溫室效應(yīng)及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

1、溫室效應(yīng)及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響張潞 （天津市環(huán)境保護(hù)技術(shù)開(kāi)發(fā)中心,天津 30 0 1 91 ）摘要 溫室效應(yīng)是目前全球性的環(huán)境問(wèn)題。 本文討論了溫室氣體的來(lái)源,對(duì)其未來(lái)變化趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè) ,分析了溫室效應(yīng)對(duì)全球氣候及生態(tài)環(huán)境的影響 關(guān)鍵詞 溫室效應(yīng) 全球變暖 生態(tài)環(huán)境溫室效應(yīng)具有影響范圍廣,制約因素復(fù)雜 ,后果嚴(yán)重等顯著的特點(diǎn) ,全球氣候變化是溫室效應(yīng)直接造成的后果。因此,溫室效應(yīng)是人類面臨的重大環(huán)境問(wèn)題,已引起各國(guó)政府及科學(xué)家的高度重視 ,成為科學(xué)家和環(huán)境工作者關(guān)注、研究的焦點(diǎn)。本文討論了二氧化碳、甲烷、一 氧化二氮和氟氯烷烴等溫室氣體的來(lái)源及其在大氣中濃度的變化趨勢(shì),對(duì)未來(lái)氣候變暖及海平面上

2、升的趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè),從不同側(cè)面分析了氣候變化對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,力求為有關(guān)管理和決策部門解決環(huán)境問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)。1 溫室氣體的來(lái)源及變化趨勢(shì)大氣中的二氧化碳 （C02 ）、甲烷（CH4）、一氧化二氮 （N2 0）和氟氯烷烴（CFCs）等可以使 太陽(yáng)輻射的短波幾乎無(wú)衰減地通過(guò) ,但對(duì)地球的長(zhǎng)波輻射的波段卻有很強(qiáng)的吸收能力,這些氣體為溫室氣體。各種溫室氣體在大氣中的濃度及濃度變 化趨勢(shì)不同 ,壽命期也不同。表 1 列出了不同 年代溫室氣體濃度、變化速率和他們?cè)诖髿?中的壽命期。下面對(duì)不同溫室氣體進(jìn)行分別討論,說(shuō)明它們的來(lái)源及變化趨勢(shì)。CO2 是大氣中 CO2 增 增加的另一個(gè)原因是地 ,近幾十年以

3、來(lái) ,森林 ,導(dǎo)致大氣中 CO2 濃1 . 1 二氧化碳 海洋是大氣中 C02 的最重要來(lái)源 ,地幔 是大氣中 C02 的另一個(gè)來(lái)源。除自然界的來(lái) 源外 ,人類活動(dòng)排放的 加的直接原因。 C02 球陸地植物系統(tǒng)的破壞 的砍伐和破壞日益嚴(yán)重 度增加。自工業(yè)革命以來(lái) ,由于化石燃料燃燒 ,大 氣中的 C02濃度上升了約 70 cm3 / m3。到本 世紀(jì)末和下世紀(jì)中葉 ,世界能源消耗的總格 局不會(huì)出現(xiàn)根本性的變化,人類將繼續(xù)以化石燃料作為主要能源 1 。同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)和社 會(huì)的發(fā)展 ,能源的需求量還將大大增長(zhǎng),C02濃度會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng) ,達(dá)到工業(yè)革命以前水平的 1 0倍左右。1 . 2 甲烷 甲烷最重要

4、的來(lái)源是沼澤、稻田和反芻 動(dòng)物 ,這三項(xiàng)占總排放量的60 %左右。天然氣、煤的采掘和有機(jī)廢棄物的燃燒等人類活動(dòng)也產(chǎn)生甲烷。十八世紀(jì)以來(lái)，甲烷濃度從 0.8cm3 / m3 增長(zhǎng)到1 . 72 cm3 / m3，每年的變化速率為0.9%。在溫室氣體中甲烷的壽命期最短，僅為10年。如果甲烷的濃度保持目前的年增長(zhǎng) 速率，到 2 0 0 0年，大氣中甲烷的濃度將達(dá)到2 cm3 / m3，到2 0 50年有可能達(dá)到 3cm3 / m3左 右，即達(dá)到工業(yè)革命前的 4倍左右。1 . 3 一氧化二氮 海洋是一氧化二氮的一個(gè)重要來(lái)源。無(wú) 機(jī)氮肥的大量使用和化石燃料及生物體的燃 燒也能釋放出一定量的一氧化二氮。工

