地球溫室效應的解決方法

【專家解說】：雖然迄今為止，我們無法提出有效的解決對策，但是退而求其次，至少應該想盡辦法努力抑制排放量的增長，不可聽天由命任憑發(fā)展。 首先，暫訂2050年作為目標。如果按照目前這種情勢發(fā)展下去，綜合各種溫室效應氣體的影響，預計地球的平均氣溫屆時將要提升兩度以上。一旦氣溫發(fā)生如此大幅提升，地球的氣候?qū)鹬卮笞兓? 因此為今之計，莫過于竭盡所能采取對策，盡量抑制上升的趨勢。目前國際輿論也在朝此方向不斷進行呼吁，而各國的研究機構(gòu)亦已提出各種具體的對策方案。 可惜仔細檢視各種方案之后，迄今尚未發(fā)現(xiàn)任何一項對策足以獨挑大梁解決問題。因此，吾人遂有必要尋求一切可能性，全面考量這些對策方案究竟具有何等效果。 一、全面禁用氟氯碳化物 實際上全球正在朝此方向推動努力，是以此案最具實現(xiàn)可能性。倘若此案能夠?qū)崿F(xiàn)，對于2050年為止的地球溫暖化，根據(jù)估計可以發(fā)揮3%左右的抑制效果。 二、保護森林的對策方案 今日以熱帶雨林為生的全球森林，正在遭到人為持續(xù)不斷的急劇破壞。有效的因應對策，便是趕快停止這種毫無節(jié)制的森林破壞，另一方面實施大規(guī)模的造林工作，努力促進森林再生。目前由于森林破壞而被釋放到大氣中的二氧化碳，根據(jù)估計每年約在1～2gt.碳量左右。倘若各國認真推動節(jié)制砍伐與森林再生計劃，到了2050年，可能會使整個生物圈每年吸收相當于0.7gt.碳量的二氧化碳。具結(jié)果得以降低7%左右的溫室效應。 三、汽車使用燃料狀況的改善 日本汽車在此方面已獲技術(shù)提升，大幅改善昔日那種耗油狀況。但在美國等地，或許是因油藏豐富，對于省油設計方面，至今未見有何明顯改善跡象，仍舊維持過度耗油的狀況。因此，該地區(qū)生產(chǎn)的汽車在改善燃油設計方面，具有充分發(fā)揮的余地。由于此項努力所導致的化石燃料消費削減，估計到了2050年，可使溫室效應降低5%左右。 四、改善其他各種場合的能源使用效率 是要改善其他各種場合的能源使用效率。今日人類生活，到處都在大量使用能源，其中尤以住宅和辦公室的冷暖氣設備為最。因此，對于提升能源使用效率方面，仍然具有大幅改善余地，這對2050年為止的地球溫暖化，預計可以達到8%左右的抑制效果。 五、對石化燃料的生產(chǎn)與消費，依比例課稅 如此一來，或許可以促使生產(chǎn)廠商及消費者在使用能源時有所警惕，避免作出無謂的浪費。而其稅金收入，則可用于森林保護和替代能源的開發(fā)方面。 任何化石燃料一經(jīng)燃燒，就會排放出二氧化碳來。惟其排放量會因化石燃料種類而有不同。由于天然瓦斯的主要成分為甲烷，故其二氧化碳排放量要比煤炭、石油為低。同樣是要產(chǎn)生一千卡的熱量，煤炭必須排放相當于0.098公克碳量的二氧化碳；這在石油則為0.085公克；若是換成天然瓦斯只需排放0.056公克即可。 因此，有人提案依照天然瓦斯、石油、煤炭的順序予以加重課稅。譬如生產(chǎn)方面，要對二氧化碳排放量較高的煤炭，以能量換算，每十億焦耳課稅0.5美元，而對天然瓦斯則只課稅0.23美元。亦即二氧化碳排放量愈高的化石燃料課稅愈重。至于消費方面的情形亦復加此，其課稅比例在煤炭訂為23%，在天然瓦斯訂為13%。 當然，現(xiàn)今階段只不過是有這么一個構(gòu)想而已。但若果真付諸實行，可望對于2050年為止的地球溫暖化，提供大約5%的抑制效果。 六、鼓勵使用天然瓦斯作為當前的主要能源 因為天然瓦斯較少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯，此案則是希望更進一步推廣這種運動。