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[转载]二氧化碳可降解塑料获得美国风投支持-迈向有效制造可降解塑料的开始
gozobin 2010-7-31 15:07
在价格可以接受的情况下,生物全降解塑料正在全面进入市场,Novomer,位于纽约州Ithaca,正在开发该项塑料制品的工程,并且获得了660万美元的风险投资基金。该公司建立于2004年,计划采用该项投资扩大其当前的产能。 康奈尔大学spinoff的科技公司集中在该项技术的研究方面。由化学家Geoffrey Coates最先开发的该项技术,他认为该塑料可以广泛的应用于医用,食品等方面,并且可以在二氧化碳价格低廉的情况下有比较廉价的原料供应。 当前,该中塑料的生产还处在中试规模级别,Novomer公司拒绝透漏该制造方案商业级别的具体细节。该公司负责人称,尽管还很难预测其最终的成本,但是该塑料应该能够和传统的石油基塑料的价格相比肩。 由二氧化碳制得生物科降解塑料首次发现于1969年,称作脂肪族聚碳酸脂纤维。但是,之前的工艺需要昂贵的催化剂,高温和高压。塑料的价格大约为100美元一镑。仅仅用在某些特殊场合,诸如生物医药或者电子产品。 Novomer采用同样的原料,环氧化物(epoxide)和二氧化碳,但是采用由Coates开发的金属催化剂-锌基催化剂在室温和低压条件下既可以制得该物。 英文原文: http://www.technologyreview.com/biztech/19697/
个人分类: 哲学|2468 次阅读|0 个评论
[转载]不明气体是二氧化碳井中冒泡现象与地震无关
杨学祥 2010-7-10 08:19
不明气体是二氧化碳井中冒泡现象与地震无关 2010年07月09日   来源:中国吉林网 本网讯(记者 郭宸企) 5日5时左右,德惠市菜园子镇白鱼村刘广金的妻子发现自家的水井冒气泡,还传出呜呜的响声。8日上午,德惠市水资源管理办公室副主任尹慧明来到刘广金家中查看了水井。他介绍说,水井中冒出的气体是二氧化碳,可能地下有个二氧化碳矿,由于水面泛起的水花不大,可以预测这个矿的储量较小,没有开采价值。二氧化碳对水的水质没有影响,也不会影响到刘广金家的生活。同时,尹慧明说,这种现象与地震没有关系。 长春市地震局工作人员也关注了本报报道,目前正在调查当中。记者电话联系了刘广金,他表示已经有水利和科技部门的工作人员到他家进行了查看,并取了水样。目前,刘广金和妻子并没有继续饮用井水。 (责任编辑: 贾国湘) http://www.chinajilin.com.cn/jlnews/content/2010-07/09/content_2008721.htm
个人分类: 科普文章|2581 次阅读|1 个评论
狼和羊的新寓言:绿色动物
杨学祥 2010-7-9 10:38
狼和羊的新寓言:绿色动物 羊羔两次逃脱了狼的魔爪,不幸又第三次相遇了。 狼:天气越来越热了,这都是你的过错。据人类说,是二氧化碳的温室效应使地球增温,冰川融化,海平面上升,我们生存的大陆将被淹没,全球面临生物大灭绝。植物吸进二氧化碳,排出氧气,是绿色环保的植物。草食动物以植物为食,破坏了生态环境,增加了碳排量,是不环保的动物,应该被消灭。狼以羊为食,为环保事业贡献力量,是绿色环保动物。我是很讲理的,这个吃你的借口很充分吧? 羊:可是,当草食动物被吃光后,绿色动物怎么生存呢? 狼:这就不用你来操心了,我可以吃人,他们排放二氧化碳最多,是最不环保的动物。只要他们讲理,他们会心甘情愿做我的午餐。
个人分类: 生活点滴|3997 次阅读|4 个评论
水蒸汽与全球变暖
estudy 2010-4-18 09:56
越来越多的研究表明,水蒸汽(Water Vapour),而不是二氧化碳、甲烷和其他温室气体,是引起全球变暖的主要因素。 空气里的每4000个分子中只有1个是二氧化碳,而每20个分子中就有1个是水蒸汽。二氧化碳从太阳光中吸收的能量只是水蒸汽所吸收的量的1/4,因此大气变暖主要源于水蒸汽吸收的热量。水蒸汽是大气中数量最大的温室气体,根据一些估计,36%-85%的温室作用是水蒸汽引起的。而人类活动对其数量的直接影响很小。这一结论似乎说明了全球变暖是自然因素的后果,而非人类行为造成的。但是就此认为人类燃烧化石燃料,排放温室气体并未引起气候变化就确大错特错。因为人类行为的虽然对水蒸汽产生的直接影响很小,但是能够产生间接地、实质性地影响。二氧化碳、甲烷等温室气体放大了水蒸汽的加热作用,这一过程被科学家称为水蒸汽反馈(Water Vapour Feedback),这一正反馈循环的运行机制是怎样的:二氧化碳、甲烷和其他温室气体提供了原始加热动力,这会增加地面温度,地表温度提高加剧海洋蒸发,这将增加水蒸汽数量或空气湿度。而水蒸汽作为主要的温室气体将吸收大量更多的来自地球的热能。(温室气体使得短波太阳辐射穿过大气层,同时阻止地球表面的长波辐射逃离大气层。这一过程能够是地球的温度维持在一个适宜人类居住的水平。如果大气层中没有水蒸汽、二氧化碳、甲烷和其他温室气体,地球的气温应该在华氏-9度至-34度,而不是现在的比较适宜的59度左右。)水蒸汽反馈大概会使得加热作用增强一倍左右。 全球气温上升的主要原因就在于二氧化碳、甲烷等温室气体排放所间接引起的水蒸汽反馈作用的增强,而不是直接源于这些温室气体排放本身。因此认为水蒸汽是最重要的温室气体是正确,但认为二氧化碳不重要则是错误的。 相关文章链接: Andrew Dessler says water vapors role in warming now understood Water vapor and global warming Global Warming Supercharged by Water Vapor? The role of stratospheric water vapor in global warming Stratospheric Water Vapor Is a Global Warming Wild Card Water vapour caused one-third of global warming in 1990s Water-vapor feedback is strong and positive An Explanation for the Decade-Long Pause in Global Warming? Water Vapor Feedback Loop Will Cause Accelerated Global Warming Why has global warming paused? Water vapor may be in the answer 水蒸气是全球气候变化和全球变暖主要影响因素 平流层水蒸气浓度下降为全球变暖减速
个人分类: 资源环境|9194 次阅读|1 个评论
评“某院士权威解析全球气候变化及对策”
jianwu 2010-1-30 12:03
某 院士在解析全球气候变化及对策时讲到 : “人类活动有没有影响?我认为还是有一定影响的,但是我不认为这个影响会很大。温室效应我也认为有很大程度的夸大。 1850 年,二氧化碳浓度是 270ppm , 2008 年是 387ppm 。这 160 年来,二氧化碳浓度增加了 117ppm 。甲烷、氧化亚氮这些温室气体的浓度也增加了。如果都转换成二氧化碳的当量,这样至少增加了 160 个 ppm 二氧化碳。那 160 年来,温度增加了多少?温度增加了 0.66 度。也就是说二氧化碳浓度增加 160 个 ppm ,温度提高 0.66 度,接下来从现在的浓度增加到 450ppm ,增温怎么可能到 2 度呢?这是简单的算术。并且二氧化碳浓度越高的时候,单位分子的温室效应越小。所以气候变化里面的很多问题,每个人都可以有自己的思考、不应人云亦云。” 评论: 这里的"简单的算术"的说法是不科学的、不专业的。二氧化碳浓度升高造成地球温度升高是一个复杂的过程,是一个 非线性 的过程,即使以前"二氧化碳浓度增加 160 个 ppm ,温度提高 0.66 度,"并非可以简单地线性外推未来也是如此。 IPCC 对未来的气候变化预测是基于非常复杂的大型模型模拟出来的。如果可以这么简单外推,那么这么多气象学家和环境学家都要失业了。  导致上述 非线性 过程的一个原因是存在大量的反馈机制。比如,温度升高导致南北极和高山的冰川融化,冰川的融化减少了地球表面对太阳的反射率(冰川的反射率非常高),从而加剧地球变暖,形成一个正反馈。这种反馈往往在温度升高到一定程度时(突破一个临界值)突然加剧。这样的反馈环在复杂的地球系统中是非常多的。 当前国际学术界的基本结论是,未来每一单位二氧化碳浓度的升高将导致地球温度升高更多,即一个加速变暖的过程。
个人分类: My Life|6925 次阅读|8 个评论
瑞雪兆丰年?——人类莫狂言
吴信 2010-1-4 22:52
瑞雪兆丰年是一句流传比较广农谚,它的意思是适时的冬雪预示着来年是丰收之年。是来年庄稼获得丰收的预兆。因为冻死害虫、积水利田、保暖土壤等等。但是时代不同了,现在呢,瑞雪带来的更多的却是灾害。去年这个时候暴雪和暴雨袭击了中国南方,火车站大量旅客滞留,京广线瘫痪,京珠线受阻,电网瘫痪,那场大雪,竟然是百年一遇的特大低温雨雪冰冻自然灾害。工业化时代啊,汽车、火车、飞机古代没有汽车火车啊。 最近北方的最低温度达到零下四五十度之低,自然界变冷了。这雨雪天气是否也给哥本哈根会议泼了冷水啊?这会议一结束,罕见的暴风雪就相继席卷美国、欧洲等多个国家,造成很多灾害,现在我国大面积的降温,像北京,最近遭遇历史罕见的暴雪天气。 人类莫狂言,就认定二氧化碳的错。地球每天都要从太阳上吸取能量,这能量怎么转换,转换到哪里?我突然想,这南北方气候变化差异,包括两极的气候变化,是不是因为能量分布产生的变化,而不是他们提出的所谓碳排放。还有这气候怎么很像中国古代的天干地支轮回是 60 年,研究气候的,应该考虑一下。 说到这里,就感觉:跟着别人屁股后面研究,也许比这大雪带来的灾害还大。 本人不是搞气候研究的,恐怕会让专业人士笑话,胡思乱想一番,就像这暴风雪一样,给我们泼点冷水。
个人分类: 科研心得|3634 次阅读|0 个评论
“气候门”丑闻:地球变暖的祸首不是二氧化碳而是地热?
