环保论文中国碳排放现状与发展_中国碳排放与低碳发展

2020-02-27 其他范文下载本文

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中国碳排放现状与减排化学工程与工艺

*** 孙宇琪

概要...........................................................................................................................2

一、发现问题............................................................................................................2 1.1 二氧化碳对气候的影响及产生的后果。..............................................................2

1.1 对自然生态环境的影响................................................................................2 1.2 对海岸带及低地的影响................................................................................3 1.3 对生物多样性的影响....................................................................................3 1.4 对人类健康的影响.......................................................................................3 1.5 对其他领域的影响.......................................................................................4

二、我国与外国CO2历史排放对比。...........................................................................4

三、解决问题.............................................................................................................5 3.1 CO2性质...........................................................................................................5 3.2 固碳................................................................................................................5 3.2.1·土壤固碳....................................................................................................5 3.2.2·海洋固碳................................................................................................6 3.3 CO2资源化利用.............................................................................................6

1/ 9 3.3.1 物理利用..................................................................................................6 3.3.2 化学应用..................................................................................................7 3.4国家政策..........................................................................................................7

概要

以CO2为代表的温室气体排放给人类社会的发展带来不小的负面影响，降低碳排放将是我国经济发展过程中面临的一项持久战，相应的，“低碳”一词也被社会各界广泛引用。“低碳”被认为是应对气候变化的必由之路，它是人类社会继原始文明、农业文明、工业文明之后的又一大进步，它既是发达国家经济转型的方向，也是发展中国家应遵循的发展道路。

如何实现“低碳”，是一项复杂的系统问题，解决方法涉及政治、经济、法律、技术、人文等多个学科。总体来说，碳减排途径可分为两类：控制排放源头（通过提高能源系统各个环节的能源效率或引入低碳元素，以及降低终端能源需求，实现降低含碳能源的消耗和碳排放）和碳排放后处理（针对能源系统产生的碳排放，采取后处理方式延缓或阻止CO2排入大气中，如CO2资源化利用。

一、发现问题

1.1 二氧化碳对气候的影响及产生的后果。

气候变化是关乎地球人类与生态环境可持续发展的安全问题，涉及水资源、农业、能源等敏感部门，并对陆地生态系统海岸带以及近海生态脆弱地区构成重大威胁，对全球产生巨2/ 9

大的甚至是不可逆转的影响。1.1 对自然生态环境的影响

①环境要素的灾变趋势

全球气候异常导致一系列环境要素的激变，如酷热、飓风、水涝、干旱等极端天气出现的频率大大增加，降水分布格局也在改变，冰川减退、冻土消融、物种濒危甚至灭绝、疫病频发等。所有这些都不是猜测，因为这些状况已经或者正在发生，在可预计的未来只能比现在更加严重。

②自然生态系统的激变全球气候异常将导致干旱地区的旱灾情况更严重，容易诱发更多的森林和地区性火灾，而森林火灾的增加更加剧了二氧化碳的排放和温室效应。环北极地区，如加拿、阿拉斯加和西伯利亚的一些永久冻土会因气温上升慢慢消融，当地的生态系统可能遭到破坏，土壤中的细菌活性将提高导致该地区由碳元素的存储地区变为碳素的释放源。

全球绝大部分淡水资源以固态方式储存在冰川中。冰川在世界范围内的大面积融化将根本改变全球的水循环系统并带来难以预料的后果，冰川融化加快使得夏季冰川减少，从而降低对径流的调节作用，并可能导致中下游地区更频繁的水涝干旱灾害。

气候变化首先严重威胁人民生命财产而;其次，对受灾地区农作物产量产生负面影响，农业生产的不稳定性增加。迫使国家的粮食产业结构作出调整，草原承载力和畜牧量的分布格局会发生较大变化且进一步加剧水资源的供需矛盾。

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1.2 对海岸带及低地的影响

气候异常变化已经导致南极、北极冰冠融化和海平面升高，据估算，当全球气温升高1.5~4.5℃时海平面就可能上升20~165cm。海平面的上升无疑会改变海岸线并将严重影响该沿海地区人们的生活。一些沿海城市和一些大洋洲的岛屿可能被淹没。

海平面上升中造成海岸侵蚀和海水入侵。如果南北极完全熔融，按照保守方法估算，海平面将比今天高6~7米，海平面的增加会淹没人口密集的沿海城市，世界上最肥沃的沿海平原也将被淹没，考虑到全球人口迅速增长的问题，海平面的增加将导致可居住的陆地可能无法居住； 1.3 对生物多样性的影响