惟其抑制溫暖化的效果并不太大，頂多只有1%的程度左右。 七、汽機車的排氣限制 由于汽機車的排氣中，含有大量的氮氧化物與一氧化碳，因此希望減少其排放量。這種作法雖然無法達到直接削減二氧化碳的目的，但卻能夠產(chǎn)生抑制臭氧和甲烷等其他溫室效應氣體的效果。預計將對2050年為止的溫暖化，分擔2%左右的抑制效果。 八、鼓勵使用太陽能 譬如推動所謂“陽光計劃”之類。這方面的努力能使化石燃料用量相對減少，因此對于降低溫室效應具備直接效果。不過，就算積極推動此項方案，對于2050年為止的溫暖化，只具4%左右的抑制效果。其效果似乎未如人們的期待。 九、開發(fā)替代能源 利用生物能源(Biomass Energy)作為新的干凈能源。亦即利用植物經(jīng)由光合作用制造出來的有機物充當燃料，藉以取代石油等既有的高污染性能源。 十、徹底、簡單、最佳方案 地球表面的C循環(huán) 從空氣中的CO2 經(jīng)過植物的光合作用 變成C 經(jīng)過 植物的呼吸作用 自然分解者分解 燃燒 動物的呼吸作用 變成CO2 本來上天已經(jīng)安排好了一切 把地球表面上那些過多的C S FE ...都以礦物質(zhì)的形式埋到了地下 是人類自己把它們挖出來使用 才會造成溫室效應 酸雨 很顯然的 當天然氣以及那些所有的燃料都被挖出來使用后 地球表面的情況 就會跟億萬年以前的地球一樣了 這樣的話 不僅物種會死 人也會死的啊 最終方案：全面停止石油 煤炭 天然氣 S...的開采和使用 并且 通過什么途徑把過多的C從地球表面上消失{把過多的C埋到地下，這應該是人類目前所必須做的地球表面的C循環(huán) ,那總之 就是一個循環(huán) ....沒有人可以阻止地球表面上的C氧化的 很顯然的 溫室效應是在工業(yè)革命之后才有的 應該說是:人類把C挖出來使用后才出現(xiàn)的很顯然的 種樹 對于溫室效應只是暫時的 對CO2的減少只是暫時的 因為發(fā)生化學反應 C原子數(shù)量不變 很顯然的地球表面上的C 那就是一個循環(huán)的 學生 都會想明白的 不斷往這個循環(huán)里面加入C 就會使得 地球 表面上的C 越來越多的 開發(fā)新能源具有非常 沉重的歷史 使命 總之 那些地下C 都是不可再生的能源 遲早 都會 用 完de 但是樹林對于生態(tài)系統(tǒng)的作用是很大的 樹林是野生動植物的生存場所 APP的速生林對環(huán)境是沒有任何意義的 燃燒生物能源也會產(chǎn)生二氧化碳，這點固然是和化石燃料相同，不過生物能源系從大自然中不斷吸取二氧化碳作為原料，故可成為重覆循環(huán)的再生能源，達到抑制二氧化碳濃度增長的效果。 此外也有可能是自然規(guī)律，因為古代恐龍時期地球比現(xiàn)在還熱。 何謂‘溫室效應’ ‘溫室效應’是指地球大氣層上的一種物理特性。假若沒有大氣層，地球表面的平均溫度不會是現(xiàn)在 合宜的15℃，而是十分低的-18℃。這溫度上的差別是由于一類名為溫室氣體所引致，這些氣體吸收紅外線輻射而影響到地球整 體的能量平衡。在現(xiàn)況中，地面和大氣層在整體上吸收太陽輻射后能平衡于釋放紅外線輻射到太空外(圖一)。但受到溫室氣體的 影響，大氣層吸收紅外線輻射的份量多過它釋放出到太空外，這使地球表面溫度上升，此過程可稱為‘天然的溫室效應’。但由 于人類活動釋放出大量的溫室氣體，結(jié)果讓更多紅外線輻射被折返到地面上，加強了‘溫室效應’的作用。 圖一簡略地說明地球大氣層的長期輻射平衡情況。