吴信 2009-12-11 16:21
当我们在考虑如何研究怎么降低二氧化碳的排放量的时候,居然冒出来个这样的结果:地球变暖的祸首不是二氧化碳,而是地热。也许是自然界周期性变化,被西方故意宣扬用来打压发展中国家。我们国家的气象研究者能否给出完美的答案呢?!这科研结果不仅仅是牵涉着经济、政治,还实实在在的牵涉着民生和未来发展的方向啊。 国际在线报道(记者段秀杰):本周,丹麦首都哥本哈根吸引了全世界的目光。100多个国家的领导人在气候峰会上讨论当前最热门的全球气候变暖问题,共同谋划如何保护地球这个人类共有的家园。而在峰会开始前,一场被称为气候门舆论风暴不期而至,并带出了一个惊人的话题全球气候变暖可能是个子虚乌有的伪命题,或许是一群见钱眼开的无良气象学家制造的一个惊天谎言! 最近,几位顶级科学家之间的电邮往来被曝光,揭开了这场10年来最大的全球变暖科学欺诈丑闻:被抓住的人是供职于英国东安吉里亚大学的气候研究所(CRU)的科学家。在支持全球变暖说的媒体揪着电脑黑客的数据入侵事件不放、大造声势的背后,无法辩驳的事情真相,却是联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的顶级科学家们刻意伪造数据和制造科学欺诈的行为!他们就是拿着这样的数据,大言不惭地宣布,人类驾驶汽车和燃烧煤炭排放的二氧化碳,正在造成巨大的气候灾难! 丑闻终于被揭开了:这些顶级科学家正在竭力推广人造的全球变暖说 ! 这个丑闻堪称为现代科学中最大的丑闻。这些气候科学家之间电子件邮往来的细节,揭开了一个蓄谋已久的惊天阴谋:他们共谋夸大气候变暖数据、尽可能地非法销毁对他们不利的信息,有组织地抗拒信息披露, 玩弄数字游戏,私下里承认在公开场合言论中的谬误,如此等等,不一而足。很显然,这些曝光的具体内容不是黑客所为,而是内部人的行为:有一个自己人吹响了警哨 ;现在连这所大学的官员们都被迫承认,这些电邮全是真实的。 这些电邮内容的意义如此重大,已经使得国际媒体把这个丑闻形容为气候门 ,把它与1974年迫使一位美国总统辞职的水门事件相提并论。这些电邮内容所揭示的,正是这个具有最大影响力的科学家小组,多年来通过他们自己在联合国的核心位置政府间气候变化专门委员会(IPCC)上所扮演的角色,推动了在全世界范围内发布关于全球变暖的警告。 他们说了些什么? 在这些电邮往来中,有一封电邮的内容承认了对科学数据的操纵,以便引起广大公众对所谓的全球变暖的高度关注。我刚刚做完了麦克的自然戏法,把此前20年〔即从1981年以来〕每一系列真实的温度数据都提高了,也把凯斯的1961年以来的数据提高了,这样一来就把气温下降的事实掩盖掉了。(黑体为恩道尔所加,下同) 很显然,这封电邮涉及到过去十年中全球平均气温测量,这帮全球变暖黑手党一直就是用它来证明:人类必须支付千万亿美元在全世界大量降低二氧化碳排放,同时降低全球的生活水平,这样做才是合理的。甚至连德国《明镜》第 47期 都提到,英国顶级气候研究机构哈德利(Hadley)气候变化研究中心刚刚公布的数据显示,十年来全球气温一直很平稳,没有上升。让冰山融化、大水淹没德国汉堡市的谣言见鬼去吧! 另一封泄露出来的电邮私下里承认,过去10年气温一直很稳定:事实是,现在我们不能明着说缺少变暖的数据,我们没有别的办法,这很滑稽。2009年8月在BAMS增刊中公布的2008年CERES数据表中,应该有更多气候变暖的证明 最露骨的供认,莫过于气候研究所所长菲利普琼斯博士写给迈克尔曼教授(全球变暖曲棍球棒图形的始作俑者)的电邮,他毫不隐讳地承认对公众隐藏真实信息的诡计:南北极的冰川 并不是从外部开始融化的 而是从内部,证明地球的地热发生了变化 气候变暖很可能就是西方列强针对中国以及发展中国家的武器,现在世界上第三世界国家占到绝大多数,你要发展就得出钱买技术,甚至要买哪个所谓的碳化排放指标也能卖钱,这就等于限制你的发展。
个人分类: 科研心得|6926 次阅读|3 个评论
全球人均二氧化碳排放量统计数字(1990 2000)
黄安年 2009-12-9 19:31
全球人均二氧化碳排放量统计数字 (1990 2000) 黄安年辑 黄安年的博客 /2009 年 12 月 9 日发布 现在发布的是笔者辑录世界银行编《 2005 年世界发展指标》(中国财政经济出版社, 2005 年版,中国财政经济出版社组织翻译)中有关人均二氧化碳排放量一些统计数字(第 158-160 页) 全世界 人均二氧化碳排放量(单位吨) 1990 3.9 2000 3.8 下中等国家 3.4 2.9 高收入国家 11.8 12.4 中国 v 2.1 2.2 印度 0.8 1.1 巴西 1.4 1.8 南非 8.3 7.4 美国 19.3 19.8 日本 8.7 9.3 德国 11.1 9.6 英国 9.9 9.6 法国 6.3 6.2 意大利 7.0 7.4 加拿大 15.4 14.2 澳大利亚 15.6 18.0 丹麦 9.9 8.4 这个数字说明在 2000 年中国的人均二氧化碳排放量为全球平均数的 58% ,为下中等国家的 75% ,为高收入国家的 17.7%, 为美国的 11.1% 。 在哥本哈根全球气候会议上已有迹象表明 , 欧盟试图联合美国等发达国家对中国施加压力,迫使中国牺牲发展权 , 这简直欺人太甚。半个世纪西方国家对中国的联合封锁,未能阻止中国的发展 , 一个正在大步前进的中国不可能以牺牲自己的发展为代价,长期处于任人欺凌和宰割的地位。中国作为一个发展中国家离二氧化碳排放量全球平均数还差得很远 , 西方发达国家却远远超过了二氧化碳排放量全球平均数,这些国家理应自己管好自己的出气口 ! 附影印文件 6 幅
个人分类: 民生问题小议(09)|15491 次阅读|1 个评论
【转载】京都大骗局——补:消失的二氧化碳神话
热度 1 linxianglei 2009-8-4 17:41
【转载】作者:范德辛 首发于西西河 【原创】京都大骗局 补:消失的二氧化碳神话 为感谢各位网友献花,同时鉴于大家认为需要再深挖一下,故特意补写深挖了一篇,先占一楼,今晚发送。 本文以下所引用或提及的《京都议定书》皆以其中文版本为准,具体文本可见 http://unfccc.int/resource/docs/convkp/kpchinese.pdf 。 《京都议定书》全称 《联合国气候变化框架公约》京都议定书 , 1997 年 12 月 11 日 订立于日本京都并因此而得名。根据 UNFCCC 的估计,自 从《议定书》于 2005 年正式生效以来,已经在全球范围内成功减少了可折合为 1,310,000,000 吨二氧化碳的温室气体排放。也就是说,从生效时至 2012 年过期时止,总共有高达 1,310,000,000 吨的二氧化碳成功地被消灭了。然而这些二氧化碳真的消失了吗? 《京都议定书》全文共分 28 条及两个附件。其中,第 1 条为相关名词定义,第 2 条泛泛地规定了为减少温室气体排放而应当采取的事项。而其中所谓 温 室气体 ,是由附件 A 所规定的以下六种气体:二氧化碳 (CO2) 、甲烷 (CH4) 、氧化亚氮 (N20) 、氢氟碳化物 (HFCS) 、全氟化碳 (PFCS) 、六氟化硫 (SF6) 。其中二氧化碳作为最重要的一个而常常被作为 温室气体 的代表,其它5种都可以通过某个系数折算为一定量的二氧化碳。 第3条较为繁琐,主要确定了以 1990 年作为温室气体减排的基准年,同时确定了那些国家需要承担温室气体减排义务及其义务大小,另外同时还规定了通过贸易 的方式而获得的减排量可以作为完成减排义务的依据(这也就是所谓 赎罪券贸易 的法理依据)。具体的需承担减排义务的国家名单及其义务则在附件 B 中列出。 第 4~8 条规定怎样才算完成义务及关于如何核算完成度等等一系列问题。第 9 条是关于对《议定书》进行定期审评。第 10 条及第 11 条是关于减排任务中的资金 和技术援助问题。第 12 条很重要,后面再讲。第 13 条往后则是一些技术性的事项,如如何修订条约,设立相应秘书处,条约下的权力架构例如如何表决,签署和 退出条约及条约的生效等等。 纵观整个《议定书》其核心精神就是 1 :确定了谁有温室气体减排义务及义务大小; 2 :明确规定可以通过减排量贸易机制来完成义务。按照《议定书》精神所建立 减排量贸易机制又分为 3 种: ET ( Emissions Trading ,减排量贸易即通称 碳市场 ,可以对买得的减排量作进一步买卖,相当于股票二级市场)、 JI ( Joint Implementation ,联合执行,即附件 B 所列发达国家之间可以通过合作方式来完成义务)以及 CDM ( Clean Development Mechanism ,清洁发展机制,即发达国家与无义务的发展中国家之间的减排量贸易)。 CDM 机制是它们当中最重要的一个,整个《议定书》的第 12 条都 是关于这一机制的内容。 CDM 机制的理论基础就是所谓的温室气体排放的可转移性,即由于全球大气是一个整体,那么在世界上任何一个国家减少的温室气体排放都是完全等同的。因此, 发达国家可以通过以资金或技术援助发展中国家的方式,帮助发展中国家减少温室气体排放,这部分减少的排放量就可以作为该发达国家的贡献,计入其减排义务。 在现实操作中,很少采用技术援助的方式,大多采用资金 援助 ,而这种资金 援助 也基本上不是事前投资,而是事后支付。简单来讲,就是发展中国家首先建 成了某个可以减少温室气体排放的项目,然后将其申请为 CDM 项目,再将这个项目的温室气体减排量出售给发达国家。因此,所谓的援助,其实就是赤裸裸的交 易。之所以采用这种方式来帮助发达国家完成减排义务,据说是出于成本考虑。因为发达国家据说环保节能技术搞得好,已经没有减排潜力可挖了,如果再要求他们 减排,那么成本太高。而采用援助发展中国家的方式,就可以以较低的成本实现温室气体减排。说穿了吧,就是有些国家不愿意在本国通过努力减少温室气体排放, 为保护地球作贡献,而非要采取这样一种 曲线救国 的方式来办。 如果我们忽略其这一机制在道义上的问题,即富国可以通过花钱来赎买其减排义务,那么这一机制至少在表面上看起来还是不错的。发达国家不再需要费大力气就可 以完成义务,发展中国家可以通过出售减排量获得资金技术,而与此同时,温室气体排放减少了,地球也得到了保护。这真是一个 多赢 的局面,可事实真的如此 吗? 看起来美好的理论实际上往往是无法执行的,这一个也不例外。你想要出售减排量,就首先必须确认减排量,同时还必须确认其数量和品质,否则就无法将其市场化并作为一种商品来交易。问题的关键是,减排量本身其实是不存在的。 所谓减排量,就是指某种有助于减少温室气体的措施或项目被实施之后,所导致的以上所列六种温室气体中的一种或多种排放量的减少量。比如说,某家工厂原来每 年排放 40 万吨二氧化碳,在通过采取某种新工艺后,现在每年排放 30 万吨二氧化碳,这其中 10 万吨的二氧化碳减少就是温室气体减排量。 看起来似乎很简单,只需要做一个减法不就确认了吗?可是请问,你如何证明该工厂现在每年排放的二氧化碳是 30 万吨而不是 35 万吨?它有没有可能伪造数据和 能源消耗量来故意算出一个现阶段低估的排放量?你又如何证明该工厂过去每年排放的二氧化碳是 40 万吨而不是 35 万吨?它同样有没有可能伪造数据和能源消耗 量来故意算出一个过去阶段高估的排放量?因为这两种办法都可以凭空制造出 5 万吨的减排量。 这还只是一种最简单的情况。如果按照《议定书》精神,所有 自然 或必将发生的减排量是不能作为完成义务的根据的,也就是不能出售的。比如说,该工厂采用 新工艺不是出于自愿,而是因为国家下达规定不再允许旧工艺继续运行,又或是因为旧工艺所需要的原材料已经停止供应了。那么,则该工厂采用新工艺后所减少的 这 10 万吨二氧化碳排放量即便真的存在,也不得作为减排量出售。可问题是,谁能搞得清楚该工厂到底是出于何种原因采用的新工艺呢?即便是能搞得清楚,又需 要花多大的额外成本呢? 我们再来看一下目前数量最多,做得最普遍的水电站项目吧。