低碳的起因碳循环.pdf

2 低碳的起因 “低碳”概念的提出，起因于全球气候变化。其主要诱因便是温室气体排放 的历史。根据世界资源研究(WRI)的历史各界统计结果，从 1850 年开始排在前 20 位的国家历史排放约占世界85%。 2.1 碳循环 自然界碳循环的基本过程是：大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的 植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大 气中。也就是自然界中碳的分布、碳的流动和交换。有机体和大气之间的碳循环 是绿色植物从空气中获得二氧化碳，经过光合作用转化为葡萄糖，再综合成为植 物体的碳化合物，经过食物链的传递，成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼 吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气，另一部分则构成生物 的机体或在机体内贮存。动、植物死后,残体中的碳,通过微生物的分解作用也成 为二氧化碳而最终排入大气。大气中的二氧化碳这样循环一次约需20 年。一部 分（约千分之一）动、植物残体在被分解之前即被沉积物所掩埋而成为有机沉积 物。这些沉积物经过悠长的年代，在热能和压力作用下转变成矿物燃料——煤、 石油和天然气等。当它们在风化过程中或作为燃料燃烧时，其中的碳氧化成为二 氧化碳排入大气。人类消耗大量矿物燃料对碳循环发生重大影响。 大气和海洋之间的二氧化碳交换为：二氧化碳可由大气进入海水，也可由海 水进入大气。这种交换发生在气和水的界面处，由于风和波浪的作用而加强。这 两个方向流动的二氧化碳量大致相等，大气中二氧化碳量增多或减少，海洋吸收 的二氧化碳量也随之增多或减少。碳质岩石的形成和分解：大气中的二氧化碳溶 解在雨水和地下水中成为碳酸，碳酸能把石灰岩变为可溶态的重碳酸盐，并被河 流输送到海洋中。海水中的碳酸盐和重碳酸盐含量是饱和的，接纳新输入的碳酸 盐，便有等量的碳酸盐沉积下来。通过不同的成岩过程，又形成为石灰岩、白云 石和碳质页岩。在化学和物理作用（风化）下，这些岩石被破坏，所含的碳又以 二氧化碳的形式释放入大气中。火山爆发也可使一部分有机碳和碳酸盐中的碳再 次加入碳的循环。碳质岩石的破坏，在短时期内对循环的影响虽不大，但对几百 万年中碳量的平衡却是重要的。从1949 年到1969 年，由于燃烧矿物燃料以及其 他工业活动，二氧化碳的生成量估计每年增加 4.8％。其结果是大气中二氧化碳 浓度升高。这样就破坏了自然界原有的平衡，可能导致气候异常。矿物燃料燃烧 生成并排入大气的二氧化碳有一小部分可被海水溶解，但海水中溶解态二氧化碳 的增加又会引起海水中酸碱平衡和碳酸盐溶解平衡的变化。 碳循环示意图 碳的生物地球化学循环图 2000 年前25 位的国家温室气体排放情况。(CO2, CH4, N2O, PFCs, HFCs, SF6) 2000 年前25 位的国家人均温室气体排放情况。 (CO2, CH4, N2O, PFCs, HFCs, SF6) 发展水平与排放 累计 CO2 排放量, 1950-2000 累计 CO2 排放量, 1850-2000 对照 1990-2000 截至2006 年，全世界二氧化碳排放量至少在270 亿吨以上，能源专家预测， 到 2030 年排放量可能达 380 亿吨以上。亚太地区现己超过北美成为 CO 最大的 2 排放地区。其中，亚太三个国家的排放量为：中国 31 亿吨/年、印度尼西亚 12 亿吨/年、印度 10 亿吨/年。美国仍是人为制造 CO 最多的国家，排放 CO 57 亿 2 2 吨/年中，23 亿吨/年来自发电，燃煤发电厂排放最多，约为 19 亿吨/年。据统 计，美国各部门CO 排放量分别为：发电行业20.68 亿吨、天然气加工10.15 亿 2 吨、炼油厂1.6 亿吨、钢铁厂8300 万吨、水泥厂6300 万吨、环氧乙烷生产6200 万吨、制氢生产900 万吨、合成氨生产700 万吨。 美国能量利用的CO 排