太陽總輻射量(240瓦每平 方米)和紅外線的釋放量應要均等。其中約三分之一(103瓦每平方米)的太陽輻射會被反射而馀下的會被地球表面所吸收。此外，大氣 層的溫室氣體和云團吸收及再次釋放出紅外線輻射，使到地面更暖，高出約33℃。 (來源: Intergovernmental Panel on Climate Change, 1994: Radiative Forcing of Climate Change and An evaluation of the IPCC IS92 Emission Scenarios, Cambridge University Press, U.K.) 溫室氣體種類 溫室氣體占大氣層不足1%。其總濃度需視乎各‘源’和‘匯’的平衡結(jié)果?！础侵改承┗瘜W或物理過程使到溫室氣體濃 度增加，相反‘匯’是令其減少。人類的活動可直接影響各種溫室氣體的‘源’和‘匯’而因此改變了其濃度。 大氣層中主要的溫室氣體可有二氧化碳(CO2)，甲烷(CH4)，一氧化二氮(N2O)，氯氟碳 化合物(CFCs)及臭氧(O3)。大氣層中的水氣(H2O)雖然是‘天然溫室效應’的主要原因，但普遍認為它 的成份并不直接受人類活動所影響。表一顯示了一些溫室氣體的特性。 ‘全球變暖潛能’(Global Warming Potential) 各種溫室氣體對地球的能量平衡有不同程度的影響。為了幫助決策者能量度各種溫室氣體對地球變暖的影響，‘跨政府氣候轉(zhuǎn)變 委員會’ (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)在1990年的報告中引入‘全球變暖潛能’的概念?！蜃兣瘽撃堋?是反映溫室氣體的相對強度，其定義是指某一單位質(zhì)量的溫室氣體在一定時間內(nèi)相對于CO2的累積輻射力*。表二列出 ‘跨政府氣候轉(zhuǎn)變委員會’報告內(nèi)一些溫室氣體的‘全球變暖潛能’。對氣候轉(zhuǎn)變的影響來說，‘全球變暖潛能’的指數(shù)已考慮到 各溫室氣體在大氣層中的存留時間與及其吸收輻射的能力。在計算‘全球變暖潛能’的時候，是需要明了各溫室氣體在大氣層中的 演變情況(通常不太了解)和它們在大氣層的馀量所產(chǎn)生的輻射力(比較清楚知道)。因此，‘全球變暖潛能’含有一些不確定因素， 以CO2作為相對比較，一般約在±35%。 *輻射力的定義是由 于太陽或紅外線輻射份量的轉(zhuǎn)變而引致對流層頂部的平均輻射改變。輻射力影響了地球吸收和釋放輻射的平衡。正值的輻射力會使地球 表面變暖，負值的輻射力使地球表面變涼。 溫室氣體濃度的轉(zhuǎn)變 i) 二氧化碳(CO2) 夏威夷的冒納羅亞觀象臺在1958年已開始對大氣層CO2濃度作仔細量度。表二顯示CO2在大氣層中 的每年平均濃度由1958年約315ppmv(百萬份之一體積)升至1997年約363ppmv。冒納羅亞觀象臺的數(shù)據(jù)亦反映了每年在北半球因為植 物呼吸作用而產(chǎn)生的周期變化：CO2濃度在秋冬季時增加而在春夏季時減少。與北半球比較，這種隨著植物生長及凋萎 的CO2濃度周年變化在南半球的出現(xiàn)時間是剛剛相反，而且變化幅度較小，這種現(xiàn)象在赤度附近地區(qū)則完全看不到。 圖二. 大氣層CO2的每月平均混合比。 (‧)表示1974年5月 以前的數(shù)據(jù)，取自Scripps Institution of Oceanography。 (‧)表示1974年5月以后的數(shù)據(jù)，取自U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration。