全球变暖:化石燃料，二氧化碳的影响，历史

在人类历史的初期，我们必须利用自己的肌肉力量，采集或狩猎自然获得的植物、动物和木材来满足我们的能源需求(对食物、热量和运动)。人类社会发展的每个阶段(农业的发展,驯养的动物,利用风和水)增加了人均能源使用,但它是工业革命和化石燃料的开采标志着社会的转变成今天的能源密集型经济。

自18世纪以来，工业化国家已开始依赖不可再生能源，目前约为80%世界商业能源中有一半(Myers, 1994年)来自石油、煤和天然气。尽管人们已经观察到能源消费的增长与国民生产总值的增长密切相关，因此我们的经济发展，主要的能源(即化石燃料)是“存量资源”。化石燃料因使用而消耗，目前的消费模式是不可持续的。人们认识到，维持经济增长需要节约能源和发展可再生能源。

最终可回收的化石燃料的数量受地质条件的限制，仍然是一个值得怀疑的问题，但上世纪70年代认为资源短缺即将到来的观点仍然流行。1973年的石油危机标志着能源从充裕、低成本过渡到价格不断上涨、资源稀缺的时代。今天，人类能否负担得起持续消耗化石燃料所带来的环境成本，这个问题已经取代了对资源短缺的担忧。与全球气候变化有关的最广泛关注之一。

气候代表一个地区多年来的正常天气状况。这与天气形成对比，天气是大气中每天都在变化的。现在人们认识到，我们的全球“气候常态”在过去的数百万年里一直在波动，这与人类活动毫无关系。然而，自上个世纪以来，随着人口的增长和我们对化石燃料的依赖，我们肯定已经“参与”了正在发生的气候变化。

自1972年斯德哥尔摩会议以来，全球变暖问题受到越来越多的关注，全球气温的升高是由大气温室效应引起的。我们有温室效应是因为大气中的一些微量成分重新吸收并保留了地球表面辐射出的某些波长的热量，而化石燃料的燃烧增加了所有这些化合物的对流层浓度，尤其是二氧化碳# (CO2)。

消耗化石燃料对大气的“污染”有很多影响。也许最广为人知的是那些导致二氧化碳的变化。

在某些方面，二氧化碳不能被归类为空气污染物，因为它在自然大气中相当丰富(0.03%)，而且它是所有化石燃料消费的基本产品。虽然化石燃料燃烧中的化学反应并不总是简单的，但它可以概括为释放碳与大气中的氧原子结合形成二氧化碳。这个过程通常被称为呼吸作用，例如:

C6H12O6 + 6O2 + heat (r) 6CO2 + 6H2O

这里，我们看到二氧化碳不是杂质，事实上;地球上的生命以某种方式依赖这种气体，或者直接通过光合作用(植物)，或者间接通过食物链(动物)。然而，这种气体由于其独特的储热特性，在地球的热平衡中起着重要作用。

我们经常把二氧化碳称为“温室气体”，顾名思义，它是一种能够吸收和保留热量的物质。大气中的二氧化碳对太阳的短波辐射是透明的，这主要是在电磁波谱(l=0.1-1毫米)的超剧烈和可见部分。入射辐射穿透大气层并被地球表面吸收后，地球再辐射热能;然而，由于地球表面温度相对较低，地球辐射的波长现在是红外(l=4-20毫米)。二氧化碳强烈吸收7至14毫米波长区域的辐射，这与输出辐射的强度峰值重叠。大气中二氧化碳的净效应是阻止一些热能从地球上逸出;因此，它导致了大气的加热。一般来说，大气中的二氧化碳越多，被吸收的热量就越多，大气层就会变暖。

燃烧泥炭、煤、石油或天然气(这些都是碳质物质)，实际上是返回了大气中的碳，这些碳在数亿年前被树木和植物在光合作用过程中带走了。因此，在短短不到两个世纪的时间里，由于这一时期化石燃料的使用，当代的大气突然背负了大量额外的强红外吸收剂。人们相信二氧化碳的含量一直在增加。在莫纳罗亚的一个观测站进行了二氧化碳浓度的测量，该观测站的数据被引用最多，也最完整。观察显示，在过去的25年里，大气中二氧化碳的含量每年稳定上升约1ppm。在南极站，二氧化碳上升的趋势与莫纳罗亚站的趋势相似(Kraushaar, 1988)。根据目前化石燃料消耗速度的预测表明，到2065年，二氧化碳浓度将从目前的350 ppm增加到600 ppm。据估计工业化前的二氧化碳水平低至260-70 ppm (Goudie, 1994)。因此，工业世界似乎正以相当可观的数量增加大气中的二氧化碳含量。

有争议的是，二氧化碳浓度的增加可能不是由化石燃料消耗引起的，因为碳循环一直在运行，它可能主要是由于生物量的减少。然而，Kraushaar和Ristinen认为，二氧化碳的净生物池还没有经过足够的修改来解释二氧化碳的增加。他们说:“尽管森林被砍伐，但通过灌溉土地建立了集约化农业，而以前的土地生产力并不高。“化石燃料的燃烧是大气中二氧化碳增加的主要来源。此外，由于每年消耗的化石燃料的数量已经大致知道，因此排放的二氧化碳也就可以估计出来。结合地球各站获得的CO2浓度水平，计算出每年140亿吨二氧化碳中有52%滞留在大气中;37%沉入海洋，而其余11%的沉积位置目前仍是个谜(Kraushaar, 1988)。

下一个问题是二氧化碳增加对全球气候的影响，这是争议所在。Vostok冰芯的数据表明，在过去16万年中，二氧化碳水平与平均地表温度之间存在密切联系(Benarde, 1992)，但科学家仍然不能弄清楚是二氧化碳导致温度变化还是温度变化导致二氧化碳变化。甚至可能还有第三个因素引起二氧化碳和温度的变化。而且，当代全球变暖的上升趋势只持续了15年(Tolba, 1992)。1900年以前温度有过很大的波动。例如，在欧洲，在公元1430年到1850年期间经历了特别低的正常温度。因此，“全球变暖”可能只是另一种自然温度波动。目前，利用我们目前基于假设和模式对大气的理解，我们还不能对未来的气候做出准确的预测。

尽管仍有许多问题关于二氧化碳和全球气候变化的关系,甚至全球变暖本身,毫无疑问,气候(温度)和二氧化碳是解不开的联系(专门研究)和地球的温度在过去十年一直在增加。更重要的是，化石燃料的燃烧确实会向大气中释放吸收红外线的二氧化碳，这是事实。因此，像往常一样，温室就在这里，这是一个合乎逻辑的结论。目前看来，由于化石燃料消耗速度的增加，温室内部出现了过热现象，而全球气候变化背后的问题影响深远。也许，化石燃料消耗的真正限制将是二氧化碳问题，而不是资源的大小。中国有句谚语说“预防胜于治疗”。节能方法可能是关键。

参考书目:

Benarde, M. A.， 1992，全球警告…全球变暖，John Wiley & Sons, Inc.， 52-65。

高迪，1994，人类对自然环境的影响，剑桥:麻省理工学院出版社，301-7。

《技术社会的能源与问题》，《能源与技术》，《能源与技术》，《能源与技术》。

《地球管理的盖亚地图集》，伦敦:盖亚图书有限公司，96-113。

托尔巴，M. K.， 1992，《1972-1992年世界环境》，伦敦:查普曼出版社，61-71。