溫室氣體

溫室氣體是指大氣中那些能夠吸收地球表面放射的長(zhǎng)波?外輻射、對(duì)地球有保溫作用的氣體。溫室氣體中最重要的是水汽,它在大氣中的含量不受人類活動(dòng)的直接影響,直接受人類活動(dòng)影響的主要溫室氣體是二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氯氟烴(CFCS)和臭氧(O3)等。

地球的大氣中重要的溫室氣體包括下列數(shù)種:水蒸氣(H2O)、臭氧(O3)、二氧化碳(CO2)、氧化亞氮(N2O)、甲烷(CH4)、氫氟氯碳化物類(CFCs,HFCs,HCFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)等。
在《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》中,所謂溫室氣體的源,簡(jiǎn)單的講,就是指溫室氣體向大氣排放的過程或活動(dòng);而溫室氣體的匯是指溫室氣體從大氣中清除的過程、活動(dòng)或機(jī)制。
具體說:溫室氣體的源是指溫室氣體成分從地球表面進(jìn)入大氣,如燃燒過程向大氣中排放CO2;或者在大氣中一些物質(zhì)經(jīng)化學(xué)過程轉(zhuǎn)化為某種氣體成分,如大氣中CO被氧化成CO2,對(duì)于CO2來說也叫源。
溫室氣體的匯則是指一種溫室氣體移出大氣,到達(dá)地面或逃逸到外部空間(如大氣CO2被地表植物光合作用吸收),或者是溫室氣體在大氣中經(jīng)化學(xué)過程轉(zhuǎn)化,成為其它物質(zhì)成分,如N2O在大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)化NOx,對(duì)N2O就構(gòu)成了匯。大氣溫室氣體的源有自然源和人為源之分。目前大氣溫室氣體濃度逐漸上升的主要因素是,人為活動(dòng)引起的人為源的增加。

對(duì)自然生態(tài)的影響
氣候變化及其影響是多尺度、全方位、多層次的,正面和負(fù)面影響并存,但負(fù)面影響更受關(guān)注。全球變暖對(duì)許多地區(qū)的自然生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生了影響,如氣候異常、海平面升高、冰川退縮、凍土融化、河(湖)冰遲凍與早融、中高緯生長(zhǎng)季節(jié)延長(zhǎng)、動(dòng)植物分布范圍向極區(qū)和高海拔區(qū)延伸、某些動(dòng)植物數(shù)量減少、一些植物開花期提前,等等。
對(duì)人類健康的影響
美國(guó)環(huán)境保護(hù)署認(rèn)定,二氧化碳等溫室氣體是空氣污染物,“危害公眾健康與人類福祉”,人類大規(guī)模排放溫室氣體足以引發(fā)全球變暖等氣候變化。
對(duì)海洋動(dòng)物的影響
聯(lián)合國(guó)及野生動(dòng)物專家表示,由于溫室氣體導(dǎo)致海洋酸度增高,聲音傳播速度加快,海洋的噪音污染也因此加劇,海洋哺乳動(dòng)物之間的“通信交流”變得更加困難。
二氧化碳
大氣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產(chǎn)物,無疑對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利。

同時(shí),它又是具有溫室效應(yīng)的氣體,對(duì)地球熱量平衡有重要影響,因此它的增加又通過影響氣候變化而影響農(nóng)業(yè)。此外,大氣中具有溫室效應(yīng)的微量氣體還有甲烷、氯氟烴、一氧化碳、臭氧等,總的溫室效應(yīng)中二氧化碳的作用約占一半,其余為以上各種微量氣體的作用。
二氧化碳濃度有逐年增加的趨勢(shì),50年代其質(zhì)量分?jǐn)?shù)年平均值約315×10(-6),70年代初已增加至325×10(-6),目前已超過345×10(-6),平均每年增加1.0~1.2×10(-6),或每年約以0.3%的速度增長(zhǎng)。綜合多數(shù)測(cè)定結(jié)果,在工業(yè)革命以前的二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為275×10(-6)。
