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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65萬年以來的最高值.過去十年中大氣二氧化碳濃度以每年1.8ppmv的速度增長.

1820年之前,沒有人問過地球是如何獲取熱量的這一問題.正是在那一年汽油檢測儀,讓-巴普蒂斯特-約瑟夫·傅里葉傅里葉（1768～1830）：法國數(shù)學(xué)家與埃及學(xué)家.——譯者注開始研究地球如何保留陽光中的熱量而不將其反射回太空的問題.傅里葉在參加學(xué)者團(tuán)隨拿破侖去打埃及戰(zhàn)役時患上了粘液水腫——一種讓人總是感覺寒冷的疾病.回到法國后,他整年披著一件大衣,將大部分時間用于對熱傳遞的研究.他得出的結(jié)論是：盡管地球確實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)時這篇論文沒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.

其實只因為地球紅外線在向太空的輻射過程中被地球周圍大氣層中的某些氣體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,都是只允許太陽光進(jìn)溫室氣體有哪些,而阻止其反射,近而實現(xiàn)保溫、升溫作用,因此被稱為溫室氣體.其中既包括大氣層中原來就有的水蒸氣、二氧化碳、氮的各種氧化物,也包括近幾十年來人類活動排放的氯氟甲烷（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,因為它是在大氣、海洋和生物圈之間循環(huán)的.通過光合作用地球上的植物每年消耗370Pg（1P=1015）的二氧化碳,但是動植物的呼吸過程以及它們尸體的腐化也會向大氣中釋放同等數(shù)量的二氧化碳.與此同時海洋每年也會吸收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釋放18Pg,燃燒木材釋放7Pg的二氧化碳.如此計算,大氣層中每年都會增加11Pg的二氧化碳.據(jù)統(tǒng)計工業(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)酵過程產(chǎn)生100－150Tg,生物體腐敗產(chǎn)生10－100Tg,合計每年大氣層中的甲烷含量會凈增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,盡管在對流層中是化學(xué)惰性的,但是可以利用太陽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）：它們在對流層中也是化學(xué)惰性的,但也可在同溫層中利用太陽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,我們不禁會對它對環(huán)境的影響產(chǎn)生好奇.其實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·阿列紐斯讀過傅里葉的論文后,研究出了第一個用以計算二氧化碳對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%,溫度就會下降4～5攝氏度（7～9華氏度）,并可引發(fā)一個新的冰川期.同理,二氧化碳的含量翻番的話,溫度就會上升5～6攝氏度（9～11華氏度）.他還估計,大概需要3000年的時間來燃燒礦物燃料,才能使二氧化碳的含量翻番.那時小冰川期大概已近尾聲,對一個習(xí)慣了當(dāng)時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令人振奮的前景.

作業(yè)幫用戶2016-12-03 舉報

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