水电本身是很好的能源,既绿色环保又方便控制,在电网中的比例非但没有上限,而且还可以尽量多一 些。根据 UNFCCC 网站的统计,以水电为代表的可再生能源项目占目前已注册项目数量的 70.26% ,总减排量的 55.17% ,是绝对的主力军。 水电项目和上面所举例的工厂节能项目不同,它们产生减排量的机理不一样。水电项目并不是依靠直接减少温室气体排放,因为它自己基本上就不产生什么温室气体 排放,而是依靠替代火电厂的有温室气体排放的发电量,从而间接地减少了温室气体排放。一个水电站并网发电之后,总可以带来两方面的效果,一是由于该水电站 发了电,别的火电站的发电量就减少了,相应的温室气体排放量也就下降了;二是由于该水电站建成以后,可能别的原计划要修建的火电站就不建了,因此相应的温 室气体排放量也就没有了。可是问题是,如何来估计这两方面效果的大小呢?比如在一个典型的中国电网当中,每时每刻都有成千上万座发电站在运转,你是如何确 定该水电站所发的电是替代了这个火电站,还是那个火电站呢,又或者压根儿就是替代了某个风电站因而实际上毫无减排作用呢?就算它确实替代的是一个火电站, 那这个火电站是烧油的,烧煤的,还是烧气的呢?所替代的发电量对应的减排量到底又是多少呢?你又如何能够得知该水电站建成之后到底会造成哪些原本计划中的 火电站缓建呢,又或者说根本就不会有火电站因此而停建呢?如果有,那又应该如何来评估其造成的温室气体减排量呢? 如果这还不够让你挠头的话,那么你还要明白,整个计算的要点还不是搞清楚该水电站对过去的作用,而是要预言其在未来某年所可能产生的温室气体减排量。这与 其说是预言,不如说是瞎猜。正是因为这个问题如此麻烦,所以 UNFCCC 开发了针对不同项目的不同情况下的数十个方法学来用于估算减排量。这些方法学其实 就是一些数学模型,被用来往不同项目身上套,以便能估计出一个官方认可的所谓减排量,以方便在市场上进行交易。这些模型的复杂度可以和金融衍生品计算模型 相媲美。《泥鸽靶》一书的作者曾经提到过这样一回事。摩根斯坦利开发出了一种新的金融衍生品合约并把它卖给了一家基金。过了几个月,这家基金的经理打电话 过来问他买下的合约现在值多少钱,摩根斯坦利的人说不知道,给点时间让他们算一下。过了几天之后,摩根斯坦利的人不得不打电话过去承认,就连他们自己也不 知道这个合约现在值多少钱。无独有偶,不光是局外人根本搞不清楚这些模型是如何计算的,就连局内人也经常搞错。而且更麻烦的是,这些模型从一诞生开始就在 不停的修改,因为实在是很难做到精确,而同时它们又将用在从中国到巴西、从墨西哥到阿根廷、从埃及到尼日利亚、从印度到巴基斯坦的所有发展中国家身上,它 怎么可能做得到呢?据我所知,应用于可再生能源发电的两个模型,自正式启用以来,一个修改了 7 次,另一个已经修改了 13 次,而且还要继续改下去。 这就是它所要面临的第一个问题:减排量很难确定。 除了这些模型之外, UNFCCC 还公布了大约数十个各种各样的规则和辅助工具。除了用于帮助计算减排量外,还用于确认该项目是否是 自然 或必将发生的项 目。同样地,这些工具也必须适用于从中国到巴西、从墨西哥到阿根廷、从埃及到尼日利亚、从印度到巴基斯坦的所有发展中国家的所有地区。这回更麻烦的是,数 学模型可能还仅仅需要考虑客观物理因素,而这些规则就不得不与主观人文因素打交道了,而主观因素的差别可就大了去了。比如中国和印度的法律就不一样,而印 度的规定又和巴西不同。就仅仅拿中国而言,沿海地区和西部地区就有不一样的政策,而东部发达地区和西部落后地区的经济发展状况又不一样,更不要说各地区还 有自己的土办法,土政策了,而这些统统都对这个项目是否合格有决定性的影响。要适应如此众多,如此复杂,如此不一样的种种现实,这些规则和工具的有效性就 可想而知了。为了适应这些现实,就只能把规则制定得泛泛而宽松。在执行过程中,几乎就相当于拿着宪法去判案。所以, UNFCCC 不得不严重依赖于 人 治 ,依靠人来处理这种种不同的分歧。然而,在这方面事情同样极不乐观。 为了应付这种种复杂的问题, UNFCCC 招募了一些机构来负责帮助它审查项目。然而,当这些机构的某个雇员面对着这么纷繁复杂的问题,又能有什么表现呢? 一个身在柏林从来没有去过中国也不会说汉语的官员面对中国云南某个少数民族自治地区的一个水电站的时候,他能搞得清楚这个项目的情况吗?他可能明白中国的 特殊国情吗?更大的麻烦是他可能还要同时面对来自巴西的一个钢厂项目,来自印度的一个风电站和来自埃及的一个生物质,而这些项目都统统面临紧迫的时间压力 的时候,他有多大可能性公平合理地将它们全部处理好?不要以为这个认证官很可怜,他其实一点也不可怜。我们都能明白的事,他会不知道?他其实心里非常明白 自己根本不可能做到完全清楚,于是他其实也就是睁一只眼闭一只眼,只求表面光鲜,不管内部是怎么一回事的。反正如果出了问题,他只要能洗刷清楚自己就行 了。 这就是它所面临的第二个问题:为适应不同情况而无法细化规则因而依赖人治。 以上仅仅是减排量贸易这个《京都议定书》奉为法宝的温室气体减排方法仅仅在减排量识别这方面将要面临的客观困难。即便不提这一机制在交易等等其他方面的麻烦,即便仅仅在识别这一方面,它还面临着极大的主观破坏,这就是做假。 在这个机制下,造假行为非常普遍甚至可以说是行规的一部分。在这行里面一定要牢记的一句话就是: 默认你看到的东西是假的。 假货泛滥的根本原因除了规则 漏洞之外,还在于制假收益近乎无限大,成本和风险无限小。一个典型的大约 20MW 的水电站如果通过认证,则每年大约可产生 5 万吨减排量。按照目前中国政府 规定的 8.5 欧元 / 吨的最低价,这些减排量可望给业主带来 42.5 万欧元的年收益,至少折合人民币 400 万元。扣除申请认证过程中可能的开支和佣金,实际 能到手的最少 300 万元。然而同时,它所需要的近乎是零成本,不需要再在这个水电站外多建设什么东西,除了走一走关系,可能要盖几个章之外,伪造几份文件 以外,没有任何投入。这些花销跟水电站上亿的投资来不过九牛一毛,所以几乎就是零成本。至于风险,项目作弊被抓之后的唯一后果就是项目本身被拒绝通过,仅 此而已,没有任何其它的法律和道德责任。马克思说过,资本只要有 300% 的利润就敢无恶不作,更何况是这样的零风险高收益的买卖。这真是让人不由得想起次 贷危机中的华尔街交易员,因为他们干的同样是零风险高收益的买卖。为什么他们如此热衷于金融衍生品交易,因为事成了可以分到大笔佣金,一旦搞垮了只需拍拍 屁股就可以换家公司接着干。 这就是它所面临的第三个问题:人们不可避免的投机行为。 以上就是清洁发展机制这个看起来如此美好的理论在实际执行中所面临的3个小问题,而它们还不是问题的全部。一方面是减排量本身不实际存在因而难以确定,一 方面是为了适应各种复杂的情况而又不得不进行泛泛的规定因而留下了巨大漏洞,另一方面又面对人们的疯狂投机和作假,那它的实际执行效果就可想而知了。自 2005 年《议定书》正式生效以来, UNFCCC 先后出台过数不清的新规定,新办法和对旧规则的修正,但没有哪一次是真正解决了问题的。因为这个机制面临 的 3 大弱点:减排量很难确定、为适应不同情况而无法细化规则因而依赖人治、人们不可避免的投机行为都是它所采用的 CapTrading 即限额 - 减排量交易这种解决办法所与生俱来,根本无法克服的。这也就是把一笔慈善事业商业化之后的必然后果。 黑格尔曾有一句名言: 存在即合理。 我们现在所能发现的,不是这一如此失败的机制奄奄一息,苟延残喘。它看起来反而好像愈加兴旺发达,以至于美国今年的 两位总统候选人奥巴马和麦凯恩都曾表示打算按这个思路来办。那么这一机制虽然可能再有问题,也肯定存在某种好处。这种好处其实也很简单,那就是它可以帮助 发达国家逃避自己应尽的责任。 如上所述,由于减排量事实上是一个不存在的东西,确定它的唯一办法是利用 UNFCCC 所公布的数学模型去计算,而计算得正确与否,又同样完全取决于 UNFCCC 的认可。就这样, UNFCCC 实际上完全控制了减排量的产生与它的数量。如果它想要 减排量 多一些,只需将规则放松一些;如果它想要 减排 量 少一些,那么也只需要将规则变严一点。 UNFCCC 可以随时满足有减排义务的发达国家要求,将水龙头拧紧一点或者是拧松一点,以便放水来对冲发达国家 的减排义务。这其实并不奇怪,因为它自己就是由发达国家所组成并控制的。在这方面有一个最显著的证据就是,那些减排量的购买者和最终消费者事实上根本不在 乎所买到的东西是假的,甚至如有需要,他们还帮助制造者作假以便更快拿到减排量指标。 于是,我们在上面所提的那个多赢局面背后,又看到了另一个多赢局面(这也正是目前大家表面上还一团和气的原因所在)。发达国家通过以低廉的价格购买这些根 本就不存在的减排量对冲了自己的减排义务,而与此同时,发展中国家通过出卖这些不存在的东西多多少少拿到了钱,这笔生意的中间人 UNFCCC 又可以宣传自 己成功地做了多少多少贡献而继续骗取经费,从事这笔生意的中间商们也成功地靠抽取佣金填满了自己的裤袋。在这笔交易之中,减排义务实际上从发达国家肩上卸 下,却没有落到发展中国家身上,而是凭空消失了。因此,大家都满意了。在这笔交易之中,每个人各取所需,其实压根就没有人上当受骗,除了那些相信全球变暖 的傻瓜。这些傻瓜满以为减排量贸易产生了多少多少减排量,因此少排放了多少多少温室气体,就满以为地球已经被保护了,于是就心满意足地回家睡觉去了。然而 他们却根本就不知道这些减排量从来就没有存在过,温室气体的排放也从未因此而减少,该排放的还是照样在排放,地球实际上压根就没有在这笔生意中被人考虑 过。不过如果他们能因此而得到些许心理安慰,谁又能说他们不是受益者呢? 这就是《京都议定书》下消失的二氧化碳神话,一个过去两年来一直在发生,现在每天都在发生,将来至少还会发生到 2012 年的骗局。
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美国开发二氧化碳捕获新方法(转)
maokebiao 2009-7-30 07:59
美国开发二氧化碳捕获新方法 引自:http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/7/221906.shtm 《每日科学》网站7月25日报道称,美国劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的研究人员利用离子液体作为二氧化碳吸收剂,开发出一种更清洁、稳定和高效的捕获二氧化碳新方法。该研究成果刊登在最新一期的《化学与可持续性、能源与材料》( ChemSusChem )杂志上。 随着全球气候变暖的加剧,各国都在致力于减少燃烧化石燃料的二氧化碳排放量,碳捕捉技术成为研究的重点。目前的碳捕捉技术主要采用化学吸附法。二氧化碳会和胺类物质发生反应,二者在低温情况下结合,在高温中分离。一般可以使含二氧化碳的废气通过胺液,分离出其中的二氧化碳,之后在适当地方通过加热胺液再将二氧化碳释放。现今少数进行商用碳捕捉的煤电厂都使用单乙醇胺作为二氧化碳吸收剂。但单乙醇胺具有腐蚀性,这种方法也需要使用大型设备,并且只有在二氧化碳处于轻微至中等压力下才有效。因此,其成本、效率都不是很理想。 在过去几年中,该实验室的阿米泰什梅蒂一直致力于找到新的二氧化碳吸收剂。他测试了几种可有效溶解二氧化碳的离子液体,获得大量有用数据。与典型的有机溶剂不一样,离子液体一般不会成为蒸汽,所以不易产生有害气体,使用方便。梅蒂发现,使用离子液体作为二氧化碳吸收剂,可克服单乙醇胺的诸多缺点,比现今所用之法更清洁、更易于使用。其化学稳定性好、腐蚀性低,蒸汽压几乎为零,可制成膜使用。离子液体种类繁多,有许多种具有潜在的高二氧化碳溶解度的离子可供选择。 梅蒂设计出一种基于量子化学热力学方法的计算工具,可计算出任何溶剂在任意浓度下的二氧化碳化学溶解能力,以测定包括离子液体在内的溶剂的碳捕捉效率。过去几年积累的实验数据证明,这种算法十分准确。 报道称,梅蒂使用这种方法预测出一种新型溶剂,其二氧化碳溶解度是目前实验证实的最有效溶剂的两倍。离子液体种类繁多,目前所见仅是九牛一毛。梅蒂希望他的这种精准算法能够帮助科学家发现更好的实用型溶剂,以进一步提高二氧化碳捕获效率。 作者:刘海英 来源:科技日报 发布时间:2009-7-29 12:36:52