(— )表示每月平均值的長期趨勢。 ii) 甲烷(CH4) CH4在大氣層中的增長速度已在近十年減少下來，尤其在1991至1992年間有明顯的下降，但在1993年后期亦有 些增長。1980至1990的平均增長速度是每年13ppbv(十億份之一體積)。 圖三. 在夏威夷冒納羅亞觀象臺收集的空氣樣本顯示大氣層中CH4的平均混合比。藍點表示量度數(shù)據(jù)，紅線 和綠線分別表示CH4混合比短期和長期的變化。 iii) 一氧化二氮(N2O) 從過往40年間，N2O的平均升幅是每年0.25%(見圖四)?，F(xiàn)時在對 流層的N2O濃度在312到314ppbv左右。 圖四. 大氣層中N2O的每月平均混合比。 iv) 氯氟碳化合物(CFCs) 在各種氯氟碳化合物中,以CFC-11及CFC-12較為重要，因為其濃度比較高與及它們對平流層內(nèi)的O3有很大影響。 在多種人造的氯氟碳化合物中，以CFC-11及CFC-12的濃度最高，分別約為0.27及0.55ppbv(量度于冒納羅亞觀象臺,1997,見圖五 和六)。從它們的‘全球變暖潛能’數(shù)值，顯示這兩種氣體吸收紅外線輻射的能力相當高，估計在八十年代期間除了CO2以 外，CFC-11及CFC-12在所有溫室氣體中對輻射力的影響已占了三份之一。 圖五. 大氣層中CFC-11的每月平均混合比。 圖六. 大氣層中CFC-12的每月平均混合比。 *圖二至六取自夏威夷冒納羅亞觀象臺 ‘溫室效應’增強后的影響 i) 氣候轉(zhuǎn)變：‘全球變暖’ 溫室氣體濃度的增加會減少紅外線輻射放射到太空外，地球的氣候因此需要轉(zhuǎn)變來使吸取和釋放輻射的份量達至新的平衡。 這轉(zhuǎn)變可包括‘全球性’的地球表面及大氣低層變暖，因為這樣可以將過剩的輻射排放出外。雖然如此，地球表面溫度的少許 上升可能會引發(fā)其他的變動，例如：大氣層云量及環(huán)流的轉(zhuǎn)變。當中某些轉(zhuǎn)變可使地面變暖加劇(正反饋)，某些則可令變暖過 程減慢(負反饋)。 利用復雜的氣候模式，‘政府間氣候變化專門委員會’在第三份評估報告估計全球的地面平均氣溫會在2100年上升1.4至5.8度。這預計已考慮到大氣 層中懸浮粒子傾于對地球氣候降溫的效應與及海洋吸收熱能的作用 (海洋有較大的熱容量)。但是，還有很多未確定的因素會影響 這個推算結(jié)果，例如：未來溫室氣體排放量的預計、對氣候轉(zhuǎn)變的各種反饋過程和海洋吸熱的幅度等等。 ii) 海平面升高 假若‘全球變暖’正在發(fā)生，有兩種過程會導致海平面升高。第一種是海水受熱膨脹令水平面上升。第二種是冰川和格陵蘭及南 極洲上的冰塊溶解使海洋水份增加。預期由1900年至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.09米至0.88米之間。 對人類生活的潛在影響 i) 經(jīng)濟的影響 全球有超過一半人口居住在沿海100公里的范圍以內(nèi)，其中大部份住在海港 附近的城市區(qū)域。所以，海平面的顯著上升對沿岸低洼地區(qū)及海島會造成嚴重的經(jīng)濟損害，例如：加速沿岸沙灘被海水的沖蝕、 地下淡水被上升的海水推向更遠的內(nèi)陸地方。 ii) 農(nóng)業(yè)的影響 實驗證明在CO2高濃度的環(huán)境下，植物會生長得更快速和高大。但是，‘全球變暖’的結(jié)果可會影響大氣環(huán)流，繼 而改變?nèi)虻挠炅糠植寂c及各大洲表面土壤的含水量。