CClF + ClO

從根本上了解了溫室效應(yīng),及引發(fā)這種效應(yīng)的各種氣體的存在情況,我們不禁會(huì)對(duì)它對(duì)環(huán)境的影響產(chǎn)生好奇.其實(shí)和許多別的事情一樣,這種影響也是相互的,接下去我們就看看全球變暖也就是溫度和各種現(xiàn)象之間的相互制約關(guān)系.

大氣中主要的溫室氣體是水汽（H2O）,水汽所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)大約占整體溫室效應(yīng)的60%～70％,其次是二氧化碳（CO2）大約占了26％氫氣報(bào)警器,其他的還有臭氧（O3）,甲烷（CH4）,氧化亞氮（N2O）全氟碳化物（PFCs）、氫氟碳化物（HFCs）、含氯氟烴（HCFCs）及六氟化硫（SF6）等.

文獻(xiàn)：

1895年,瑞典物理學(xué)家斯文特·阿列紐斯讀過(guò)傅里葉的論文后,研究出了第一個(gè)用以計(jì)算二氧化碳對(duì)地球溫度影響的理論模型.他得出的結(jié)果是,大氣層中的二氧化碳含量減少約40%,溫度就會(huì)下降4～5攝氏度（7～9華氏度）,并可引發(fā)一個(gè)新的冰川期.同理,二氧化碳的含量翻番的話(huà),溫度就會(huì)上升5～6攝氏度（9～11華氏度）.他還估計(jì),大概需要3000年的時(shí)間來(lái)燃燒礦物燃料,才能使二氧化碳的含量翻番.那時(shí)小冰川期大概已近尾聲,對(duì)一個(gè)習(xí)慣了當(dāng)時(shí)斯堪的納維亞寒冷冬天的人而言,天氣逐漸變暖似乎是一個(gè)令人振奮的前景.

作業(yè)幫用戶(hù)2016-12-03 舉報(bào)

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