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绿色和平组织发布了:《中国发电集团环境影响排名》关注温室气体
hongkuan15 2009-7-28 23:11
今天,绿色和平组织发布了其调查结果:《中国发电集团环境影响排名》,中国是全世界煤炭开采量和消费量最大的国家,煤炭占中国能源消费的七成之多,其中耗煤量最大的是电力行业。中国是世界第二大电力生产国和消费,2008年发电总量达到34334亿千瓦时,仅次于美国。 中国经济的快速发展也推动了火电的迅速增长。截至2008年底,我国发电设备装机容量达到7.92亿千瓦,其中火电装机占75%。但与此同时,大规模的火电发展也给中国造成了巨大的环境损失,特别是燃煤发电产生的大量二氧化碳排放,是导致气候变化的主要原因。 今年十二月份,在哥本哈根大会召开之际,全球都在讨论如何减少排放的今天,中国电力行业应抓住历史机,推动中国为应对气候变化做出更积极的贡献。在逐渐形成的应对气候变化的国际低碳经济大环境中,如果继续目前的煤炭使用状况,中国电力行业的竞争力势必会受到威胁。中国的发电行业以大型集团为主,装机容量排名前十的发电集团依次是: 中国华能集团公司、中国大唐集团公、中国国电集团公司、中国华电集团公司、中国电力投资集团公司、中国长江三峡工程开发总公司、广东省粤电集团有限公司、浙江省能源集团有限公司、中国神华集团公司和华润电力控股有限公司。 本次调查结论主要有: 1 十大发电集团的耗煤量总和占了全国煤炭总产量的五分之一; 2 十大发电集团耗煤所造成的环境损失相当于870亿元人民币; 3 排名前三的中国发电集团,其2008年燃煤所排放的二氧化碳之和已经超过了同年整个英国的温室气 体排放量水平; 4 十大发电集团都已提前完成了到2010年火电平均供电煤耗控制在每千瓦时355克标准煤的十一 五目标; 5 与发达国家平均水平相比,十大发电集团中的大多数企业每发一度电会排放更多的二氧化碳; 6 中国在过去三年半里关停的小火电装机容量,相当于整个澳大利亚的电力装机容量。通过此举,中 国每年可以减少1.1亿吨的二氧化碳; 7 如果能彻底淘汰装机容量小于10万千瓦的火电厂,中国的年耗煤量可以减少9千万吨,温室气体年排 放量可以减少2.2亿吨; 8 截至2008年底,十大发电集团中有三家的可再生能源发电比例占其总发电量的10%以上,其余还有 一半的发电集团的可再生能源发电比例还不到7%; 9 截至2008年底,十大发电集团中有一家提前达到了《可再生能源中长期规划》中规定的2010年非水 电可再生能源装机比例3%的要求,但有八家的装机比例都还没有达到该要求的一半; 10 国电集团的风电装机占全国风电总装机的23.7%,是中国风电发展的领导者,也是亚洲最大的风力 发电企业。 中国目前处于发展中国家,为了经济发展必然以牺牲环境为代价,希望这个调查能够引起这几个企业的关注,提高其自身意识,更多的采用节能减排技术,降低温室气体排放,减少有害物质排出。希望,我们的政府能够更多的扶持清洁能源项目,建设更多的清洁能源电厂,为应对全球气候变暖采取积极主动地行动! 《中国发电集团环境影响排名》
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二氧化碳人均排放量的思考
黄安年 2009-7-16 11:59
二氧化碳人均排放量的思考 黄安年文 黄安年的博客 /2009 年 7 月 16 日发布 由于人类在社会进步和经济发展过程中,不顾全局,不计后果地对大自然滥加利用,从而造成自然环境的恶化和深刻的生态危机。当代世界生态环境的恶化的突出表现之一是大气质量恶化和二氧化碳浓度增加 , 这是当代世界生态环境恶化的首要大敌。 (参见笔者短文《可持续发展篇( 1 )全球大气、水、资源生态环境恶化 》, 学术交流网 2006 年 9 月 23 日首发 www.sciencenet.cn/blog/Print.aspx?id=1033 ) 1997 年 12 月, 149 个国家和地区的与会代表在日本京都达成了《京都议定书》, 2005 年 2 月 16 日正式生效的议定书规定到 2010 年,所有发达国家二氧化碳等 6 种温室气体的排放量,要比 1990 年减少 5.2% 。小布什总统任期拒绝批准《京都议定书》。奥巴马上台后改变消极态度,提出以优先发展清洁能源、积极应对气候变化为内容的绿色能源战略。 5 月 21 日,众议院通过了《美国清洁能源与能源安全法案》,确立了限制温室气体排放的总量管制和交易的政策。为了夺回对于气候环境改善政策的领导权 , 并在年底哥本哈根国际气候大会上发挥主导作用,美国等西方发达国家极力宣扬中国将成为世界上头号碳排放国,对中国能源减排政策加压,同时推销美国等国的优势环保能源技术,以缓和经济危机的压力,而这些同样需要获得中国的配合。 人们清楚,美国西方发达国家在近代工业化进程中是历史上二氧化碳量排放最多的国家集团 , 他们对应因二氧化碳过量排放造成环境破坏负有不可推卸的责任。今天美国等西方发达国家的二氧化碳量排放依然是最多的 , 人均排放量更远远超出了发展中国家和后发展中国家。中国正处于加速现代化进程和大幅度减少贫困地区和人口进程之中 , 中国能源结构的加快调整将使得二氧化碳排量显著降低的同时导致 GDP 增长速度会放缓,并影响居民生活的改善快速,在这种情况下控制二氧化碳量排放的压力自然很大。从历史上积累的二氧化碳量排放来看 , 中国的责任甚微,从现实发展来看 , 中国作为发展中国家不该负担和自上世纪 80 年代起已经开始走上可持续发展道路的发达国家理应负担的责任 , 何况近 30 年来美国等发达国家享有了中国制造好处,又把大量温室气体排放量加到了中国头上,这笔帐是要好好地算一算的。 江涌的文章说 : 英国和美国的二氧化碳人均历史排放量约达 1100 吨,而中国和印度的人均水平分别为 66 吨和 23 吨。(见附文)现在我们来看看近些年来美中两国二氧化碳排放量的比较 : 1980 、 1999 年二氧化碳排放总量(百万吨) 中国 1980 1476.8 1999 2825 美国 1980 4626.8 1999 5495.4 全球 13852.7 22519.8 占全球 10.66 12.55 33.4 24.4 ( 引自世界银行 : 《 2003 年世界发展指标》,第 148,150 页,中国财政经济出版社, 2005 年 4 月 ) 1998 年二氧化碳排放总量(百万吨) 中国 3108 美国 5447.6 全世界 22825 占全球 13.62% 占全球 23.87% ( 引自世界银行 : 《 2003 年世界发展报告变革世界中的可持续发展》,第 240-241 页,中国财政经济出版社, 2003 年 9 月 ) 1990,2002 年二氧化碳排放量人均 ( 吨) 中国 1990 2.1 2002 2.7 美国 1990 19.3 2002 20.2 全球 4.0 3.9 ( 引自世界银行 : 《 2006 年世界发展指标》,第 28,30 页,中国财政经济出版社, 2006 年 10 月 ) 2003 年二氧化碳排放量人均 ( 吨) 中国 3.2 美国 19.9 全球 4.0 ( 引自世界银行 : 《 2008 年世界发展报告以农业促发展》,第 336-337 页,清华大学出版社, 2008 年 3 月 ) 2004 年二氧化碳排放量人均 ( 吨) 中国 3.9 美国 20.6 全球 4.3 ( 引自世界银行 : 《 2009 年世界发展报告重塑世界经济地理》,第 352-353 页,清华大学出版社, 2009 年 3 月 ) 这一情况表明,中国的并未超过全世界的二氧化碳排放量人均吨数量。而美国的二氧化碳排放量人均吨数量 2004 年是全球平均数量的 4.79 倍。 附:江涌文章:《碳排放:中国工业化的绞索》 **************************** 碳排放:中国工业化的绞索 江 涌 原载《世界知识》 2009 年第 13 期 2009 年 5 月 21 日,美国众议院能源商务委员会以 33 比 25 票通过了《美国清洁能源与能源安全法案》。这为雄心勃勃的奥巴马政府力图在全球气候问题上赢回国际领导地位,做了较好的铺垫。今年年底,国际气候大会将在丹麦的哥本哈根举行,国际社会普遍认为,这将是一次对地球未来气候变化走向起决定性作用的会议。届时, 192 个国家的代表团将就 2012 年后应对气候变化的全球行动签署新的协议。若将全球气候问题、国家竞争战略、大国责任以及中国崛起等关键词放到一起,便可以引申出一个深刻话题中国将面临更大的压力与 地球变暖,本是一个似是而非、见仁见智的话题,但是如今在西方强大舆论攻势下,怀疑论者的声音越来越微弱了。在地球变暖的定理下,全球人民行动起来了,在西方的一二一的口令声中,调整参差不齐的步伐,以拯救人类的共同家园。 为迎接日益紧迫的挑战,国际社会在 1992 年制定了《联合国气候变化框架公约》。 1997 年 12 月,《公约》第三次缔约方大会在日本京都召开, 149 个国家和地区的与会代表达成了《京都议定书》(以下简称《议定书》)。《议定书》规定,到 2010 年,所有发达国家二氧化碳等 6 种温室气体的排放量,要比 1990 年减少 5.2% 。《议定书》于 2005 年 2 月 16 日正式生效。 由于对地球温室气体存量影响的差异,资源禀赋和经济发展水平的差异,在履行减排义务时所付出的代价不同,所以《议定书》赋予各国在温室气体减排方面具有共同但有区别的责任。 根据共同但有区别的责任原则,已完成工业革命的发达国家应对全球变暖承担更多的历史责任,自工业化时代起所排放的每 10 吨二氧化碳中,约有 7 吨是发达国家排放的,因此《议定书》只给工业化国家制定了减排任务,对发展中国家没有相应的硬约束要求。但是,占发达国家温室气体排放约 40% 的美国和澳大利亚当时没有批准《议定书》。 2007 年 11 月,新任澳大利亚总理陆克文上任不到 3 小时,就签署了《京都议定书》。至此,美国成了孤家寡人。 迄今,二氧化碳减排主要有三种技术方向和选择:一是以清洁能源、可再生能源、新能源 ( 不包括核能 ) 等技术来替代化石能源技术;二是提高能效,进而通过减少能耗实现二氧化碳排放的削减;三是碳埋存及生物碳汇技术。 按照《议定书》的减排目标, 2012 年前发达国家需要减少的二氧化碳排放量约在 50-55 亿吨,其中一半减排量由发达国家通过各类技术改进等方式内部消化,余下超过 25 亿吨则需要通过向发展中国家输出先进技术或设备改造资金实现减排抵免,或经由发展中国家与发达国家基于项目合作的清洁发展机制( CDM ),进行排放额度转让贸易来完成。 由此,便人为形成了一个奇特的碳交易市场,实际上就是 CDM 市场。核心内容就是,有减排义务的国家,通过和没有减排义务的国家进行 CDM 项目合作,发达国家获得项目产生的全部或部分经核证的减排量 (CERs) ,用于履行其在《议定书》下量化的温室气体减排义务,同时相关发展中国家可以获得额外的资金或先进的环境技术。全球碳排放交易市场一经产生,成长迅速,如今在千亿美元左右规模。专家预测,未来这个市场的规模可达到 2000 至 2500 亿美元,超过国际石油交易规模,中国有可能将占有该市场 1/4 的份额。 自《议定书》生效以来,国际上出现了名目众多的、专门从事碳交易的碳基金和公司。按现行规定,发展中国家企业不能直接将配额 ** 到西方市场,这些企业卖出的二氧化碳减排权主要由来自西方的碳基金和公司,或通过世界银行等机构参与后才能进入国际市场,这使得投资于减排权转让的基金或公司可以从中赚取丰厚利润,每项交易差价往往比发展中国家 ** 的减排权还要高。