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温室气体

温室气体是指大气中那些能够吸收地球表面放射的长波紅外辐射、对地球有保温作用的气体。温室气体中最重要的是水汽,它在大气中的含量不受人类活动的直接影响,直接受人类活动影响的主要温室气体是二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氯氟烃(CFCS)和臭氧(O3)等。

目录

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1 气体
2 汇与源
3 危害影响
  1. 3.1 对自然生态的影响
  2. 3.2 对人类健康的影响
  3. 3.3 对海洋动物的影响
4 发展趋势
  1. 4.1 二氧化碳
  2. 4.2 甲烷
  3. 4.3 氯氟烃
5 减量方向
6 政策目标
  1. 6.1 减排政策
  2. 6.2 减排目标
7 全球温室气体分析图

温室气体 - 气体

温室气体全球分布

地球的大气中重要的温室气体包括下列数种:水蒸气(H2O)、臭氧(O3)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)、氢氟氯碳化物类(CFCs,HFCs,HCFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)等。

温室气体 - 汇与源

在《联合国气候变化框架公约》中,所谓温室气体的源,简单的讲,就是指温室气体向大气排放的过程或活动;而温室气体的汇是指温室气体从大气中清除的过程、活动或机制。

具体说:温室气体的源是指温室气体成分从地球表面进入大气,如燃烧过程向大气中排放CO2;或者在大气中一些物质经化学过程转化为某种气体成分,如大气中CO被氧化成CO2,对于CO2来说也叫源。

温室气体的汇则是指一种温室气体移出大气,到达地面或逃逸到外部空间(如大气CO2被地表植物光合作用吸收),或者是温室气体在大气中经化学过程转化,成为其它物质成分,如N2O在大气中发生光化学反应而转化NOx,对N2O就构成了汇。大气温室气体的源有自然源和人为源之分。目前大气温室气体浓度逐渐上升的主要因素是,人为活动引起的人为源的增加。

温室气体 - 危害影响

各种人造温室气体

对自然生态的影响

气候变化及其影响是多尺度、全方位、多层次的,正面和负面影响并存,但负面影响更受关注。全球变暖对许多地区的自然生态系统已经产生了影响,如气候异常、海平面升高、冰川退缩、冻土融化、河(湖)冰迟冻与早融、中高纬生长季节延长、动植物分布范围向极区和高海拔区延伸、某些动植物数量减少、一些植物开花期提前,等等。

对人类健康的影响

美国环境保护署认定,二氧化碳等温室气体是空气污染物,“危害公众健康与人类福祉”,人类大规模排放温室气体足以引发全球变暖等气候变化。

对海洋动物的影响

联合国及野生动物专家表示,由于温室气体导致海洋酸度增高,声音传播速度加快,海洋的噪音污染也因此加剧,海洋哺乳动物之间的“通信交流”变得更加困难。

温室气体 - 发展趋势

二氧化碳

大气中的二氧化碳是植物光合作用合成碳水化合物的原料,它的增加可以增加光合产物,无疑对农业生产有利。

全球温室气体排放量

同时,它又是具有温室效应的气体,对地球热量平衡有重要影响,因此它的增加又通过影响气候变化而影响农业。此外,大气中具有温室效应的微量气体还有甲烷、氯氟烃、一氧化碳、臭氧等,总的温室效应中二氧化碳的作用约占一半,其余为以上各种微量气体的作用。

二氧化碳浓度有逐年增加的趋势,50年代其质量分数年平均值约315×10(-6),70年代初已增加至325×10(-6),目前已超过345×10(-6),平均每年增加1.0~1.2×10(-6),或每年约以0.3%的速度增长。综合多数测定结果,在工业革命以前的二氧化碳质量分数为275×10(-6)。

大气中二氧化碳浓度增加的主要原因是工业化以后大量开采使用矿物燃料。1860年以来,由燃烧矿物质燃料排放的二氧化碳,平均每年增长率为4.22%,而近30年各种燃料的总排放量每年达到50亿吨左右。

大气中二氧化碳增加的另一个主要原因是采伐树木作燃料。森林原是大气碳循环中的一个主要的“库”,每平方米面积的森林可以同化1~2kg的二氧化碳。砍伐森林则把原本是二氧化碳的“库”变成了又一个向大气排放二氧化碳的“源”。据世界粮农组织(FAO,1982)估计,70年代末期每年约采伐木材24亿立方米,其中约有一半作为燃柴烧掉,由此造成的二氧化碳质量分数增加量每年可达0.4×10(-6)左右。

