全球变暖:化石燃料，二氧化碳的影响，历史

在人类历史的开始，我们必须通过使用我们自己的肌肉力量和收集或狩猎自然获得的植物、动物和木材来满足我们的能量需求(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，工业化国家开始依赖不可再生能源，目前约有80个世界商业能源中的一分(迈尔斯，1994年)来自石油、煤和天然气。虽然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，能源(即化石燃料)的主要来源是“储备资源”。化石燃料是通过使用而消耗的，目前的消费模式是不可持续的。人们认识到，节约能源和开发可再生能源将是维持经济增长的必要条件。

最终可回收的化石燃料数量受到地质条件的限制，而且仍然是一个值得怀疑的问题，但20世纪70年代那种认为燃料短缺迫在眉睫的观点仍然很受欢迎。1973年的石油危机标志着能源从丰富、低成本过渡到价格上涨和稀缺的时代。今天，人类是否能够负担得起持续消耗化石燃料所带来的环境代价，这一问题取代了对稀缺的担忧。最普遍的关注之一与全球气候变化有关。

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，天气是指大气中每天的变化。现在人们认识到，我们的全球“气候正常”在过去数百万年里一直在波动，这与人类活动毫无关系。然而，自从上个世纪以来，随着人口的增长和对化石燃料的依赖，我们在一定程度上肯定“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，即全球气温上升是由大气温室效应引起的。我们之所以会产生温室效应，是因为我们大气中的一些微量成分重新吸收并保留了从地球表面辐射出来的特定波长的热量，而化石燃料的燃烧增加了对流层中所有这些化合物的浓度，尤其是二氧化碳。

由化石燃料的消费造成的大气污染有许多影响。也许最广为人知的是已经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物。虽然化石燃料燃烧过程中的化学反应并不总是简单的，但可以概括为碳与大气氧原子结合释放，形成二氧化碳。这个过程通常被称为呼吸，例如:

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

这里，我们看到二氧化碳实际上不是杂质;地球上的生命以某种方式依赖于这种气体，要么直接通过光合作用(植物)，要么间接通过食物链(动物)。然而，由于其独特的储热特性，这种气体在地球的热平衡中起着重要的作用。

我们经常把二氧化碳称为“温室气体”，顾名思义，它是一种可以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，而太阳的短波辐射主要是电磁波谱中超级猛烈和可见的部分(l=0.1-1毫米)。入射辐射穿透大气并被地球表面吸收后，地球重新辐射热能;然而，由于地球表面温度相对较低，地球辐射的波长现在在红外(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，这与出射辐射强度的峰值重叠。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，它会导致大气升温。一般来说，大气中二氧化碳越多，被困住的热量就越多，大气就会变暖。

泥炭、煤炭、石油或天然气(都是含碳物质)的燃烧实际上是在返还大气中的碳，这些碳是几亿年前树木和植物在光合作用过程中吸收的。因此，在一段相对短暂的时间内，不到两个世纪的时间内，由于在这一期间使用矿物燃料，当代大气中增加了大量的强红外吸收器。人们相信二氧化碳的含量一直在增加。对二氧化碳浓度的测量是在莫纳罗亚的一个观测站进行的，那里的数据被引用的最多，也最完整。观测结果显示，在过去的25年里，大气中的二氧化碳含量以每年约1ppm的速度稳步上升。在南极站，二氧化碳上升的趋势与莫纳罗亚站非常相似(Kraushaar, 1988)。基于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350ppm增加到600ppm。据估计工业化前的二氧化碳水平按体积计算低至百万分之260-70 (Goudie, 1994)。因此，工业世界似乎正在以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被充分地修改，以解释二氧化碳的增加。他们说，“虽然砍伐森林，但也有集约化农业的建立，灌溉土地以前不是很高产。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大致已知，因此可以估计二氧化碳的排放量。再加上在地球上各站获得的二氧化碳浓度水平，计算出每年在大气中滞留的140亿吨二氧化碳中，有52%;37%沉入海洋，而剩下的11%的沉积位置至今仍是个谜(Kraushaar, 1988)。

下一个问题是二氧化碳增加对全球气候的影响，这就是争议所在。Vostok冰芯数据表明，过去16万年二氧化碳水平和平均地表温度之间存在密切关联(Benarde, 1992)，但科学家仍然无法弄清楚是二氧化碳导致了温度变化，还是温度变化导致了二氧化碳变化。甚至可能还有第三个因素引起二氧化碳和温度的变化。此外，当代全球变暖的上升趋势只持续了15年(Tolba, 1992)。1900年以前，气温有很大的波动。例如，在欧洲，在公元1430年到1850年期间经历了特别低的温度。因此，“全球变暖”可能只是另一种温度的自然波动。目前，利用我们现有的基于假设和模型的对大气的理解，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。更详细地说，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，这是一个事实。因此，这只是一个合乎逻辑的结论，温室在这里，它总是这样。看来，由于我们日益增长的化石燃料消耗速度，温室内出现了过度升温，全球气候变化背后的问题是深远的。也许，我们的化石燃料消耗的真正限制将是二氧化碳的问题，而不是资源的规模。中国有句谚语说“预防胜于治疗”。节约能源的方法可能是关键。

参考书目:

贝纳德，硕士，1992年，全球警告…全球变暖，约翰威利父子公司，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。

Kraushaar, J. J. & Ristinen, R. A.，能源与技术社会问题，John Wiley & Sons, Inc.， 394-400。

Myers, N.， 1994，地球管理盖亚地图集，伦敦:盖亚图书有限公司，96-113。

托尔巴，M. K.， 1992，《世界环境1972-1992》，伦敦:查普曼和所有人，61-71。