因此,整个国际碳交易市场如今还是一个买方市场,发展中国家的企业本来就没有定价权,议价能力又较弱,信息与能力的不对称,使发展中国家处于被动与不利地位。 发达国家借气候变化来拯救人类共同家园这一道德高地,一开始就有令人质疑的动机。例如,在气候变化问题上表现得最为积极欧盟,在技术转让与资金援助方面的态度却非常消极,它们不断以知识产权为借口,拒不履行向发展中国家提供资金和技术援助的承诺。国际媒体早就披露,欧盟有意通过全球变暖议题,积极推动气候谈判,目的是增加其环保、新能源产业的发展和对外出口。同时,在全球竞争日益激烈的今天,欧盟将自己现行的生态保护标准推广到全球其他地区,将迫使其主要竞争对手提高类似的生态成本支出,借以遏制其经济竞争力。目前,欧洲联盟与伞形国家(美国、加拿大、日本、澳大利亚与新西兰的地图连线形似一把雨伞)正积极着手 2012 年以后(即后京都协议)的二阶段碳排放的国际角力,而发展中国家尚沉溺于如何向发达国家更多更好地卖碳赚钱,而且为更多地卖碳赚钱而相互杀价,相互指责,不亦乐乎。 后京都时代,国际角力日酣,中国何为? 发达国家上百年工业化过程中分阶段出现的环境问题,在我国近二十多年来集中出现。中国在传统污染问题(空气、水、酸雨、土壤、海域等污染)依旧十分严峻的态势下,温室气体排放等新型污染也在迅速增加。 英国和美国的二氧化碳人均历史排放量约达 1100 吨,而中国和印度的人均水平分别为 66 吨和 23 吨。根据联合国开发计划署发布的《 2007/2008 年人类发展报告》,到 2015 年,中国的人均碳排放量预计会达到 5.2 吨,只相当于届时美国人均 19.3 吨的 1/4 ,或相当于整个发达国家平均水平的 1/3 。但是,中国如火如荼的工业化,使得二氧化碳排放增量迅速,未来十年内势必成为世界最大的二氧化碳排放国。西方有报道渲染,中国如今已经超越美国成为世界上头号碳排放国。 中国以煤为主的一次能源结构短期内很难改变。中国正进入工业化中期,重化工业比重仍在持续增加,能源密集度在不断提高,能源消费呈现迅速增长态势,由此决定了中国温室气体排放总量大、增速快,单位 GDP 的二氧化碳排放强度高。由于能源结构的刚性,以及能源效率的提高受到技术和资金的制约,因此中国控制二氧化碳排放的前景不容乐观。中国政府不但要承担各种各样的国内责任,如今扑面而来的是多种多样的国际责任,减少碳排放只是新增加的一种。 在《议定书》的共同但有区别的责任下,中国作为发展中国家,如今仍享有减排达标的豁免权。但是,中国要捍卫这种权利,已经越来越不轻松。首先,美国一直将中国作为它拒绝《议定书》的挡箭牌,前布什政府就认为,不对中国、印度等发展中大国设置控制标准是不公平的。其次, 2006 年 8 月 , 巴西推出了一个后京都国际气候制度的全面设计方案 , 简称《圣保罗案文》。《案文》呼吁限制中国在 CDM 市场的发展,认为中国应该在 CDM 市场达到一定规模后,转换成定量减排目标。也就是,在中国尚未完成工业化、实现消除贫困人口之时,逼迫中国提前进入买碳行列。 更值得关注的是,奥巴马政府一改前任在温室气体排放与全球气候变暖问题上的消极态度,以高姿态积极介入。明确提出以优先发展清洁能源、积极应对气候变化为内容的绿色能源战略。 5 月 21 日,众议院通过了《美国清洁能源与能源安全法案》,确立旨在限制温室气体排放的总量管制和交易制度已在预料之中,而且随着时间的推移,排放限制会变得日益严厉。因此,可以预期,一旦美国采取行动,世界多国将仿效美国的做法。而拒绝限制其温室气体排放的国家将面临制裁。 3 月 17 日,美国能源部长朱棣文在众议院科学小组会议上称,如果其他国家没有实施温室气体强制减排措施,那么美国将征收碳关税 (Carbon Tariff) ,这将有助于公平竞争。所谓碳关税,是指对高耗能的产品进口征收特别的二氧化碳排放税。欧盟一直积极倡导,对未遵守《议定书》的国家课征商品进口税。西方已经着手后京都时代的国际竞争战略布局。 那么,中国为此做了些什么? 2008 年 4 月,美国国际集团( AIG )宣布,将注资 400 万美元于中国和美国温室气体减排项目,用于补偿该公司 2006 年业务部门所排放的 62 万吨温室气体总量,其中 200 万美元将投资在中国新疆和四川的农村,并将碳减排的补偿额度在北京产权交易所进行注册,并被封存。中国官员非常高兴,通过使用沼气减少氮肥和机械使用的四川 60 万户农民参与该交易,要让农民知道,除了农产品,还可以卖碳排放指标。当中国还在乐颠颠地寻找卖碳商机,忙活着与美欧经济战略对话时节,西方的气候变化软刀正指向中国。今天兴高采烈吃下去的,不久的将来,恐怕连本带利都要吐出来。 不仅关注天空,更应留意脚下 由于中国处于世界产业链的低端,高耗能、高污染、低附加值的产品在总出口中占很大比例,因此在很大程度上,中国的能源消费量和二氧化碳排放总量持续上升是因为相关产品出口的不断增加。 发达国家消费了中国制造,却把巨大的温室气体排放量留给了中国。据国内研究机构测算, 2006 年中国的内涵能源出口量达 6.3 亿吨标准煤,占当年一次能源消费量的 25.7% ;净出口内涵能源的二氧化碳排放量超过 10 亿吨,占当年二氧化碳排放总量的 35% 以上。内涵能源是指产品上游加工、制造、运输等全过程所消耗的总能源。 2007 年 11 月,根据英国一家研究机构的研究,中国大约 25% 的碳排放是由于出口导致的。如果把出口产品的内涵能源计算在内,中国实际上是能源的净出口国,并不是国际社会指责的净消费国。换言之,某种程度上,中国制造非但不是推高国际能源价格的罪魁祸首,而且还是帮助发达国家降低碳排放的牺牲者,中国是在用本国能源贴补发达国家的消费者。 但是,当今国际游戏规则掌握在发达国家手中,话语权、裁量权也在它们手中。在后京都时代,发达国家针对中国制造征收碳关税,并非遥不可及。一旦碳关税付诸实施,中国制造的低成本优势将不复存在。例如,按碳排放硬约束推算,未来电价至少得上涨一倍,太阳能电池板所需的硅原料加工的耗电成本就会超过了三四百元,如此相较于美国,中国新能源的电池组件就没有任何优势了。出口是拉动中国经济增长的三驾马车之一, 2008 年中国 GDP 为 4.22 万亿美元,进出口总额达到 2.56 万亿美元,其中出口 1.43 万亿美元,进口 1.13 万亿美元,贸易顺差 2954 亿美元,对中国经济增长的贡献,出口约占 34% ,净出口约占 7% 。碳关税的征收必将对中国外贸进而对中国经济增长产生重大影响。 原煤储藏丰富是中国的比较优势同时也是中国制造的竞争优势所在。但是,在国际责任的重压与未来贸易大棒的高压下,中国在工业化尚未完成之际,将被迫进行能源消费结构的调整。有关部门以 2003 年中国能源消费数据进行了相关推算,当年煤的比重为 67.1% ,天然气的比重为 2.8% 。如果将煤的使用比重降低 1 个百分点,代之以天然气,二氧化碳的排放量会减少 0.74% ,而 GDP 会下降 0.64% ,居民福利降低 0.60% ,各部门生产成本普遍提高,其中电力部门受影响最大,平均成本提高 0.60% 。如果气代煤的比例为 5% ,二氧化碳的排放量会减少 4.9% ,而 GDP 会下降 2.0% ,居民福利减低 2.0% ,电力部门平均成本提高 2.4% 。因此,中国能源结构调整的后果是,一方面二氧化碳排量会显著降低,另一方面 GDP 增长速度会放缓,居民福利受到的影响较大。在 2020 年之前,中国一直将面临巨大就业压力,保增长,就是保就业,就是保稳定。因此,碳排放问题直接关系到中国对外贸易、经济增长、就业增加与社会稳定。 此外,还有一个重大危险就是财富的大量流失。在后京都时代,发达国家将以碳关税的形式,可以堂而皇之地直接虹吸中国的财富。此外,依照《圣保罗案文》,中国应该在 CDM 市场达到一定规模后,转换成定量减排目标,中国将由卖碳者变为买碳者,企业的利润由此将被大量分流。值得关注的是,中国相关部门,为转移国内对巨额外汇储备面临严重缩水的视线,提出不切实际的超主权货币,恰好给西方正在酝酿的碳货币本位的推出提供契机。由此,中国将在美元陷阱与金融陷阱中越陷越深。国际金融危机与世界经济衰退当头,中国正兴致勃勃参与全球新金融秩序的重建,增强自己的国际话语权,无意中却很有可能奉送出自己未来的利益。 全球气候变暖,增进国际合作,发展低碳经济,限制温室气体排放,已逐渐成为世界共识。对中国而言,研发和推广低碳能源技术、发展低碳经济既是中国负责任形象的展示,也是中国在经济下行的背景下,实现可持续发展、转变经济发展模式的历史机遇所在。但是,中国的行动应当更具战略眼光,在关注天空的同时,应当密切留意脚下,避免落入西方的新陷阱。 http://www.xhclub.net/forum/viewthread.php?tid=41199extra=page=651
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出来混,早晚得还!(原创)
热度 2 sun210008 2009-6-30 15:53
出来混,早晚得还! 孙德伟 如今,关注甲型H1N1型流感病毒的最新进展成为各大媒体首要关注点之一,看到人们戴口罩的画面,让我一下子回想起6年前的SARS事件仍有些后怕。为什么会阶段性爆发群体性疫情?也许在畅销书《消失的盖亚》( The vanishing face of Gaia )能找到些许答案。 《消失的盖亚》的作者是一个叫詹姆斯洛夫洛克( James Lovelock ) 近90高龄的英国人。洛夫洛克早年毕业于哈佛大学,获得过号称环保界诺贝尔奖的蓝 行星奖,也曾被人们成为疯狂科学家。他曾是 NASA ( National Aeronautics and Space Administration ) 的座上宾,但他也从来都没有大学教职,不属于任何研究机构,没有学生,说的好听点被称为独立科学家。就是这样一位独立科学家提出了后来广为人知也备受争议的盖亚理论 ( The Gaia Theory ) 或者说是盖亚假说 ( Gaia hypothesis ) 。 他之所以能提出这个理论或者假说与他曾经参与NASA火星生命探测任务有直接关系。当时,洛夫洛克注意到火星大气成分中二氧化碳含量非常高,氧、甲烷和氢都极少,且各种化学反应差不多是静止状态,这与地球大气层复杂的大气环流形成了鲜明对比,据此他认为火星上不可能存在生命。同时,他也认为地球是一个复杂精致的超级有机体盖亚(在古希腊神话中,盖亚是大地之神,宙斯是她的孙子),地球的大气圈、岩石圈、生物圈、水圈等各个组织都在积极互动,从而将地球的气候、生物、地理和化学条件维持在最佳状态。简言之:地球是一个活着的生物体。《消失的盖亚》这本书告诉我们:这样一位庇护着我们人类的美丽女神正在消失。 可以预见的是,在未来的数十年之中,人类还无法有效地阻止全球变暖的进程。作者在文中对全球变暖并没有使用 global warming (全球变暖),而是使用了另外一个语词 global heating (全球加热),这一用语上的改变表达了作者内心对全球温度升高的担忧。当两极的冰层逐渐消失,越来越多的太阳光无法被反射回太空,融化的永久冻土里释放的甲烷会留住更多的热,暖化效应将恶化。这是一个一旦启动就很难停止的进程,最可怕的是这个进程正被我们这些盖亚的子孙所开启。 现代人通过古生物化石,研究几百万年前,乃至几亿年前的地球。如果我们把地球历史压缩为24小时,我们人类在最后十几秒才登上历史舞台。在漫长的演化中,无数生物在地球上出现又消失,包括我们熟知的三叶虫、恐龙等。人类是如此的聪明,试图改变自然,让自然适应我们,然而我们又不够聪明,经常弄巧成拙,最终只有顺应自然。最可悲的是,很多人对此不以为然,漠然处之;有些人虽然意识到了,却为了追求眼前的利益,任其发展。我们何时才能停止盲目的索取呢?大雪、地震、洪水、冰雹、瘟疫每一次都带给我们巨大的悲痛。这让我一下子想到了香港电影《无间道》里一句经典台词:出来混,早晚得还!