大氣中二氧化碳濃度增加的主要原因是工業(yè)化以后大量開采使用礦物燃料。1860年以來,由燃燒礦物質(zhì)燃料排放的二氧化碳,平均每年增長(zhǎng)率為4.22%,而近30年各種燃料的總排放量每年達(dá)到50億噸左右。
大氣中二氧化碳增加的另一個(gè)主要原因是采伐樹木作燃料。森林原是大氣碳循環(huán)中的一個(gè)主要的“庫(kù)”,每平方米面積的森林可以同化1~2kg的二氧化碳。砍伐森林則把原本是二氧化碳的“庫(kù)”變成了又一個(gè)向大氣排放二氧化碳的“源”。據(jù)世界糧農(nóng)組織(FAO,1982)估計(jì),70年代末期每年約采伐木材24億立方米,其中約有一半作為燃柴燒掉,由此造成的二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加量每年可達(dá)0.4×10(-6)左右。
甲烷
近200年來,另一個(gè)主要的溫室氣體--甲烷的增加也十分迅速。人和草食動(dòng)物的腸道、糞便、沼澤地,稻田等都是產(chǎn)生甲烷的“源”。此外,人類在開采天然氣和煤炭時(shí),也向大氣中排放甲烷。在工業(yè)化以前,大氣中的甲烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有0.7×10(-6),現(xiàn)在已接近1.9×10(-6),預(yù)計(jì)到2030年可達(dá)到2.34×10(-6)。
氯氟烴
氯氟烴是近50年工業(yè)污染的結(jié)果,70年代初首次檢測(cè)到大氣中的氯氟烴。由于氯氟烴可以破壞大氣臭氧層而且本身又具有溫室效應(yīng),因而已受到各國(guó)重視。
根據(jù)以上綜合分析,如果按現(xiàn)在二氧化碳等溫室氣體濃度的增加幅度,到21世紀(jì)30年代,二氧化碳和其它溫室氣體增加的總效應(yīng)將相當(dāng)于工業(yè)化前二氧化碳濃度加倍的水平,可引起全球氣溫上升1.5~4.5℃,超過人類歷史上發(fā)生過的升溫幅度。由于氣溫升高,兩極冰蓋可能縮小,融化的雪水可使海平面上升20~140cm,對(duì)海岸城市會(huì)有嚴(yán)重的直接影響。
CO2排放減量化石燃料燃燒為二氧化碳人為排放之主要來源,企業(yè)/產(chǎn)業(yè)于因應(yīng)時(shí),可資減量之方向包括:

能源替代:以天然氣替代其他燃料。
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引進(jìn)再生能源(風(fēng)力、太陽(yáng)能等)。
評(píng)估及增進(jìn)廢棄物再利用。
資源物回收。
節(jié)約用水、廢水減量以降低廢水處理負(fù)荷。
廢棄物減量,以降低廢棄物焚化、掩埋或其他物理化學(xué)處理程序之負(fù)荷。
節(jié)約用電:照明管理、夏季空調(diào)管理及建筑物自然?窆狻⒎郎怪?杓啤
環(huán)保標(biāo)章或環(huán)境友善產(chǎn)品之開發(fā)、改良。
環(huán)境綠化。
控制人口增長(zhǎng)。
CH4排放減量
甲烷(CH4)多屬天然排放,自然界的生物厭氧腐解作用本會(huì)有CH4之排放,如水體流動(dòng)性不高之湖泊、濕地等均有較高貢獻(xiàn)。而人為活動(dòng)造成的CH4排放因素則有自然水體受生活污水及工業(yè)廢水的污染、農(nóng)業(yè)畜牧活動(dòng)及工業(yè)?造程序等。
農(nóng)業(yè)/畜牧業(yè):
有機(jī)堆肥管理,及其臭氣的妥善處理或回收能源。
避免然燒農(nóng)作廢棄物或以焚燒大區(qū)域農(nóng)作地作為農(nóng)耕/開發(fā)方式。
工業(yè)程序:
降低儲(chǔ)油輸油設(shè)施之???⒁萆ⅰ
燃燒系統(tǒng)妥善管理、維護(hù),降低意外或跳機(jī)事件之頻率。
儲(chǔ)油槽設(shè)置隔熱裝置,降低逸散。
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垃圾掩埋場(chǎng)沼氣引燃或回收能源。
廢水場(chǎng)厭氧處理之沼氣處理或回收熱能。