5、業(yè)革命前一氧化二氮的濃度為。由于2 88cm3 / m3，目前已增加到 31 0 cm3 / m3一氧化二氮濃度變化與地表排放源的關(guān)系并 不十分密切，因而很難準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)將來(lái)大氣 中的濃度變化趨勢(shì) 1 。據(jù)以往的觀測(cè)結(jié)果進(jìn) 行推斷，大氣中一氧化二氮的年增加率仍將 保持在0.2 5%左右。表】主要爲(wèi)室汽體肘戒度和芽命朗1 75D- 1SD D19DD1 ?0D每年塔長(zhǎng)途卑怖壽命Sfle毎叮E d (ZSD2"3S3D. 52DDCH dC FC,ICFC| JN lOip- 2/3 Ed'S Ip-IP" 3/eJh SD. 071 . 72h 91 DDP2HD4&a

6、mp;51 3DZSE29211 DD- 251 5D來(lái)源：T be I PCCS ci«n liTiE； A 3 lei ara en L.1.4 氟氯烷烴大氣中原來(lái)基本不含氟氯烷烴，從上個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人工合成的鹵素碳化物不斷大量排入大氣，使其在大氣中的濃度迅速上升，CFC 1 1和CFC 1 2是最重要的氟氯烷 烴，它們不僅濃度高，保留時(shí)間也很長(zhǎng)，因而 其對(duì)環(huán)境的影響也是長(zhǎng)期的。如果按目前的狀況推測(cè) ，那么大氣中CFCs的總含量將由目前的 1 cm3 X 1 0 -3 / m3 增加至 2 0 0 0年的1 . 5cm3 X 1 0 -3 / m3，其中CFC 1 1和CFC 1

7、2等對(duì)臭氧層有嚴(yán)重破 壞的CFCs將有所減少，而新型的 CFCs有 可能大大增加。2溫室效應(yīng)與氣候變暖CO2是造成溫室效應(yīng)最重要的氣體，其濃度增加所造成的氣候變暖作用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它溫室氣體，目前地表和大氣溫度上升，有70 %80 %是由于大氣中 CO2增加所造成的 1 。從表 1 看到 , 除了 N2 O 之外 ,其它溫室 氣體濃度的增加速度超過(guò) CO2 的增加速度 , 這表明今后的全球氣候變暖 ,CO2 的作用在 相對(duì)減少 ,而 CFCs 的作用迅速增強(qiáng)。盡管如 此 ,到下世紀(jì)末 ,CO2 增加造成的溫度上升仍 將占有效增溫總數(shù)的50 %左右 ,相當(dāng)于其它溫室氣體的總和。 按照英國(guó)氣候變化政

8、府間研究小組 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)的研究，隨著溫室氣體的排放，在下 個(gè)世紀(jì)，全球平均氣溫以大約每1 0年0.3C的速度上升 ，按照這一趨勢(shì) ，到 2 0 2 5年全球 平均溫度將有可能上升1 C，到下個(gè)世紀(jì)末3 溫室效應(yīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響3. 1 對(duì)海平面的影響 全球變暖對(duì)海洋有以下兩個(gè)影響 ，從而 導(dǎo)致海平面上升。(1 ) 全球變暖將造成海洋混合層水溫 上升 ，升溫造成的熱膨脹能顯著地造成海平 面的上升 ;(2 ) 氣溫和海水溫度的上升將造成極 地冰冠的大量溶化，溶化的冰冠進(jìn)入海洋，促成海平面上升。如果將來(lái)氣溫大幅度上升

9、 ，對(duì)極地將產(chǎn) 生巨大的影響 ，那時(shí)極地冰川和冰冠將大量 溶化 ，其對(duì)海平面上升的貢獻(xiàn)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)混 合層熱膨脹的貢獻(xiàn)。,影響航 ;7 破壞供在下個(gè)世紀(jì) ，全球海平面上升的平均速 度約為每1 0年6cm,預(yù)計(jì)到2 0 30年，海平面 將上升2 0 cm，到下個(gè)世紀(jì)末海平面將上升 65cm3 ， 海平面的這一變化將會(huì)給沿海地區(qū) 帶來(lái)如下的影響和災(zāi)難 :1 部分沿海地區(qū)被 淹沒(méi) ;2 海灘和海岸將遭受侵蝕 ;3 地下水位 升高 ，導(dǎo)致土壤鹽漬化 ;4 海水倒灌與洪水加 劇 ;5 損壞港口設(shè)備和海岸建筑物 運(yùn) ;6 沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)將受到影響 排水系統(tǒng)。3. 2 對(duì)農(nóng)業(yè)的影響 溫室效應(yīng)對(duì)植物的影響主要表