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用超级机器吞食二氧化碳
xbyang 2009-6-25 08:56
  每当夏天来临的时候,我们都感受到炎热的可怕。现在全球气候变暖已经成为众所周知的事情了,各国提出的基本解决方案上都是节能减排。然而,即使现在不增加二氧化碳的排放量,大气中包括二氧化碳在内的温室气体已经超标了。因此,一些科学家正在主动想办法,设法减少大气中已经多余的二氧化碳。除了我们常见的植树造林来减少二氧化碳的方法外,一些科学家已经制造一些可以主动吸收二氧化碳的机器。 二氧化碳吸收机可以拯救地球 虽然导致温室效应的气体有很多种,但是二氧化碳被认为是导致全球气候变暖的罪魁祸首。科学家预测,今后大气中二氧化碳每增加一倍,全球平均气温将上升1.5~4.5℃,而两极地区的气温升幅要比平均值高3倍左右。研究表明,从地球上无数烟囱、汽车排气管排出的二氧化碳约有50%留在大气里,而二氧化碳所产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的63%,且在大气中的存留期长,最长可达到200年。   要有效地减少大气中的二氧化碳,一个是减少排放,另外一个是增加吸收。树木的确能吸收二氧化碳,但是增加植树林种植面积同时会增加二氧化碳的排放,而新种植的小树要长成大树需要好多年,不能尽快解决目前的困境。因此,尽快发明一种有效的机器设备,从而实现吸收或转移大气中部分二氧化碳,就成为不少研究人员的研究方向。甚至有人认为:这是一种可以拯救地球的技术。现在,已经有一些研究团队开发了这样的技术,但是面临的问题是在经济上还不合算,暂时没有商业化运作的可行性。   2007年年初,英国维珍集团董事长理查德布兰森宣称,他将拿出2500万美元作为奖金,奖励以节约手段从大气中清除二氧化碳的任何发明,以此来对付全球变暖的趋势。布兰森表示:世上没有超人,我们只能依靠自己的创造性。但是,要想获得这笔数额巨大的奖金,发明者必须说服这个奖项的所有评委,其中包括一些环保专家、经济学家和技术专家。这个奖项要求获奖的成果不但具有技术上的可行性,还要具有商业上的可行性。也就是说,新的技术要在国际碳排放交易中有利可图。 利用化学反应吸收二氧化碳   如果利用化学反应来吸收二氧化碳,具有初中文化程度的人都会想到用碱性物质来吸收,比如石灰、烧碱和苏打。不要以为大家都知道的东西就没有开发价值,加拿大卡尔加里大学的环境科学家大卫凯斯就利用大家都知道的化学反应发明了一种二氧化碳吸收机。这个吸收机的主体是一个5米高的竖塔,其中有一个气泵来吸收空气。竖塔中的喷淋装置不断向泵入的空气喷洒烧碱(氢氧化钠)溶液的液滴,它能吸收二氧化碳气体。发生反应后,将产生碳酸钠溶液。通过加入熟石灰(氧化钙),氢氧化钠可以被置换出来再次利用。   凯斯说,这种采集空气方法的好处是没有必要把装置安装在二氧化碳产生的源头,而是可以安装在任何地方。然而,这一方案需要在世界各地安装数百万个高塔,每一个直径都需数百米,高度也超过100米。有人对此提出质疑,因为建设如此巨大的装置需要一笔巨大花费。把所有费用考虑在内,每吸收一吨二氧化碳,需要花费将近100美元,比目前电厂用烟囱搜集二氧化碳每吨的成本高出60美元。 利用薄膜捕捉二氧化碳分子   美国亚利桑那州图森市的全球研究技术公司开发出一种薄膜滤气机,他们认为这个方案比凯斯的方案更有效。按照该公司总裁艾伦怀特的说法,一个10平方米的滤气机每年可吸收1000吨二氧化碳。照此规模,100万个这样的装置每年就能吸收10亿吨的二氧化碳,能够有效地减少大气中二氧化碳的含量。而且,该公司深信,当他们大规模推广应用这种新装置时,也会导致价格下降。   这个公司采用的技术是美国哥伦比亚大学的克劳斯莱克纳教授开发的。二氧化碳滤气机也是一个塔状装置,其主体是安装在一些金属板上的离子交换薄膜。被吸入的二氧化碳含量高的空气通过滤气机中的二氧化碳收集器时,离子交换膜捕捉到空气中的部分二氧化碳分子,并将其吸附在薄膜上,同时排出净化后的二氧化碳含量低的空气。然后,通过改变滤气机内空气湿度,滤气机将二氧化碳从薄膜上分离下来,然后进入二氧化碳再生器,高浓度的二氧化碳可以用于培育海藻或制造化肥。然而,莱克纳的这项发明也引来不少争议,有人认为,这种机器造价太高;有人认为,这些滤气机在吸收温室气体的同时也将消耗大量能源。    捕获二氧化碳的纳米晶体 最近,美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的研究人员奥马尔亚赫吉等人研制出一种神奇的纳米晶体,它们能够捕获体积是自身大约80倍的二氧化碳。这种纳米晶体只吸收二氧化碳分子,并把它们压缩在晶体内,而将其他气体分子拒之门外。这种特殊晶体的问世,将会使得二氧化碳吸收机器的研究再上一个新的台阶。研究人员表示,不同结构的纳米晶体可以选择性吸收不同的分子,而且吸收效率很高。这样的纳米技术不仅可以用于吸收二氧化碳,而且有更广泛的技术,比如用于制造军用防毒面具和氢能源汽车。
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地球科学原理之37 新元古宙以前冰川期的形成
rock6783 2009-5-18 20:33
广东海洋大学 廖永岩 (电子信箱: rock6783@126.com ) 新元古宙( 9-8 亿年前)前有几个冰川期?由于相关地质资料的缺乏,这仍是一个有待进一步研究的问题。目前知道的只有它们大约是 29-27 亿年前和 24-23 亿年前的冰川 ( 韩吟文和马振东, 2003 ) 。 通过前面的冰川的地质作用分析可知,冰川活动能引起地质构造运动(如造山运动和造海运动),就有火山喷发和地震 ( MeGuire, 1992; Zielinski, et. al., 1996 ) 。根据地质史上构造运动、火山喷发和地震资料看,整个太古宙地壳运动、岩浆活动具有明显的阶段性:距今 35 亿年前西北利亚地盾的萨姆运动( Saamian ), 30 亿年前非洲中南部的达荷美运动 (Dahomeyan ,中国称为迁西运动 ) , 24-26 亿年前北美地盾的基诺尔运动 (Kenoran ,为太古宙最强烈、影响范围最大,中国称为阜平运动 ) 。 元古宙的地壳运动有 20-19 亿年前的哈德逊( Hudsonian )运动(欧洲称卡累利运动,中国称吕梁运动)。中元古宙末的昆阳运动 ( 何锡麟, 1997 ) 。 虽然资料还很不完善,但可以初步估计,新元古宙前的太古宙和中、早元古宙,可能有 5 个冰川期:大约是 35 亿年前、 29-27 亿年前、 24-23 亿年前、 19-17 亿年前、 14-12 亿年前的冰川期。 最先出现在地球上的生物可能是异养细菌,这些原核生物主要以分解原始海洋里的有机物而生存。它们将高分子的碳水化合物、脂肪和蛋白质分解为低级脂肪酸等物质 ( 陈明耀, 1995 ) 。然后是光合细菌类生物,它们利用光能,以有机物、硫化氢和硫代硫代酸钠为还原 CO 2 的供氢体,合成有机物 ( 陈明耀, 1995 ) 。自从生物在地球上开始出现,至大约 35 亿年前,由于以上的生物非放氧光合成作用,使大气中的 CO 2 浓度降低。以上生物的光合成作用,和风化作用一道,引起 pH 值上升 ( Berner , et. al., 1983; Hoffman, et. al., 1998 ) 。当 pH pHCO 2 时 (pHCO 2 为水体中所有的 HCO 3 - 被 H + 中和 时的 pH 值 ) ,就会造成大量 CO 2 溶于海洋,这将导致大气 CO 2 浓度急剧下降,使温室效应降低, 引起冰川的形成。虽然这次形成的冰川规模可能很小,但由于地壳刚形成不久,地球的流体性相当强,较小的冰川形成和消融,也会导致强烈的地质活动,引发火山喷发和地震 ( MeGuire, 1992; Zielinski, et. al., 1996 ) 。 35 亿年前的生物,主要以有机物、硫化氢和硫代硫代酸钠为还原 CO 2 的供氢体,合成有机物而生存。一旦这类供氢体消耗殆尽,这类生物将急剧减少。同时,降温作用,也是造成这类生物减少的一个原因。 所以,当这类生物消耗 CO 2 的能力小于地球的去气作用产生 CO 2 的能力时,降温作用将停止,温度将上升,导致这次冰川期的结束。 由于光合成不放氧生物的死亡,为蓝藻类放氧光合作用生物提供了生态空间,使它们得以出现。 29-27 亿年前和 24-23 亿年前的冰川,主要是由蓝藻类光合放氧生物(绿色植物)繁盛引起的。由于降温和冰川作用,使它们的生存空间减少,它们消耗 CO 2 能力小于火山喷发和地震类地球去气作用而宣告这两次冰川的结束。 因为 24-23 亿年前的冰川形成时, O 2 的积累增加,生物生存的空间增大,单位体积水体的生物量增大,光合作用也增强。所以,这次冰川期的温度最低,是太古宙以来最大的一次冰川期。 有氧呼吸代谢的生命体,所需的最低限度的 O 2 浓度大约为现代大气 O 2 浓度的 1% 。 20 亿年前左右,经过蓝藻十几亿年的努力,将大气氧含量升到现在大气氧含量的 1% 。这个程度的氧含量,可以形成比较薄的臭氧层,可以屏蔽 250nm 的全部紫外线,只要水深至 4.2 m ,还能屏蔽 320 nm 的全部紫外线。换句话说,生物只要在 4.2 m 以下的水里,就能免受紫外线的伤害 ( Wayne , 2000 ) 。 由于含氧量的增加,真核细胞得以演化出来。同时,由于这次较大冰期的作用,导致原核生物的衰弱,也为真核细胞的出现创造了生存空间。 19-17 亿年前和 14-12 亿年前的冰川期,是由蓝藻和真核细胞共同作用造成的,也是由于冰川期温度下降而缩小它们的生存空间,减弱光合作用,使光合作用消耗 CO 2 能力小于火山喷发和地震等去气作用而结束。 那地球上曾经最大规模的新元古宙及奥陶纪冰期又是怎么形成的?且听下回分解。 未完,待续。 下回预告 : 地球科学原理之 38 新元古宙、奥陶纪冰期的形成 参考文献: 陈明耀 . 生物饵料培养 . 中国学业出版社 . 北京: 1995, 3-92 韩吟文,马振东 . 地球化学 . 北京:地质出版社 , 2003, 303-370 何锡麟 . 地史学简明教程 . 北京:煤炭工业出版社 , 1997, 53-266 Berner R A , et al. The carbonate - silicate geochemical cycle and its effect on atmospheric CO 2 over the past 100 million years. American Jour Science, 1983 , 283: 641-683 Hoffman P F. The break-up of Rocinia, birth of Gondwana, true polar wander and the snowball Earth . Journal of African Earth Science, 1998, 28: 17-33 MeGuire W J. Changing sea levels and erupting volcanoes: cause and effect ? Geology Today, 1992, 7: 141-144 Wayne R P. Chemistry of Atmospheres(third edition). Oxford University Press. 2000. Zielinski G A, Mayewski P A, Meeker L D, et al. A 110,000 yr record of explosive volcanism from the GISP2( Greenland ) ice core. Quaternary Research, 1996, 45: 109-118 (注: 本地球科学原理系列,是根据廖永岩著,海洋出版社( 2007 年 5 月)出版的《地球科学原理》一书改编而来,转载者请署明出处,请不要用于商业用途 )
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二氧化碳直接生产甲醇可行性遭质疑??——真不觉得麻烦
flly 2009-5-17 20:05