气候变化将严重影响地球生态系统，影响陆地和海洋动植物的生存，从而改变整个生物链的结构并可能导致一些物种的灭绝。1.4 对人类健康的影响

一是气象要素通过人体感受器官对人体产生的直接影响；二是气候变化还将对疾病传播产生直接影响；三

是气候异常会促使某些沉睡的细菌病毒开始活跃，可能导致新型传染病的爆发；四是气候变化可以通过改变降水量、风速、湿度等气象条件影响大气污染物浓度将影响人类健康。1.5 对其他领域的影响

气候变化伴随着的极端气候事件以及其引发的气象灾害增多；气候异常也会导致能源供应结构发生变化，供暖设施及能源的减少会相应增加制冷的电力消费。此外，气候变化还将影响自然保护区和国家森林公园等以生态环境和物种多样性为特色的旅游景点，对自然和人文旅游资源以及旅游者的安全产生重大影响。

二、我国与外国CO2历史排放对比。

根据各地区累记碳排放量的大小，全球碳排放量可以分为三大阵营1）美国和欧洲；2）中国、前苏联、拉丁美洲以及东南亚南亚地区；3）加拿大、北非、中东、中非以及环太平洋发展地区。从总量上看，第一阵营的美国4/ 9

和欧洲的碳排放量为第二阵营的两倍左右是第三阵营的四倍左右。

通过与国际其他国家和地区的人均累积碳排放量对比分析可以看出，中国人均累积碳排放量远低于美国、加拿大、前苏联、欧洲、拉丁美洲、和环太平洋发达地区，与北非中东地区较接近。

近300年来，中国碳排放与国际其他国家和地区相比具有增长较快，累计排放量相对较少，人均排放量较低的特点。2005年中国碳排放量约为1.53GtC,据世界第二位，以2005年人口为基准，计算主要碳排放大国1900至2007年的人均历史累计碳排放，结果显示，美国、加拿大和英国等老牌工业化大国的人均历史远高于全球平

均水平和发展中国家的平均水平

根据CDIAC公布的由化石燃料消费引起的碳排放与土地利用产生的碳排放数据，求出世界各地碳排放总量。

结果表明2005年我国人均总碳排放1.6Tc/人远远低于美国加拿大等地区。需要注意的是，从2000年中国的土地利用变化造成的碳通量为负值，这说明我国的土地利用变化已经不再是碳源，而是起到了碳汇的作用。

三、解决问题

3.1 CO2性质

1750年，苏格兰化学家、物理学家Joseph Black首先发现了二氧化碳。二氧化碳的化学式是CO2，分子量为44.01,又称碳酸气体或碳酸酐，是碳元素氧化的最终产物。CO2是大气重要组成部分，其在大气中体积分数为0.03%~0.04%，总量约为2.75*1012t。大气中的co2主要由含碳物质的燃烧和动物的新陈代谢产生

3.2 固碳

3.2.1·土壤固碳

在光合作用下，植物吸收空气中的CO2然后将其转化为糖和其他碳分子，通过根系和枯枝落叶等将碳传递给土壤，然后，土壤通过根系、微生物、土壤动物的呼吸作用以及含碳物质的化学氧化作用，产生CO2，返还大气。上百万年来，这种平衡作用的维持，保证了大气中温室气体含量的稳定。然而，大约在一万年前，农业的发明打乱了古老的土壤结构。为了种植，人们开始排水，翻耕表土层，这就使得土壤中的碳与空气中的氧结合5/ 9

产生了CO2，排入大气中。而饲养动物让情况更糟，家畜啃食了草原，甚至使地面完全裸露，植物消失了，光合作用停止了，土壤中的CO2也就没有了。农业开始出现以来，这样的土地使用的改变使700亿到1000亿吨碳从土壤中分离出来。今天，农业和其他土地利用方式的改变排出的温室气体占世界温室气体排放量的三分之一。

发明碳吸收土壤。英国科学家如今正在研制一种碳吸收土壤，试图将CO2从空气中永久去除。启动这个研究的想法源于这样一个事实，即植物、庄稼、树木在进行光合作用时天然地

吸收大气中的CO2，然后通过它们遍布在周围土壤里的根系将多余的CO2排放到其中。在绝大部分土壤中，这些排放进来的CO2有很大一部分又逸出到大气中，或者是进入了地下水。假如土壤中含有硅酸钙，那么植物根系排放出来的CO2可能会和土壤中的钙起反应，形成无害的矿物质碳酸钙，使CO2被安全地锁定在碳酸钙里，以覆盖在卵石表面或自成颗粒的形式保存在植物根系周围的土壤里。科学家们正在调查这个过程在自然界的存在情况，如果切实可行，研究人员将鼓励人们在含钙丰富的土壤里栽种更多的植物、庄稼等。这一方法可应用于土地复垦、土地修复和其他开发项目中混合含钙丰富且具有CO2保存能力的土壤，在这样的土壤上种植生物能作物可能会是一个很好的选择。这也可能开启特制土壤的广阔前景，所谓特制土壤（添加了硅酸钙或种植特定植物）就是一种可以充分利用碳捕获能力的土壤。这种土壤可以在全球碳减排中发挥非常有价值的作用。