甲烷

近200年来,另一个主要的温室气体--甲烷的增加也十分迅速。人和草食动物的肠道、粪便、沼泽地,稻田等都是产生甲烷的“源”。此外,人类在开采天然气和煤炭时,也向大气中排放甲烷。在工业化以前,大气中的甲烷的质量分数只有0.7×10(-6),现在已接近1.9×10(-6),预计到2030年可达到2.34×10(-6)。

氯氟烃

氯氟烃是近50年工业污染的结果,70年代初首次检测到大气中的氯氟烃。由于氯氟烃可以破坏大气臭氧层而且本身又具有温室效应,因而已受到各国重视。

根据以上综合分析,如果按现在二氧化碳等温室气体浓度的增加幅度,到21世纪30年代,二氧化碳和其它温室气体增加的总效应将相当于工业化前二氧化碳浓度加倍的水平,可引起全球气温上升1.5~4.5℃,超过人类历史上发生过的升温幅度。由于气温升高,两极冰盖可能缩小,融化的雪水可使海平面上升20~140cm,对海岸城市会有严重的直接影响。

温室气体 - 减量方向

CO2排放减量

化石燃料燃烧为二氧化碳人为排放之主要来源,企业/产业于因应时,可资减量之方向包括:

温室气体排放总量排行

能源替代:以天然气替代其他燃料。

採用高效率或节电设备。

引进再生能源(风力、太阳能等)。

评估及增进废弃物再利用。

资源物回收。

节约用水、废水减量以降低废水处理负荷。

废弃物减量,以降低废弃物焚化、掩埋或其他物理化学处理程序之负荷。

节约用电:照明管理、夏季空调管理及建筑物自然採光、防晒之设计。

环保标章或环境友善产品之开发、改良。

环境绿化。

控制人口增长。

CH4排放减量

甲烷(CH4)多属天然排放,自然界的生物厌氧腐解作用本会有CH4之排放,如水体流动性不高之湖泊、湿地等均有较高贡献。而人为活动造成的CH4排放因素则有自然水体受生活污水及工业废水的污染、农业畜牧活动及工业製造程序等。

农业/畜牧业:

有机堆肥管理,及其臭气的妥善处理或回收能源。

避免然烧农作废弃物或以焚烧大区域农作地作为农耕/开发方式。

工业程序:

降低储油输油设施之洩漏、逸散。

燃烧系统妥善管理、维护,降低意外或跳机事件之频率。

储油槽设置隔热装置,降低逸散。

涂装改採低油性或无油性涂料施作。

垃圾掩埋场沼气引燃或回收能源。

废水场厌氧处理之沼气处理或回收热能。

N2O排放减量

氧化亚氮(N2O)人为排放源多为农业/畜牧之相关活动,工业程序之排放则以需用氮元素相关化工原料製程为主如硝酸(Nitric Acid)、己二酸(Adipic Acid)(以硝酸为反应原料之一)等。

农业/畜牧业:

有机堆肥管理,及其臭气的妥善处理或回收能源。

避免然烧农作废弃物或以焚烧大区域农农作地作为农耕/开发方式。

工业程序:

提高相关化学品反应主产品生成率(程序替代或设备改良方式均可达成)。

相关化学品化学反应后端设置De-NOx设施。

焚化炉(特别是生物污泥焚化炉) 设置De-NOx设施。

生活污水妥善处理。

氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)排放减量

氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)多用于替代蒙特娄议定书列管破坏臭氧层物质(ODS):氟氯碳化物(CFCs)。HFCs、PFCs相关用途包括冰箱空调冷媒、灭火剂、气胶、清洗溶剂、发泡剂等;而SF6则有用于绝缘气体、灭火剂等。该三类管制温室气体于製造及使用阶段均可能造成排放。