二氧化碳直接生产甲醇可行性遭质疑 科学网 - 周六, 2009-04-25 02:35 新加坡国立生物技术和纳米技术研究所不久前在著名专业杂志《应用化学》( Angewandte Chemie )上发表论文称,该所研发了一种将温室气体二氧化碳直接转化为甲醇燃料的工艺。因这项工艺探寻了一条同时解决气候和能源问题的途径而备受关注,但德国专家质疑该技术的可行性。 据新加坡国立生物技术和纳米技术研究所该项目的张姓负责人介绍,这项技术是通过多个步骤将二氧化碳转化为甲醇燃料,这样大气中的二氧化碳就可以被有效利用起来,虽然不能从根本上解决二氧化碳的问题,但是提供了一种新的解决方法,同时也为未来的燃料找到新的途径。 这项技术的核心是利用烷基硅酮催化剂进行的化学反应,烷基硅酮是一种杂环碳化学物质,其杂环分子的结构由2个氮原子和3个碳原子组成,其中一个碳原子上含有所谓的孤独电子对,使其具有吸收二氧化碳的作用,二氧化碳在烷基硅酮的作用下变成烷基甲氧基硅烷,然后经过多道步骤再加水分解,和水反应变成甲醇。新加坡的研究人员将这种催化剂誉为神奇的工具,它具有足够的稳定性并容易合成,生产甲醇的过程在室温就可以进行。 德国海德堡大学有机化学研究所的专家多丽斯昆茨对这项技术的可行性表示怀疑,她认为从表面上看这项技术是很有意义,但是实际应用上存在很大问题。 首先,要合成催化剂烷基硅酮需要耗费较多能源,就是说其制取时消耗能源产生的二氧化碳比通过催化反应吸收并减少的二氧化碳还多。另外烷基硅酮在催化反应中会生成中间物,要使这种中间物重新转化成有用的催化剂烷基硅酮又需要很多步骤,耗费更多的能源。 因此,昆茨认为通过烷基硅酮的催化反应直接将二氧化碳转换为甲醇,既解决温室气体问题,又解决能源问题的设想是不现实的。目前国际上许多专家还在评估这项工艺的可行性,但昆茨认为基于她的专业知识,这篇论文的结论存在明显的缺陷。 Keywords carbon dioxide homogeneous catalysis hydrosilylation N-heterocyclic carbenes Abstract Activate and reduce : Carbon dioxide was reduced with silane using a stable N-heterocyclic carbene organocatalyst to provide methanol under very mild conditions. Dry air can serve as the feedstock, and the organocatalyst is much more efficient than transition-metal catalysts for this reaction. This approach offers a very promising protocol for chemical CO 2 activation and fixation. 今天偶然看到这个的,还好对化学有点了解。觉得有点意思 1.甲醇的燃烧产物是二氧化碳,现在要把二氧化碳转化为甲醇。那么甲醇通常用作溶剂、防霜剂(antifreeze)、燃料或中和剂。所以,很大情况下就是一个轮回,意义不大。 2. 此过程应该是一个耗能的过程,那么所需的能量从那里来,肯定来自于其他能源,所以这个方法是无法解决能源问题的。 3. 难道这样考虑,利用核能等能源将二氧化碳转化为甲醇,然后作为汽车燃料,这样明显不如电动汽车的效率高。 综上,不看好这项研究。
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地球科学原理之36 二氧化碳与温室效应和冰川的形成
rock6783 2009-5-16 20:10
广东海洋大学 廖永岩 (电子信箱: rock6783@126.com ) 随着全球变化的深入研究,学术界认识到二氧化碳温室效应对全球气候影响的重要性。二氧化碳等温室气体浓度上升,温室效应增强,大气温度升高,引起冰川消融;二氧化碳等温室气体浓度降低,温室效应减弱,大气温度降低,当两极及高山上的温度降至冰点以下时,造成冰川的形成 ( Kirschvink, 1992; Hoffman, 1998 ) 。 一般认为,大气中的二氧化碳,主要是通过地球排气作用而产生 ( Ozima and Podosek, 1983; Berner, et. al., 1983 ) 。所以,地球上的二氧化碳是随着时间的推移,在不断增加。 23.5 亿年前,大气几乎全由 CO 2 和 N 2 组成,其它组分只属微量 ( Krupp, et. al., 1994 ) ; 22~27.5 亿年间古大气 CO 2 含量约为今天的 100 倍 ( Rye, et. al., 1995 ) 。 但是,从太古宙至今,二氧化碳浓度不仅没有增加,反而在逐渐减少,最后导致了冰川的形成 ( Kirschvink, 1992; Hoffman, 1998; Berner , et. al., 1983; Donnadieu, et. al., 2004 ) 。 那么,是什么原因使二氧化碳的浓度降低的呢? 我们知道,引起二氧化碳减少的原因,主要有两个:一个原因如下式所示, 这说明,是植物的光合作用,将二氧化碳转化为有机物(或矿物有机物),并放出氧气 ( 曹宗巽和吴相钰, 1979 ) 。 虽然地球上的活有机物量有限,但地球上的干酪根量达 1.5 10 7 Gt 算 ( Falkowski, et. al., 2000 ) 。根据已有(地球科学原理之 30 有机碳沉积对地球的作用: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=228181 )的计算,形成 1.5 10 7 Gt 干酪根,实际消耗的有机物为 2.85 10 7 Gt 。这说明,植物的光合作用的确能造成二氧化碳浓度的一定下降。 另一个原因是二氧化碳形成碳酸盐岩而沉淀。 当最早的绿色植物于 35 亿年前出现时,地壳才有碳酸盐岩沉淀 (张昀, 1998 ) 。至今,已有 6.5 10 7 Gt 碳酸盐岩沉积 ( Schlesinger, 1997 ) 。 这说明碳酸盐岩沉淀是随着绿色植物光合作用而开始的,是由于光合作用直接或间接引起的沉淀:地球刚形成时的表面,由于大量的二氧化碳,及其它酸性物质的存在, pH 很低,这种环境是不可能有碳酸盐岩沉淀的;光合作用,吸收大量的二氧化碳,使 pH 升高。在一定 pH 值下,若海洋中二氧化碳达饱和,进行强烈的光合作用时,使下式反应向右进行, 从而产生白色的 CaCO 3 沉淀。 从以上看出,二氧化碳的变化,主要由绿色植物的光合作用直接或间接引起:植物的大量繁殖,由于光合作用大量消耗二氧化碳,直接造成二氧化碳浓度的降低;同时,由于光合作用,使 pH 升高,造成大量二氧化碳以碳酸盐岩的形式沉淀,间接引起二氧化碳浓度的降低。 二氧化碳的光合作用补偿点为 0.005~0.01%( 不同的植物,补偿点有区别,现大气的二氧化碳浓度为 0.035%) ( Berner , et. al., 1983 ) 。也就是说,只有当大气二氧化碳的浓度低于 0.005~0.01% 时,绿色植物才不会再吸收大气中的二氧化碳进行光合作用。若大量的绿色植物进行光合作用,在光合作用的直接和间接作用下,经过漫长的时间,大气中的二氧化碳逐渐降低,最后直接逼近 0.005~0.01% 或低于 0.005~0.01% 时,二氧化碳的温室效应已相当低了。一旦二氧化碳的温室效应相当低,大气的温度就会不断下降。当两极的温度降至 0 ℃ 以下时,就造成冰川的形成。 从以上分析可见,由于植物的光合作用,从两个方面强烈影响二氧化碳等温室气体浓度。当某一个时间,地球上有大量植物强烈进行光合作用时,地球上的二氧化碳就有可能急剧下降,就有可能形成冰川。那么,地球上的每一次冰川是怎么形成的?各又是哪些植物在起作用?且听下回分解。 未完,待续。 下回预告 : 地球科学原理之 37 新元古宙以前冰川期的形成 参考文献: 曹宗巽,吴相钰 . 植物生理学,北京:高等教育出版社 .1979. 31-125 张昀 . 生物进化 . 北京:北京大学出版社 , 1998, 41-99 Berner R A , et al. The carbonate - silicate geochemical cycle and its effect on atmospheric CO2 over the past 100 million years. American Jour Science, 1983, 283: 641-683 Donnadieu Y, Goddris Y, Ramstein G, Ndlec A , Meert J. A 'snowball Earth' climate triggered by continental break-up through changes in runoff. Nature, 2004, 428: 303 - 306 Falkowski P et al. The global carbon cycle: A test of our knowledge of earth as a system. Science, 2000, 290: 291-296Hoffman P F. The break-up of Rocinia, birth of Gondwana, true polar wander and the snowball Earth . Journal of African Earth Science, 1998, 28: 17-33 Kirschvink J L. Late Proterozoic low-altitude global glaceation: the snowball Earth .Schopf J W, Klein C. The Proterozoic Biosphere . London : Cambridge University Press, 1992, 51-52 Krupp R, et al. The Early Precambrian atmosphere and hydrosphere; Thermodynamic constraints from mineral deposits. Econ Geol, 1994, 98: 1581-1598 Ozima M, Podosek F A. Noble gas geochemistry. Cambridge : Cambridge University Press. 1983. 1-36 Schlesinger W. H. Biogeochemistry(2nd edition).Academic Press,1997 (注: 本地球科学原理系列,是根据廖永岩著,海洋出版社( 2007 年 5 月)出版的《地球科学原理》一书改编而来,转载者请署明出处,请不要用于商业用途 )
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地球科学原理之36 二氧化碳与温室效应和冰川的形成
rock6783 2009-5-16 20:02
广东海洋大学 廖永岩 (电子信箱: rock6783@126.com ) 随着全球变化的深入研究,学术界认识到二氧化碳温室效应对全球气候影响的重要性。二氧化碳等温室气体浓度上升,温室效应增强,大气温度升高,引起冰川消融;二氧化碳等温室气体浓度降低,温室效应减弱,大气温度降低,当两极及高山上的温度降至冰点以下时,造成冰川的形成 ( Kirschvink, 1992; Hoffman, 1998 ) 。 一般认为,大气中的二氧化碳,主要是通过地球排气作用而产生 ( Ozima and Podosek, 1983; Berner, et. al., 1983 ) 。所以,地球上的二氧化碳是随着时间的推移,在不断增加。 23.5 亿年前,大气几乎全由 CO 2 和 N 2 组成,其它组分只属微量 ( Krupp, et. al., 1994 ) ; 22~27.5 亿年间古大气 CO 2 含量约为今天的 100 倍 ( Rye, et. al., 1995 ) 。 但是,从太古宙至今,二氧化碳浓度不仅没有增加,反而在逐渐减少,最后导致了冰川的形成 ( Kirschvink, 1992; Hoffman, 1998; Berner , et. al., 1983; Donnadieu, et. al., 2004 ) 。 那么,是什么原因使二氧化碳的浓度降低的呢? 我们知道,引起二氧化碳减少的原因,主要有两个:一个原因如下式所示, 光合作用 CO 2 +H 2 O ( CH 2 O ) +O 2 呼吸作用 这说明,是植物的光合作用,将二氧化碳转化为有机物(或矿物有机物),并放出氧气 ( 曹宗巽和吴相钰, 1979 ) 。 虽然地球上的活有机物量有限,但地球上的干酪根量达 1.5 10 7 Gt 算 ( Falkowski, et. al., 2000 ) 。根据已有(地球科学原理之 30 有机碳沉积对地球的作用: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=228181 )的计算,形成 1.5 10 7 Gt 干酪根,实际消耗的有机物为 2.85 10 7 Gt 。这说明,植物的光合作用的确能造成二氧化碳浓度的一定下降。 另一个原因是二氧化碳形成碳酸盐岩而沉淀。 当最早的绿色植物于 35 亿年前出现时,地壳才有碳酸盐岩沉淀 (张均, 1998 ) 。至今,已有 6.5 10 7 Gt 碳酸盐岩沉积 ( Schlesinger, 1997 ) 。 这说明碳酸盐岩沉淀是随着绿色植物光合作用而开始的,是由于光合作用直接或间接引起的沉淀:地球刚形成时的表面,由于大量的二氧化碳,及其它酸性物质的存在, pH 很低,这种环境是不可能有碳酸盐岩沉淀的;光合作用,吸收大量的二氧化碳,使 pH 升高。在一定 pH 值下,若海洋中二氧化碳达饱和,进行强烈的光合作用时,使下式反应向右进行, Ca (或 Mg ) (HCO 3 ) 2 Ca (或 Mg ) CO 3 +H 2 O+CO 2 从而产生白色的 CaCO 3 沉淀。 从以上看出,二氧化碳的变化,主要由绿色植物的光合作用直接或间接引起:植物的大量繁殖,由于光合作用大量消耗二氧化碳,直接造成二氧化碳浓度的降低;同时,由于光合作用,使 pH 升高,造成大量二氧化碳以碳酸盐岩的形式沉淀,间接引起二氧化碳浓度的降低。 