为什么要倡导“低碳”?

2015年12月25日

     化学元素碳对生命至关重要,人类身体约18%的重量是碳。如果没有碳,地球上任何动植物及其他生命体都无法生存。可是如今“碳”却与人类面临的危机和灾难联系在一起。这是怎么回事呢?这要从碳原子和氧原子结合生成的二氧化碳(CO2)谈起。
    地球上早已存在CO2。CO2会变化为各种各样的“含碳物质”而不停地循环(称“碳循环”),主要途径有二:一是植物进行的光合作用和呼吸。植物的光合作用吸收CO2,用它制造糖、淀粉等有机物和氧气,而植物的呼吸则重新释放CO2。一般来说,森林吸收的CO2有60%-70%变为树木的枝叶、树干、根系,有30%-40%通过呼吸而重新释放。总起来说森林会吸收CO2并把它禁锢、蓄积起来。二是海洋通过冷海水下沉把溶解于其中的大气CO2带到深海并禁锢在那里,以及借助海洋生物(浮游植物、动物,鱼类等)的“生物泵”机制,把CO2转变为有机物和碳酸钙而禁锢在海洋中、深层里,同时海水也把部分CO2释放回大气。CO2也是人类新陈代谢过程不可或缺的一环,所以CO2并非全无益处。
    在工业革命之前2万年间,地球大气的“碳循环”中,CO2被吸收和被释放基本处于动态平衡状态,因而大气的CO2浓度能保持稳定在280ppm(百万分之280)水平上。
    工业革命以来,人类活动导致大气中CO2增加,其中80%是燃烧煤、石油等化石燃料的结果。这就是把地球漫长历史积蓄下来埋在地下的含碳生物体化石开采出来,燃烧后重新变成CO2,再排放到大气中。这额外的CO2来源破坏了原有“碳循环”的平衡,导致大气中CO2浓度增加,近20年来增加速度大为加快,2009年已达387ppm(容许极限值是350ppm)。
    CO2是一种能导致地球变暖的“温室气体”。地球的表面(地表)受到太阳光的照射,具有一定的温度,会发出红外线。如果没有大气层,这些红外线就会全部逃逸到宇宙空间,那样地球的平均温度便只有-18°C。由于红外线会被大气层“截获”,才使得以前地球平均温度保持在15°C左右。这与温室保温的原理相同,故称“温室效应”。这种效应的微观机制是: CO2分子受到地表发出的红外线的照射,其内部产生剧烈运动,碰撞周围大量存在的氮气(占大气的78%)和氧气分子(占21%),并把自己具有的能量传递给后者,使后者发生振动,从而向地表发出红外线。如果没有CO2,氮气和氧气即使受到地表发出的红外线照射,也不会发出红外线。地表受到太阳光直接照射,加上来自大气的红外线,就会加温变暖。所以CO2称为“温室气体”。温室气体除CO2外,还有甲烷、二氧化氮等,而CO2是对全球变暖影响最大的温室气体。
    大气中CO2浓度的快速增加,温室效应加强,会导致全球气温升高、海水酸性化,还会引起灾害性气候发生频率加大、缺水、粮食作物减产等。科学家预测,这些可怕后果不会在1000年以后才出现,而可能是人类几十年内就要面临的危机。因此,我们要降低大气的CO2浓度,即要“低碳”。(作者:曾昭磐,发表于《厦门日报》)