改善全球變暖新型方法研究

陳思思

摘要：自從1992年聯合國政府間談判委員會就氣候變化問題達成《聯合國氣候變化框架公約》并于1994年正式生效后，國際社會開始在氣候變化問題上進行合作，以應對氣候變化給人類經濟和社會帶來不良影響。時至今日，全球變暖已成為當今世界最嚴峻的環境危機之一。人類正以空前的速度向大氣排放CO2、CH4等溫室氣體，它們迅速的增量讓我們不得不采取各種措施來挽回局面，呼吁保護環境、提倡低碳生活等等。但事實表明這些方法并不能阻止溫室氣體的大幅增長，我們要尋求的應該是能夠治根治本的措施以使得溫室氣體的排放量徹底地得到控制。

中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

引言：隨著城市人工熱源逐漸增多，污染嚴重，建筑物和公路儲存熱量的能力增強，城市的氣溫明顯高于郊區，形成“城市熱島效應”。據報道，英國氣象局下屬的一個氣候預測中心分析顯示，如果大氣中CO2含量增加一倍，城市熱島效應的強度會增加兩倍。英國氣候屬海洋性氣候，向來氣候涼爽，而全球變暖正在改變這種狀況，給公眾健康帶來諸多不利影響。[1]本文基于全球變暖趨勢日趨嚴峻，從本質探討從自然資源出發的改善措施。

1 認識森林生態系統的碳匯能力

據科學與發展網2006年12月1日報道：原始森林（指年齡超過100年的森林，在非洲和亞熱帶發展中國家分布廣泛。）貯存的碳遠遠超乎人們想象，成熟森林的土壤具有強大的碳匯能力。這讓保護它們成為了碳貿易等應對全球變暖的措施中更優先的項目。[2]發表在2006年的一期《科學》雜志上的研究表明，中國南部一片400年的森林從大氣中持續吸收碳的速度超乎人們想象。科學家們測量了自1979年至2003年收集的土壤的碳含量，發現土壤表層0~20厘米的有機碳濃度在那段時間里從1.4%上升到了2.35%，每平方公里每年新增CO2為0.61噸。[3]這項研究成果給中國的天然林保護提供了強有力的佐證，更打破了成熟森林只能實現“碳平衡”的傳統觀點。

另有資料顯示，CO2和生物圈有著十分密切的關系。生物圈特別是植物圈，是CO2的一個重要的匯，生物圈中的碳含量為大氣中碳含量的3~6倍，植物生態系統通過光合作用可以吸收大氣中的CO2，形成有機物并在植物中固定。[4]

這就表明，碳排放的主動權不僅僅只是掌握在人類手中，我們應該意識到強大的森林生態系統在這方面能發揮的巨大功效。如果將一片森林和與之鑲嵌的A國視作一個生態系統，那么無疑，這個國家無論是工礦型國家還是發展中國家，它的原始環境都遠比離森林更遠的B國更加好。對于一個更加微小的生態系統而言，如一位少女來到了一片遼闊的草原上，貪婪地呼吸著大地賜予的新鮮空氣，對于這片草原和這位少女而言，CO2和O2就在做一個小小的交換，即少女呼出的CO2給草原，而草原也無償為她提供新鮮的O2，這本身就是一個沒有代價的小型交易。然而，如果把這個過程擴大相當可觀的倍數，將B國產生的CO2“打包”帶走到森林處，釋放，然后把森林里的相應量的O2“打包”帶回B國。這樣嘗試著循環幾次，森林就會吸收更多的CO2，釋放更多的O2。這無疑于為B國再生了新鮮空氣，同時又極大地緩解了該國氣候變暖的趨勢，對整個土地上的生物而言這都是相當有益的。只要掌握好這個量度，在保證穩妥的情況下，把握量變引起質變之前的一個相對“穩定區域”，這就具有可實施性。

人類總不能看著我們賴以生存的家園繼續千瘡百孔而不采取新的積極的措施，嘗試更加科學的方法吧。顯然，積極爭取將比坐山吃空更有效益！

2從外源引入CO2

現實就有這么一例。在素有“歐洲大門”之稱的荷蘭，一些農民就利用植物從空氣中吸收CO2這一為人熟知的常識，上演了真實而不可思議的“變廢為寶”的劇幕。當地的一些農民利用工業排放的大量CO2促進蔬菜大棚里的作物生長。從20世紀90年代起，荷蘭的兩名工程師漢斯?梯梅杰和雅可布?林貝克就想出了這個主意。他們找到了位于鹿特丹西郊的一個煉油廠，利用該廠附近的一條85公里長的廢棄輸油管將CO2輸送到南部的蔬菜農場。當他們終于得到了荷蘭建筑公司和德國林德公司在荷蘭分公司一億歐元的支持和贊助后，這個名為Ocap的項目于2005年9月正式投入使用。離煉油廠20公里遠的一些農戶的蔬菜大棚已經用上了工業CO2，目前該項目用戶已有500多家，預計將達到1400多家。每年工廠可提供170000噸CO2，等于為農戶蔬菜大棚節約9500萬立方米天然氣。這不僅使得煉油公司的CO2排放不再成為負擔，而當地農民也不必再在大棚里生爐子制造CO2，此項目實施以來，蔬菜長得更好更快，農民又可節約25％的開支。德國漢諾威大學的農業教授哈特姆特?施杜策說，植物吸收空氣中的CO2是很平常的道理，但蔬菜大棚通過使用工業化CO2可使植物的吸碳量超過平常值的二至三倍，而這些量對人體沒有危害，植物卻可因此增產40%。[5]