氧化亞氮(N2O)人為排放源多為農(nóng)業(yè)/畜牧之相關(guān)活動(dòng),工業(yè)程序之排放則以需用氮元素相關(guān)化工原料?程為主如硝酸(Nitric Acid)、己二酸(Adipic Acid)(以硝酸為反應(yīng)原料之一)等。
農(nóng)業(yè)/畜牧業(yè):
有機(jī)堆肥管理,及其臭氣的妥善處理或回收能源。
避免然燒農(nóng)作廢棄物或以焚燒大區(qū)域農(nóng)農(nóng)作地作為農(nóng)耕/開發(fā)方式。
工業(yè)程序:
提高相關(guān)化學(xué)品反應(yīng)主產(chǎn)品生成率(程序替代或設(shè)備改良方式均可達(dá)成)。
相關(guān)化學(xué)品化學(xué)反應(yīng)后端設(shè)置De-NOx設(shè)施。
焚化爐(特別是生物污泥焚化爐) 設(shè)置De-NOx設(shè)施。
生活污水妥善處理。
氫氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)排放減量
氫氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)多用于替代蒙特婁議定書列管破壞臭氧層物質(zhì)(ODS):氟氯碳化物(CFCs)。HFCs、PFCs相關(guān)用途包括冰箱空調(diào)冷媒、滅火劑、氣膠、清洗溶劑、發(fā)泡劑等;而SF6則有用于絕緣氣體、滅火劑等。該三類管制溫室氣體于?造及使用階段均可能造成排放。
選用CFCs替代品時(shí),同時(shí)考量GWPs(Global Warming Potentials)低者。GWPs參見表列。
空調(diào)、滅火系統(tǒng)之相關(guān)管路避免???
用于清洗溶劑時(shí),配合其他清洗程序及清洗設(shè)施改善,提?N清洗效率,降低清洗溶劑用量。
清洗溶劑回收系統(tǒng)改善,提?N回收量、降低溶劑散失量。
發(fā)泡產(chǎn)品?造程序確實(shí)做好廢氣收集及處理。

減排政策
發(fā)達(dá)國(guó)家在減少溫室氣體排放方面主要是采取具有綜合性的經(jīng)濟(jì)和財(cái)政政策,包括:自愿協(xié)議、能源/二氧化碳稅、排放貿(mào)易、可再生能源或熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)配額、能源效率標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)可再生能源等的直接資金鼓勵(lì)如優(yōu)惠費(fèi)率、贈(zèng)款、免稅措施等等。但是這些政策隨著實(shí)施情況的差別,也在發(fā)生不斷變化。以能源/CO2稅收為例,已經(jīng)從單純稅收向“稅收+補(bǔ)貼”的形式轉(zhuǎn)變。
從上世紀(jì)90年代初,一些發(fā)達(dá)國(guó)家為了提高財(cái)政收入和/或降低對(duì)國(guó)外石油供應(yīng)的依賴程度而開始實(shí)行能源或以燃料碳含量為依據(jù)的CO2稅。由于能源/CO2稅具有減少能源消費(fèi)和溫室氣體排放的作用,許多發(fā)達(dá)國(guó)家都把能源/二氧化碳稅作為減少溫室氣體排放的重要措施。但是,后來,為了避免能源/二氧化碳稅影響本國(guó)工業(yè)在世界市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力,一些國(guó)家對(duì)高耗能部門實(shí)行了低稅率,挪威降低了海上油氣生產(chǎn)的CO2稅率,瑞典制造業(yè)的CO2稅率已經(jīng)改為標(biāo)準(zhǔn)稅率的35%,某些能源密集型工業(yè)的稅率也已經(jīng)降低到接近為零稅率,英國(guó)的能源密集型工業(yè)的稅率僅為標(biāo)準(zhǔn)稅率的20%。為了激勵(lì)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展,又避免影響本國(guó)工業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力,很多國(guó)家變稅收為補(bǔ)貼。實(shí)行了對(duì)可再生能源和熱電聯(lián)產(chǎn)等高能效技術(shù)的稅收優(yōu)惠或減免政策,以鼓勵(lì)其供應(yīng)和消費(fèi)。從供應(yīng)端來說,主要包括對(duì)與可再生能源生產(chǎn)或熱電聯(lián)產(chǎn)相關(guān)的各種稅收如生產(chǎn)稅、固定資產(chǎn)稅、增值稅、進(jìn)口關(guān)稅等的優(yōu)惠或減免。