选用CFCs替代品时,同时考量GWPs(Global Warming Potentials)低者。GWPs参见表列。

空调、灭火系统之相关管路避免洩漏。

用于清洗溶剂时,配合其他清洗程序及清洗设施改善,提昇清洗效率,降低清洗溶剂用量。

清洗溶剂回收系统改善,提昇回收量、降低溶剂散失量。

发泡产品製造程序确实做好废气收集及处理。

温室气体 - 政策目标

气候变化与温室气体减排
1997年于日本京都召开的联合国气候化纲要公约第三次缔约国大会中所通过的〔京都议定书〕,明订针对六种温室气体进行削减,包括:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)。其中以后三类气体造成温室效应的能力最强,但对全球升温的贡献百分比来说,二氧化碳由于含量较多,所占的比例也最大,约为55%。

减排政策

发达国家在减少温室气体排放方面主要是采取具有综合性的经济和财政政策,包括:自愿协议、能源/二氧化碳税、排放贸易、可再生能源或热电联产生产配额、能源效率标准、对可再生能源等的直接资金鼓励如优惠费率、赠款、免税措施等等。但是这些政策随着实施情况的差别,也在发生不断变化。以能源/CO2税收为例,已经从单纯税收向“税收+补贴”的形式转变。

从上世纪90年代初,一些发达国家为了提高财政收入和/或降低对国外石油供应的依赖程度而开始实行能源或以燃料碳含量为依据的CO2税。由于能源/CO2税具有减少能源消费和温室气体排放的作用,许多发达国家都把能源/二氧化碳税作为减少温室气体排放的重要措施。但是,后来,为了避免能源/二氧化碳税影响本国工业在世界市场上的竞争力,一些国家对高耗能部门实行了低税率,挪威降低了海上油气生产的CO2税率,瑞典制造业的CO2税率已经改为标准税率的35%,某些能源密集型工业的税率也已经降低到接近为零税率,英国的能源密集型工业的税率仅为标准税率的20%。为了激励节能技术的发展,又避免影响本国工业在国际市场的竞争力,很多国家变税收为补贴。实行了对可再生能源和热电联产等高能效技术的税收优惠或减免政策,以鼓励其供应和消费。从供应端来说,主要包括对与可再生能源生产或热电联产相关的各种税收如生产税、固定资产税、增值税、进口关税等的优惠或减免。

减排目标


英国:英国政府为热电联产的发展制定了税收优惠政策。2002年,英国的热电联产装机为4700MW,按照政府的目标,在2010年时要建成高效的热电联产10000MW,为此英国政府对热电联产不征收气候变化税,并以税收优惠的形式对投资热电联产的企业提供投资补助。

法国:对热电联产企业减少50%的企业税,地方政府可以将减少率提高到最多100%。对可再生能源的使用也实施了税收优惠政策,通过税收优惠和降低增值税率,企业用于购买可再生能源设备的成本将降低15%,同时,对可再生能源投资的企业一年以后可以享受加速折旧的政策。

中国:到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%,作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划,并制定相应的国内统计、监测、考核办法。通过大力发展可再生能源、积极推进核电建设等行动,到2020中我国非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右;通过植树造林和加强森林管理,森林面积比2005年增加4000万公顷,森林蓄积量比2005年增加13亿立方米。

美国:将在哥本哈根气候变化大会上承诺2020年温室气体排放量在2005年基础上减少17%。

温室气体 - 全球温室气体分析图

一个美国研究团队历时3年,对全球大气层作了“立体式”取样分析,2011年最终绘制出全球温室气体分析图。

美国国家海洋和大气管理局、哈佛大学等机构的研究人员首先利用“湾流V”远程探测飞机,飞跃南北两极,在全球范围内采集不同季节、不同高度的空气样本。同时借助先进测量工具,他们对大气层中80余种气体和颗粒进行了分析,最后根据样本数据和电脑模型计算,绘制出全球各季温室气体分析图,描绘了大气层中各温室气体的分布、流动状况。

研究人员表示,他们已初步得出陆地植物和海洋吸收、排放的二氧化碳总量,这有利于分析二氧化碳在大气层中的循环过程,从而估算不断增加的温室气体排放量如何影响气候变化。

此外,研究人员发现大气层中黑色碳颗粒分布范围远超此前估计。他们指出,这种主要来自汽车尾气、工业废气的颗粒大量吸收太阳辐射能,会影响云层形成,并加速冰盖的融化。

此前,全球温室气体数据主要来自地表测量,新的测量方法优势在于获取的数据更全面,也更能反映温室气体和颗粒在大气层中的流动状况。

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