10、現(xiàn)在兩個(gè) 方面 :CO2 含量增多對(duì)植物光合作用的影響 氣候變暖給植物帶來(lái)的影響。CO2 是植物進(jìn)行光合作用的基本原料 ， 當(dāng) CO2 含量增多 ，可在一定程度上提高植物 的生產(chǎn)能力 ;由于氣溫上升 ，一些原本寒冷的地區(qū)也將變得適合農(nóng)作物生長(zhǎng),擴(kuò)大了植物生長(zhǎng)區(qū)域 ,這是有利的一面。但是,溫室效應(yīng)可以引發(fā)一系列環(huán)境和氣候問(wèn)題 ,如害蟲繁 殖、干旱加劇等,它們可以從根本上惡化農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境,從而構(gòu)成嚴(yán)重的危害,這對(duì)農(nóng)業(yè)是相當(dāng)不利的 4 。3. 3 對(duì)林業(yè)和牧業(yè)的影響 全球變暖對(duì)林業(yè)和牧業(yè)的影響是多方面 的。二氧化碳濃度增加,促使自然植被的光合作用增強(qiáng) ,加上溫度升高,生長(zhǎng)期延長(zhǎng) ,所以草木的產(chǎn)量

11、將會(huì)提高; 由于氣溫上升,使植被帶北移 ,即冷型溫帶森林或溫帶草原將代替 目前的北方森林,而亞熱帶森林將由熱帶森林所代替 ;隨著氣溫和降水的變化,林木和牧草的品種將有可能發(fā)生變化,特別是牧草,如果一種劣質(zhì)草類更能適應(yīng)變化了的環(huán)境,迅速生長(zhǎng)并占領(lǐng)草原,將有可能使草原的生產(chǎn)率大大下降;氣溫升高 ,如果降水沒(méi)有相應(yīng)的增加 ,則空氣濕度有可能下降,這樣就增大了火災(zāi)發(fā)生的可能性;同時(shí) ,暖冬可以減少害蟲的越冬死亡率,從而加重蟲害的威脅。3. 4 對(duì)健康與生態(tài)的影響 全球氣溫變暖后,高緯度國(guó)家的疾病會(huì)增多，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，氣溫升高2C4C , 如無(wú)其它環(huán)境變化,人口死亡率即會(huì)升高5 。全球變暖除對(duì)人體健康

12、有影響外 ，還對(duì)地球 上的一些物種有影響 ，某些物種可能不適應(yīng) 這種氣候變化 ，從而導(dǎo)致物種的多樣性減少。 隨著氣候變暖 ，大氣運(yùn)動(dòng)將發(fā)生相應(yīng)的 變化 ，全球的降水也隨著發(fā)生變化，蒸發(fā)量將增大 ，大氣中水氣含量增多 ，從而在一定程度 上增加降水量 ，但是全球增溫將造成各地區(qū) 降水量分布的不均勻 ，甚至在某些地區(qū)降水 量可能會(huì)減少 ，導(dǎo)致干旱加劇和加速沙漠化 進(jìn)程 6。4 結(jié)語(yǔ) 大氣中溫室氣體的來(lái)源分為兩個(gè):自然和人類活動(dòng)。各種溫室氣體在大氣中的濃度 增加 ，導(dǎo)致溫室效應(yīng)加強(qiáng) ，其中二氧化碳是造 成溫室效應(yīng)最重要的氣體。溫室效應(yīng)增加 ，導(dǎo) 致全球氣候變暖，會(huì)使水資源、農(nóng)牧業(yè)、森林業(yè)等受到影響;海

13、平面上升會(huì)淹沒(méi)許多沿海城市和低地;會(huì)使有些地區(qū)變得干燥，沙漠化加劇 ;生物多樣性減少?？傊蛏鷳B(tài)系統(tǒng)的變化最終將影響人類的健康和生存。參考文獻(xiàn)1 尹榮樓等 .全球溫室效應(yīng)及其影響. 北京 ,文津出版社 ,1 993 ; 1 2 4, 1 2 9 2 1 02 Houghton, J. T. Climate Change:The IPCC Scientific Assessment, Cambridge University Press, 1 9903 IPCC First Assessm ent Report Overview and Policy Maker Summaries and

14、1 992 IPCC Supplem ent. Climate Change:The IPCC scientific Assessm ent, IPCC, 1 9924 Boer, M. &Koster, E. Greenhouse-Impact on ColdClimate Ecosystems and Landscape, A Cooperating Journal of the International Society of Soil Science,1 9925 王漢臣 . 大氣保護(hù)與能源利用. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1 992 ; 3 0 0 3 1 26 Riordan,

15、T. O. Environmental Science for Environm en- tal Management, Longm an Scientific &Technical, 1 995 作者簡(jiǎn)介 :張潞 女 , 3 6歲。 1 985 年畢業(yè)于南開(kāi)大學(xué)化學(xué) 系。工程師 ,現(xiàn)從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。Greenhouse Effectand Its Influence on Ecological Environment Zhang Lu(Tianjin Environmental Protection Technical Development Centre,Tianjin30 0 1 91 )Abstract Nowadays greenhouse effect is the global env