減排目標(biāo)
英國(guó):英國(guó)政府為熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展制定了稅收優(yōu)惠政策。2002年,英國(guó)的熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)為4700MW,按照政府的目標(biāo),在2010年時(shí)要建成高效的熱電聯(lián)產(chǎn)10000MW,為此英國(guó)政府對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)不征收氣候變化稅,并以稅收優(yōu)惠的形式對(duì)投資熱電聯(lián)產(chǎn)的企業(yè)提供投資補(bǔ)助。
法國(guó):對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)減少50%的企業(yè)稅,地方政府可以將減少率提高到最多100%。對(duì)可再生能源的使用也實(shí)施了稅收優(yōu)惠政策,通過稅收優(yōu)惠和降低增值稅率,企業(yè)用于購(gòu)買可再生能源設(shè)備的成本將降低15%,同時(shí),對(duì)可再生能源投資的企業(yè)一年以后可以享受加速折舊的政策。
中國(guó):到2020年中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%,作為約束性指標(biāo)納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃,并制定相應(yīng)的國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)、考核辦法。通過大力發(fā)展可再生能源、積極推進(jìn)核電建設(shè)等行動(dòng),到2020中我國(guó)非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)到15%左右;通過植樹造林和加強(qiáng)森林管理,森林面積比2005年增加4000萬公頃,森林蓄積量比2005年增加13億立方米。
美國(guó):將在哥本哈根氣候變化大會(huì)上承諾2020年溫室氣體排放量在2005年基礎(chǔ)上減少17%。
一個(gè)美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)3年,對(duì)全球大氣層作了“立體式”取樣分析,2011年最終繪制出全球溫室氣體分析圖。
美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局、哈佛大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員首先利用“灣流V”遠(yuǎn)程探測(cè)飛機(jī),飛躍南北兩極,在全球范圍內(nèi)采集不同季節(jié)、不同高度的空氣樣本。同時(shí)借助先進(jìn)測(cè)量工具,他們對(duì)大氣層中80余種氣體和顆粒進(jìn)行了分析,最后根據(jù)樣本數(shù)據(jù)和電腦模型計(jì)算,繪制出全球各季溫室氣體分析圖,描繪了大氣層中各溫室氣體的分布、流動(dòng)狀況。
研究人員表示,他們已初步得出陸地植物和海洋吸收、排放的二氧化碳總量,這有利于分析二氧化碳在大氣層中的循環(huán)過程,從而估算不斷增加的溫室氣體排放量如何影響氣候變化。
此外,研究人員發(fā)現(xiàn)大氣層中黑色碳顆粒分布范圍遠(yuǎn)超此前估計(jì)。他們指出,這種主要來自汽車尾氣、工業(yè)廢氣的顆粒大量吸收太陽(yáng)輻射能,會(huì)影響云層形成,并加速冰蓋的融化。
此前,全球溫室氣體數(shù)據(jù)主要來自地表測(cè)量,新的測(cè)量方法優(yōu)勢(shì)在于獲取的數(shù)據(jù)更全面,也更能反映溫室氣體和顆粒在大氣層中的流動(dòng)狀況。