由于未能清楚了解‘全球變暖’對各地區(qū)性氣候的影響，以致對植物生態(tài)所 產(chǎn)生的轉(zhuǎn)變亦未能確定。 iii) 海洋生態(tài)的影響 沿岸沼澤地區(qū)消失肯定會令魚類，尤其是貝殼類的數(shù)量減少。河口水質(zhì)變咸可會減少淡水魚的品種數(shù)目，相反該地區(qū)海洋魚類的 品種也可能相對增多。至于整體海洋生態(tài)所受的影響仍未能清楚知道。 iv) 水循環(huán)的影響 全球降雨量可能會增加。但是，地區(qū)性降雨量的改變則仍未知道。某些地區(qū)可有更多雨量，但有些地區(qū)的雨量可能會減少。此外 ，溫度的提高會增加水份的蒸發(fā)，這對地面上水源的運用帶來壓力。 -------------------------------------------------------------------------------- 表一：幾種主要溫室氣體的特性 溫室氣體 源 匯 對氣候的影響 對人類生活的影響 二氧化碳 (CO2) 1) 燃料 2) 改變土地的使用 （砍伐森林） 1) 被海洋吸收 2) 植物的光合作用 吸收紅外線輻射，影響大氣平流層中O3的濃度 甲烷 (CH4) 1) 生物體的燃燒 2) 腸道發(fā)酵作用 3) 水稻 1) 和OH起化學作用 2) 被土壤內(nèi)的微生物吸取 吸收紅外線輻射，影響對流層中O3及OH的濃度，影響平流層中O3和H2O的濃度， 產(chǎn)生CO2 一氧化二氮 (N2O) 1) 生物體的燃燒 2) 燃料 3) 化肥 1) 被土壤吸取 2) 在大氣平流層中被光線 分解與及和O起化學作用 吸收紅外線輻射，影響大氣平流層中O3的濃度 臭氧 (O3) 光線令O2產(chǎn)生光化作用 與NOx，ClOx及HOx等化合物的催化反應。 吸收紫外光及紅外線輻射 一氧化碳 (CO) 1) 植物排放 2) 人工排放（交通 運輸和工業(yè)） 1) 被土壤吸取 2) 和OH起化學作用 影響平流層中O3和OH的循環(huán)，產(chǎn)生CO2 氯氟碳化合物 (CFCs) 工業(yè)生產(chǎn) 在對流層中不易被分解，但在平流層中會被光線分解和跟O產(chǎn)生化學作用 吸收紅外線輻射，影響平流層中O3的濃度 二氧化硫 (SO2) 1) 火山活動 2) 煤及生物體的燃燒 1) 乾和濕沉降 2) 與OH產(chǎn)生化學作用 形成懸浮粒子而散射太陽輻射 -------------------------------------------------------------------------------- 表二： 各種溫室氣體的‘全球變暖潛能’ 溫室氣體 留存期 (年) 全球變暖潛能 20年 100年 500年 二氧化碳 (CO2) 未能確定 未能確定 未能確定 未能確定 甲烷 (CH4) 12.0 62 23 7 一氧化二氮 (N2O) 114 275 296 156 氯氟碳化合物 (CFCs) 未能確定 未能確定 未能確定 未能確定 i) CFCl3 (CFC-11) 45 6300 4600 1600 ii) CF2Cl2 (CFC-12) 100 10200 10600 5200 iii) CClF3 (CFC-13) 640 10000 14000 16300 iv) C2F3Cl3 (CFC-113) 85 6100 6000 2700 v) C2F4Cl2 (CFC-114) 300 7500 9800 8700 vi) C2F5Cl (CFC-115) 1700 4900 7200 9900 *排放1Kg該種溫室氣體相對于1Kg CO2 所產(chǎn)生的溫室效應。