與向蔬菜大棚里通入CO2相比，向森林輸入適量CO2，就好比人工呼吸一樣，旨在有節律地刺激對方吸入養分，這種刺激反而會對退化的森林生態系統的恢復起到一定程度的促進作用。

森林生態系統一方面通過光合作用吸收CO2,另一方面又通過不同時間尺度的呼吸等擾動作用將CO2返回大氣，從而形成大氣—植被—土壤的陸地生態系統碳循環。顯然生態系統的生物地球化學過程可引起CO2通量的年際變化，以此為切入點，可研究森林生態系統的碳匯能力及其變化，以作為CO2與O2交換的理論依據。

3調節非生物因子的含量

由于生態系統具有一定的穩定性，其內部具有自動調節(或自我恢復)的能力。因此生態系統的物質循環、能量流動和信息傳遞皆處于穩定和通暢的狀態。例如，當氣候干旱時，森林中的動植物種類和數量一般不會有太大的變化，這說明森林生態系統具有抵抗氣候變化、保持自身相對穩定的能力。

生態系統之所以能維持自身穩定，是由許多因素共同作用而成的，其中，生態系統中的非生物因子是決定一個地區能夠發展成為某一生態系統類型的關鍵要素。每種動植物都必須適應它所生活的那個地區的非生物因子，并在它所生活的那個地區的結構內獲得它的需要。否則，它就不能在該地區生存下來。而非生物因子的不同組合對生態系統的結構都有一定影響。

當一個森林生態系統的CO2含量逐漸增多時，即非生物因子的狀態發生了變化。此時，假設其他條件基本不變或變化不大，則這個非生物因子則成為了限制因子。正如一個木桶的盛水高度取決于組成它的木板中最矮的那塊木板一樣，一個生態系統的總的結構很可能是由單個或多個非生物因子所決定——限制因子。盡管對于地球上大部分地區來說，降雨量是劃分陸地生態類型的限制因子。但此時我們假設一個森林生態系統的水分分布均勻而合理，而此時 CO2和O2作為限制因子，并以此為基點設計方案使得此森林生態系統能保持平衡。

4解決技術難題

下面僅以CO2為例，研究森林生態系統的儲碳能力及其操作方法的可實施性，分析這各種存在的問題，以此來展示減緩溫室氣體排放的可嘗試性。

首先，收集氣體是個技術功夫。這個過程得通過物理方法或者化學藥物來實施。旨在強調“收集”而非“生產”，這就意味著完全可以廢物利用，將已出現的多余的CO2進行集中處理。據美國能源情報署（EIA）于2002年所作的制造業能源消費調查，來自煉油廠的GHG排放總量約為2.78億噸CO2當量（CO2e）。其中超過一半來自于煉油廠石油基燃料，主要是煉廠燃料氣和石油焦的燃燒，其余的CO2排放來自于使用天然氣和發電。這就說明CO2取樣廣泛且方便。而森林產生的氧氣可嘗試用向上排空法收集。

其次，打包作為交換的量要取用有度。如果量太少，那么相對來說成本就會較高；如果量太多，又勢必會打破大自然的規律。比如說如果某個小型森林（如10公頃），它排出的CO2與釋放的O2剛好能夠持平，輸入大致等于輸出，運作正常。此時人類帶來大量的CO2并帶走大量O2，就無異于超負荷的讓植物工作，且剝奪了森林里其他的動物的生存權利，這樣造成的破壞是難以彌補的。因此，人們應該根據森林生長的客觀規律經過科學嚴謹的計算來把握好這個量度。

最后，運輸方式要擇重選擇。空氣的難以攜帶給運輸造成了許多不便。既然天然氣能通過管道運輸，惰性的空氣則更加符合管道運輸的條件。起初通過空運或火車運輸進行密閉裝備，如果一定時期以來證實此法可行，便可著手通過小型的管道進行運輸了。

此外，在試驗階段一定要做大量的模擬分析，計算出植物釋放多少CO2適宜與相應量的氧氣進行交換，以及記錄好該生態系統隨著溫度、陽光和降水量等變化而發生怎樣的變化。

結束語：綜上所述,要解決溫室氣體帶來的全球變暖效應，除了倡導環保、植樹造林外，最根本的還是應該采取全新的科學環保的措施進行一系列嘗試，這就好比人類要開發新能源一樣，石油和煤炭的可枯竭性注定它即將成為過去，風能和太陽能的全新時代即將到來，新的科學的環保的先進的方法終將替代曾經為人類做過貢獻“前輩們”，進行下一個時代的演替和循環，如此，人類才可以長存下去，生生不息。

參考文獻

[1]全球變暖 城市更熱.中華人民共和國科學技術部.2004-06-22.

[2] 原始森林是關鍵的“碳匯”. Hawk Jia. Science 314, 5804, (2006)

[3]把二氧化碳帶回家.馮永鋒.2007-01-05.

[4]二氧化碳和生物圈的關系，程振華，王瑋，環境科學研究，1990

[5]讓蔬菜吃掉工業排放的二氧化碳.科技日報.2006-07-13