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16(1)温室气体排放及节能减排

(2010-04-04 12:18:14)
标签:

气候

变暖

节能

减排

人为

温室气体

温室效应

排放

1. 引言

2. 温室气体与大气热效应

3. 温室气体及其排放源

4. 节能减排的战略措施                                                                                    

5. 结语

 

摘要 人类活动排放的温室气体主要有二氧化碳,甲烷,一氧化二氮,氟氯烃等。其中,化石燃料燃烧产生的二氧化碳,是排放量最大的温室气体。

 

自工18世纪(1764年)欧洲业革命(1750年)以来,大气中的温室气体浓度已经增加了很多;其中二氧化碳已经从工业革命前的280 ppmv增加到现在的380 ppmv,甲烷从700 ppbv增加到1720 ppbv,一氧化二氮从275ppbv增加到310ppbv。大气中的氟氯烃则是无中生有,已经被人们检测到了。温室气体排放,导致全球气候变暖。为了减缓和控制气候变暖,必须节约能源,减少温室气体的排放。

                 

.实施节能减排战略的主要途径包括: (1) 控制人口增长,减少能源消耗;(2) 改变产业结构,发展低碳经济; (3) 淘汰落后生产力,提高能源利用效率;(4)发展循环经济,提高资源利用率;(5)建立节约型社会,减少能源和资源的浪费;(6)节能减排立法,确立节能减排的法律地位;(7)开发利用清洁能源,减少化石燃料的消耗。

关键词:温室气体,气候变暖,节约能源,减少排放

 

Emission of Greenhouse Gases and

Both Saving Energy and Reducing Emission

Yang Xinxing, Chai Fahe and Duan Ning

Chinese Research Academy of Environmental Sciences

Beijing 100012, China

Abstract

The Greenhouse Gases that human activities have emitted include carbon dioxide (CO2), methane (CH4), nitrous oxide (N2O), halocarbons, and halogenated compounds and so on, and carbon dioxide (CO2) from combustion of fossil fuels is one of the most important.

Since the industry revolution of The 18th century (1765) in Europe, the greenhouse gases in the atmosphere have much greatly increased, and among them, the carbon dioxide has increased now to 380 ppmv from 280 ppmv before the industry revolution; methane from 700 ppbv to 1720ppbv; nitrous oxide (N2O) from 275 ppbv to 310ppbv. There were not CFCs before, and now there are CFCs that have been monitored by the people in the atmosphere. The emission of the greenhouse gases would lead to global climate warming. For controlling and retarding the climate warming, it would need to save energy sources and to decrease the emission of the greenhouse gases.

The strategy ways of saving energy and reducing emission in China mainly would include:

(1)to control increase of population, and to decrease the consumption of the energy sources ;

(2) to improve the industrial structure and to develop the low carbon economy;

(3) to eliminate backward mode of production and to increase the using efficiency of the energy sources;

(4) to develop the circulatory economy and to increase the using efficiency of the resources ;

(5) to build the society of saving resources mode and to decrease the waste of the energy sources and resources;

 

(6) to make the law of saving energy and to guarantee reducing emission

(7) to explore and apply the clean energy sources and to decrease the consumption of the fossil fuels.

 

 

Keywords: Greenhouse gases,climate warming, energy saving, pollution reduction

 

1. 引言

1992年5月9通过的联合国在纽约通过的《气候变化框架公约》, “承认地球气候变化及其不利影响是人类共同关心的问题。”“人类活动已大大增加了大气中温室气体的浓度,自然的温室效应加剧,导致地表和大气进一步增温,并可能对自然生态系统和人类产生不利影响” 。《条约》要求:“将大气中温室气体的浓度稳定在气候系统不受人为干扰的水平上” 。“各缔约方应该在公平的基础上,根据它们共同的但又有区别的责任和各自的能力,为当代人类及其后代的利益,保护气候系统。发达国家缔约方应当率先应对气候变化及其不利影响”[1,2]

1990年国际政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一次气候变化评估报告指出:

人类活动排放的大气污染物,正在使大气中的温室气体浓度显著增加。这些温室气体包括二氧化碳、甲烷、氯氟烃(CFC)和一氧化二氮。它们使地球温室效应加强,气候变暖[3]

 

1995年第二次评估气候变化报告指出,自工业革命(1750年)以来,大气中的温室气体浓度已经增加了很多;其中CO2从280 ppmv增加到360 ppmv,CH4从700 ppbv增加到1720 ppbv ,N2O 从275ppbv增加到310ppbv[4]

 

2007年IPCC第四次气候变化报告称,全球大气CO2浓度已经达到379 ppm(v)。世界气象组织(WTO)发布的《2006年温室气体公报》称,全球大气CO2平均浓度为381.2 ppm(v),而人类生存可以承受的浓度是550 ppm(v) [5]

美国国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室报告称:在18世纪工业革命前夕,大气中的二氧化碳含量约为280 ppm。2006年达到280 ppm左右。目前达到285ppm左右。从2000年以来,二氧化碳的年均增幅约为2 ppm,而20世纪80年代的年均增幅为1.5 ppm,60年代还不到1ppm。

2007年IPCC第四次气候评估报告《气候变化2007:减缓气候变化》中指出,人类必须采取措施控制温室气体排放,遏制温室气体排放对环境产生的负面影响,并要在经济上付出一定的代价。

 

专家们认为,节约能源,减少化石燃料的消耗,减少二氧化碳的排放数量,是控制和减缓全球气候变暖趋势的重要途径。2007年6月6日至8日,在G8高峰会上八国集团领导人就应对气候变化问题达成妥协,同意“认真地考虑”德国政府提出的关于到2050年全球温室气体排放量比1990年降低50%的建议。我国政府高度重视全球气候变化及其对环境造成的严重影响问题。可以说,不论从国际社会,还是从我国国家最高领导层,都已经把节能减排视为应对气候变化的重大战略决策。