3.2.2·海洋固碳海洋是地球上最大的活跃碳库，在气候变化中扮演着举足轻重的作用，一个根本的机制就是生物固碳。

海洋与大气中二氧化碳的界面交换决定于气体分压规律，二氧化碳从高分压向低分压界面转移，而且气体在水中的溶解度随水温降低而升高。因此，海洋在低温水域，大气二氧化碳分压高于表层海水，并借助风驱动的波浪搅动作用，二氧化碳从大气进入海水，在海水中以二氧化碳—碳酸盐体系的形式存储，形成海洋的碳汇；而在高温水域，表层海水二氧化碳分压高于大气二氧化碳的分压时，二氧化碳从海水释放到大气，形成海面碳源。

海—气界面的气体交换过程以及二氧化碳从海洋表面向深海输送的水动力过程称为“物理泵”。物理泵作用受控于海洋的热盐环流及洋流的纬度和季节变化。

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对于海洋微生物而言，溶解有机碳(DOC)是其生命的支撑。然而，大部分DOC就像谷糠一样难以下咽而残留在水中。科学家们正在揭示为什么海洋食物链中有些有机质被转化为不易被释放为CO2的形式。“我们早就知道海洋中存在着这种'难以降解'的有机碳，但是直到最近才意识到它在全球碳循环中的作用。”捷克Trebon微生物研究所的微生物学家MichalKoblizek介绍说。

没有简单的解决方案，有的科学

家还不确定这是否可行及安全。“我不

认为可以利用微型生物碳泵来提高海

洋储碳性能”，Simon说，我们没有能控制惰性DOC如何产生的措施。Weinbauer说，“以目前的认识，任何

提高储碳的努力就像飞去来器一样可

能回到起点并使问题变得更糟。”与此同时，人们可能已经“不经意地刺激了'微型生物碳泵'”，Salgado说，全球

变暖正加剧海洋分层，降低了深层对

流，刺激了微生物的呼吸作用--这一

切都有利于“微型生物碳泵”，Salgado说。

3.3 CO2资源化利用

3.3.1 物理利用

①惰性应用。用于电弧焊接、灭火材料以及灭菌气体等。

②饮料添加剂。可做汽水、啤酒、可乐等碳酸饮料的充气添加剂。③烟丝膨胀剂。传统的烟丝膨胀剂是由氟利昂制作，能破坏臭氧层。而用co2做烟丝膨胀剂，可以使烟丝膨化过程中降低焦油和尼古丁的含量，提高香烟等级，降低了等级。④冷却剂。CO2可作为食品的冷却冷冻、②合成甲烷。CO2的甲烷化反应为放热反应，关键在于选择适当的催化剂，是反应以较快的进行。目前，CO2加氢甲烷化催化剂的研究趋势是开发多元化催化剂和超细粉体催化剂，尤其是其大得多的比表面积带来的反应器的冷却机，也可应用于低温粉碎、低温手术、干冰人工降雨等。⑤清洗剂。清洗半导体晶片上的光刻胶，对精密仪器零件进行清洗。该技术具有不引起二次污染，对底材无任何影响，不产生粉尘等优点。⑥萃取剂。利用CO2可提取茶叶中咖啡因、大蒜油及食用油和香料的抽提等。3.3.2 化学应用 1.生产尿素。2.生产碳酸氢铵。

3.无机化工产品

二氧化碳与金属或非金属可生产碳酸氢钠、碳酸钙、碳酸钾、碳酸钡、碳酸镁等无机化学品。4.生产精细化工品

①合成烃类。CO2与CH4/H2反应可以一步合成C2烃。随着石油资源的日益匮乏，将天然气、炼厂气和油田气中存在的大量低碳烷烃转化为烯烃和高附加值化具有广泛的引用前景。7/ 9

良好的催化效果。③合成甲醇。④合成高级醇。⑤合成甲酸及其衍生物。⑥合成有机碳酸酯。5.其他利用技术 ①合成可降解塑料。②利用微藻吸收和利用。③人工光合作用。

④矿物或工业废物吸收CO2制化工品。

3.4国家政策

我国处于整个国际分工和产业链的最低端，依靠廉价的劳动力、低廉的环境能源成本生产和出口高耗能和

高排放产品。中国作为温室气体排放的大国，同事又是《京都议定书》的缔约国，必须履行相应的承诺。

（1）树立低碳经济发展理念

以科学发展理念去认识低碳经济，建立发展低碳经济的长效机制，推动

社会经济朝着低碳方向发展，发展低

碳和新技术，明确发展低碳经济的战略计划。我国不仅要大力发展低碳技