 

 

2. 温室气体与大气的温室效应

   

(一)什么是温室气体

来自太阳的短波辐射(可见光和紫外光)到达地球表面,可以使地面升温;同时,地面发出的长波辐射(红外光),可以向空间反射能量, 降低地球的温度。地球表面的入射短波辐射与反射的长波辐射的平衡点决定了地球表面的气温。对太阳的入射的短波光来说,地球的大气,基本上是不能吸收的,但是,大气中某些微量气体,例如,二氧化碳(CO2),甲烷(CH4),一氧化二氮(N2O),和水汽等,能够像玻璃温室的玻璃那样俘获辐射能,使气温升高,导致地球气候变暖,人们把它们被称为“温室气体”(greenhouse gases)。

 

(二)大气层的温室效应

现在,人们通常把大气层的热效应,称为“温室效应”。实际上,大气层的热效应,与人工温室的热效应的升温、保温的机制与大气层的升温、保温机制并不完全相同。专家们已经习惯于把大气的热效应,称为“温室效应”。

 

3. 温室气体及其排放源[6]

 

    (一)温室气体的种类

严格地说,只有那些能够吸收和辐射地球发出的8–12 μm长波辐射能的气体,才可以被称为大气中的“温室气体”。最主要的温室气体应该是水汽,但是,由于人类不能直接控制大气中的水汽浓度,所以在温室效应的讨论中通常不涉及水汽。因此,通常所说的大气温室气体,主要是指:二氧化碳(CO2),甲烷(CH4),一氧化二氮(N2O)和氯氟烃(CFCs)四种。全氟化碳(perfluorocarbons,PFCs),六氟化硫(sulfur sexafluoride, SF6)等,也能吸收和辐射8–12 μm长波辐射,导致气温升高,因此被列入温室气体。此外,臭氧在红外区有一个很强的吸收带,因此它也是一种温室气体。氮气虽然是大气的主要成分,但是它们对温室效应不起作用,所以不是温室气体。

 

(二)温室气体的排放源

大气中的温室气体,主要来自自然界的物质转化和运动过程。例如,火山爆发,森林火灾,土壤有机碳的降解和矿化,动植物的呼吸过程等。人类活动排放的温室气体,主要来自化石燃料的燃烧、交通运输、电力生产、商业经济活动,以及工农业的生产过程。

 

人为活动排放源主要是指下列四种温室气体的排放源:

(1)二氧化碳的来源

二氧化碳(CO2)是人为活动排放量最大的一种温室气体。二氧化碳的人为排放源,主要是化石燃料的燃烧。化石燃料是交通运输、电力生产、民用和商业活动,以及工业生产过程需要的主要能源。此外,二氧化碳排放源主要有生物质燃烧,土壤有机碳的降解和矿化过程。

    (2)一氧化二氮来源

一氧化二氮(N2O)的人为源,主要是农业生产使用的氮素肥料和农场动物的排泄物。世界各地在粮食作物生产,菜园,草地,果园,花园里的草木种植过程里,通常都施用化肥。一氧化二氮对温室效应贡献率大约为7%。

(3)甲烷的来源

甲烷的人为排放源,主要来自能源工业和农业的生产过程。例如,煤的开采,天然气的开采、输送和利用过程,以及农业生产中的稻田排放,填埋垃圾的降解、排放过程等。

(4)氯氟烃来源

大气中的氯氟烃(CFCs)主要来自人类大量用作制冷剂,溶剂和喷雾器的压缩气体的泄漏、溢出过程,以及残留的CFCs处理过程等。CFCs的稳定性很高,在大气中滞留的时间特别长,从而使它们有足够的时间,向平流层转移,破坏那里的臭氧。

表4.1列举全球和美国的主要温室气体的排放源及排放量。

 

 

4.1 全球和美国温室气体排放源及其排放量

 

温室气体名称

 

排放源

全球排放量

百万吨/年

(Mt/yr)

美国排放量

百万吨/年

(Mt/yr)

美国

排放比例

%

CO2

 

 

 

 

 

商业能源消费

Commercial energy

22 900

5 250

22.9

 

水泥制造及煤气泄露

Cement manufacturing and gas flaring

1 000

50

5.0

 

热带雨林砍伐

Tropical deforestation

5 900

 

 

 

合计

29 800

5 300

17.8

CH4

 

 

 

 

 

化石燃料生产

Fossil fuel production related

100

 

 

 

肠道发酵Enteric fermentation

85

 

 

 

稻田Rice paddies

60

 

 

 

垃圾填埋Landfills

40

 

 

 

动物废弃物Animal waste

25

 

 

 

生活废水Domestic sewage

25

 

 

 

合计

375

31

8.3

N2O

 

 

 

 

 

农田 cultivated soils

3.5

 

 

 

工业源Industrial sources

1.3

 

 

 

生物质燃烧Biomass burning

0.5

 

 

 

家畜和饲养场Cattle and feed lots

0.4

 

 

 

合计

5.7

0.5

8.8

卤代烃及其它

 

 

 

 

 

CFC-11,-12,-113

0.7

0.1

14.3

 

HCFC-22

0.2

0.1

50.0

 

HFCs,PFCs,SF6

n/a

0.034

 

注: (1)世界能源数据和美国资料为1996年资料。(2)其它数据为1990年资料。(3)n/a = not available。(4)Tropical deforestation,指损失的生的物质将会吸收的CO2。(5)资料来源:IPCC,1996;Marland et al。, 1999; USDOE,1999,1997a。

资料来源:工程与环境引论。 清华大学出版社,2002年:40页[7]

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