二氧化碳的光合作用补偿点为 0.005~0.01%( 不同的植物,补偿点有区别,现大气的二氧化碳浓度为 0.035%) ( Berner , et. al., 1983 ) 。也就是说,只有当大气二氧化碳的浓度低于 0.005~0.01% 时,绿色植物才不会再吸收大气中的二氧化碳进行光合作用。若大量的绿色植物进行光合作用,在光合作用的直接和间接作用下,经过漫长的时间,大气中的二氧化碳逐渐降低,最后直接逼近 0.005~0.01% 或低于 0.005~0.01% 时,二氧化碳的温室效应已相当低了。一旦二氧化碳的温室效应相当低,大气的温度就会不断下降。当两极的温度降至 0 ℃ 以下时,就造成冰川的形成。 从以上分析可见,由于植物的光合作用,从两个方面强烈影响二氧化碳等温室气体浓度。当某一个时间,地球上有大量植物强烈进行光合作用时,地球上的二氧化碳就有可能急剧下降,就有可能形成冰川。那么,地球上的每一次冰川是怎么形成的?各又是哪些植物在起作用?且听下回分解。 未完,待续。 下回预告 : 地球科学原理之 37 新元古宙以前冰川期的形成 参考文献: 曹宗巽,吴相钰 . 植物生理学,北京:高等教育出版社 .1979. 31-125 张均 . 生物进化 . 北京:北京大学出版社 , 1998, 41-99 Berner R A , et al. The carbonate - silicate geochemical cycle and its effect on atmospheric CO2 over the past 100 million years. American Jour Science, 1983, 283: 641-683 Donnadieu Y, Goddris Y, Ramstein G, Ndlec A , Meert J. A 'snowball Earth' climate triggered by continental break-up through changes in runoff. Nature, 2004, 428: 303 - 306 Falkowski P et al. The global carbon cycle: A test of our knowledge of earth as a system. Science, 2000, 290: 291-296Hoffman P F. The break-up of Rocinia, birth of Gondwana, true polar wander and the snowball Earth . Journal of African Earth Science, 1998, 28: 17-33 Kirschvink J L. Late Proterozoic low-altitude global glaceation: the snowball Earth .Schopf J W, Klein C. The Proterozoic Biosphere . London : Cambridge University Press, 1992, 51-52 Krupp R, et al. The Early Precambrian atmosphere and hydrosphere; Thermodynamic constraints from mineral deposits. Econ Geol, 1994, 98: 1581-1598 Ozima M, Podosek F A. Noble gas geochemistry. Cambridge : Cambridge University Press. 1983. 1-36 Schlesinger W. H. Biogeochemistry(2nd edition).Academic Press,1997 (注: 本地球科学原理系列,是根据廖永岩著,海洋出版社( 2007 年 5 月)出版的《地球科学原理》一书改编而来,转载者请署明出处,请不要用于商业用途 )
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地球科学原理之27 碳平衡系统对地球的作用
rock6783 2009-4-15 21:56
广东海洋大学 廖永岩 (电子信箱: rock6783@126.com ) 上一回我们讨论了地球去气作用 通过增强温室效应,解决了地球继续降温的问题。但同时,它又带来了另一个地表会因 CO 2 等温室气体过多而增温的问题。现在,我们讨论碳系统的平衡,如何解决这个 CO 2 等温室气体过多而引起地球增温的问题。 1 碳系统的平衡原理 假设地球的 pH 值在 pHCO 2 pHpHCO 3 2- (pHCO 2 为水体中所有的 HCO 3 - 被 H + 中和 时的 pH 值; pHCO 3 2- 为水体中所有的 HCO 3 - 被 OH - 中和 时的 pH 值 ) 范围内,则水体的 pH 在 CO 2 系统的缓冲范围内,碳将在 地球的大气圈、水圈、生物圈和岩石圈之间,不断地流动。最终,植物的光合作用合成的有机物、大气中的 CO 2 、水体(主要是海洋)里的 CO 2 、 HCO 3 - 、 CO 3 2- ,和沉积岩里碳酸盐能建立如图 1 所示的平衡 ( 郭锦宝, 1997 ) 。 图 1 , CO 2 系统的化学平衡示意图 因为碳酸为二元羧酸,分两级电离,则有 ( 郭锦宝, 1997 ) : K 1 = H + HCO 3 - (T)/ H 2 co 3 (T) ( 1 ) K 2 = H + CO 3 2- (T)/ Hco 3 - (T) ( 2 ) 式中 K 1 、 K 2 为热力学常数。若采用表观电离常数 K / 则可表示为: K 1 / = H + CHCO 3 - (T)/CH 2 co 3 (T) ( 3 ) K 2 / = H + CCO 3 2- (T)/CHco 3 - (T) ( 4 ) 将( 3 )、( 4 )两式取对数得: pH=pK 1 / +logCHco 3 - (T)/CH 2 co 3 (T) ( 5 ) pH=pK 2 / +logCco 3 2- (T)/CHco 3 - (T) ( 6 ) 所以, pH 值除与温度、压力和盐度有关外,主要与 CO 2 系统各分量的相对比值有关 (郭锦宝, 1997 ) 。 pH 值与 Cco 2 (T)/Cco 3 2- (T) 比值的关系,还可以表示为: pH=1/2(pK 1 +pK 2 -logCco 2 (T)/Cco 3 2- (T)) (7) 即 pH 也可以理解为由水体里 CO 2 和 CO 3 2- 浓度的比值决定。 以上的公式,可以解释如下:水体的 pH 值不影响水体里 CO 2 、 HCO 3 - 和 CO 3 2- 三者的总量变化;但当总量一定时,它影响三者的浓度比值。当 pHCO 2 pH pHHCO 3 - 时( pHHCO 2 - 为水体中所有的 CO 3 2- 被 H + 中和 时的 pH 值) (王凯雄, 2001 ) ,水体里几乎没有 CO 3 2- , pH 值主要由 ( 5 )式控制: pH 值越低, CO 2 的浓度比值越大, HCO 3 - 的浓度比值越小; pH 值越高, CO 2 的浓度比值越小, HCO 3 - 的浓度比值越大。当 pHHCO 3 - pH pHCO 3 2- 时( pHHCO 3 - 为水体中所有的 H 2 CO 3 被 OH - 中和 时的 pH 值),水体里几乎没有 CO 2 , pH 值主要由 ( 6 )式控制: pH 值越低, HCO 3 - 的浓度比值越大, CO 3 2- 的浓度比值越小; pH 值越高, HCO 3 - 的浓度比值越小, CO 3 2- 的浓度比值越大。 假设没有酸性和碱性物质溶入的海洋, pH=7 ,呈中性。 在图 1 所示的平衡系统中,由于强烈的火山喷发和地震,造成地球强烈的集中排气。大量的 CO 2 排至大气中。 由于大气 CO 2 增加,大气的 CO 2 分压相对海洋增加。在这个分压的作用下,大气中的 CO 2 将溶于海洋中。海洋中的 CO 2 浓度增加,如图 1 所示的 CO 2 和 HCO 3 - 之间平衡将打破, CO 2 和水结合,电离成 HCO 3 - 和 H + 。这样,海洋里的 HCO 3 - 浓度将增加;大量的 H + 补充到海洋里,海洋的 pH 值将下降。 若海洋里有大量的 HCO 3 - 库存。当植物强烈地进行光合作用,并将合成的有机物大量沉积到沉积岩里封存起来,大气中的 CO 2 将急剧地减少。大气中的 CO 2 减少,导致大气 CO 2 分压下降,小于水体里的 CO 2 分压,水体中的 CO 2 将被释放入大气中,从而使水体的 CO 2 浓度降低。若进行光合作用的植物是水生植物,它将直接导致水体中 CO 2 的急剧减少。 水体里 CO 2 的减少,浓度下降,打破 CO 2 电离成 H + + HCO 3 - 之间的平衡,平衡将向左移动,也就是, H + 和 HCO 3 - 结合,形成 CO 2 。形成 1 摩尔 CO 2 ,将消耗 1 摩尔 H + ,大量 CO 2 的形成,将消耗大量的 H + 。这样,将导致水体的 pH 值上升。或者简单地说,植物进行光合作用,消耗 CO 2 ,将引起水体的 pH 上升。 pH 值升高多少,将与水体的酸度(是水接受羟基离子能力的量度,或者说是中和强碱能力的量度)有关 (王凯雄, 2001 ) 。水体的酸度越大,升高得越慢,酸度越小,升高得越快。 若 pHCO 2 pH pHHCO 3 - 时,光合作用导致大气或水体中的 CO 2 减少,使 pH 值上升。由于 pH 值上升,水体里 CO 2 和 HCO 3 - 的浓度比例将发生变化: CO 2 的比值下降, HCO 3 - 比值上升。 虽然大量的 HCO 3 - 和 H + 结合成 CO 2 ,但 CO 2 的光合作用补偿点为 0.005~0.01%( 不同的植物,补偿点有区别,现大气的 CO 2 浓度为 0.035%) (曹宗巽和吴相钰, 1979 ) ,也就是说,只有当大气 CO 2 的浓度低于 0.005~0.01% (体积比)时,绿色植物才不会再利用大气中的 CO 2 进行光合作用。所以,光合作用会使 CO 2 在水体里的分量 比值,远小于 HCO 3 - ;或者说,通过降低 CO 2 的浓度比值来提高 HCO 3 - 的浓度 比值。由于光合作用的不断进行, pH 将不断升高,直至 pH HCO 3 - pH 。 由( 7 )式可知, pH 由 CO 2 和 CO 3 2- 浓度比值决定。 在 pH HCO 3 - pH pHCO 3 2- ,光合作用导致大气或水体中的 CO 2 减少,会使 pH 值继续上升。由于 pH 值上升, HCO 3 - 和 CO 3 2- 的浓度比例将发生变化: HCO 3 - 进一步电离成 CO 3 2- , HCO 3 - 在水体里浓度 比值下降, CO 3 2- 浓度 比值上升。随着水体 CO 3 2- 浓度 比值的上升,水体 CO 3 2- 的浓度增大。 因为海水中 Ca (或 Mg ) CO 3 的溶度积公式为 ( 郭锦宝, 1997 ) : Ksp= Ca 2+ ( Mg 2+ )(T) CO 3 2- (T) ( 8 ) 随着 pH 值的升高,当 CO 3 2- 的浓度和钙、镁等能形成碳酸盐的阳离子的溶度积大于 Ksp 时,将造成碳酸盐的沉淀。 随着光合作用的不断进行,大量的 HCO 3 - 电离成 CO 3 2- ,形成碳酸盐沉淀。当 HCO 3 - 在碳平衡系统中的分量 比值较小,不足以产生大量的 CO 3 2- 形成沉淀时, pH 值又将继续升高,降低 HCO 3 - 在碳平衡系统中分量 的比值,提高 CO 3 2- 在碳平衡系统中的分量 的比值,以提高 CO 3 2- 的浓度,以保证碳酸盐能继续沉淀。这时, CO 3 2- 的绝对浓度没有变,但 CO 3 2- 相对 HCO 3 - 的浓度比值却在不断增大。 光合作用大量吸收 CO 2 而持续形成的碳酸盐沉淀,是以不断提高 pH 值,不断提高 CO 3 2- 浓度 相对 HCO 3 - 的浓度比例来完成的。若不计用来提高 pH 值所消耗的那部分 CO 2 ,若水体里保证有足够的 HCO 3 - 供给,光合作用吸收 CO 2 而造成碳酸盐沉淀,也可以用以下公式表示: 简单地理解就是:光合作用消耗 1 摩尔 CO 2 ,形成 1 摩尔 CaCO 3 或 MgCO 3 。 若冰川期后,火山喷发和地震等去气作用加强 ( MeGuire, 1992; Zielinski, et. al.1996 ) ,大气 CO 2 浓度增高,当 pHHCO 3 - pHpHCO 3 2- 时,由于 pH 的下降, CO 3 2- 相对 HCO 3 - 分量 的比值将下降, HCO 3 - 相对 CO 3 2- 分量 的比值将上升。 HCO 3 - 浓度 的增加,通过 CO 2 电离成 HCO 3 - 和 CO 3 2- 与 H + 结合形成 HCO 3 - 而共同完成。当 CO 3 2- 相对其它分量的 比值下降,其浓度和海洋里钙、镁等形成碳酸盐的阳离子乘积小于 Ksp 时,碳酸盐的沉淀停止;并且,已形成的碳酸盐沉淀开始溶解。 若所有能溶的碳酸盐完全溶解仍不能抵消 CO 2 溶解于水造成的 pH 值下降,海洋水体的 pH 值将下降,直至最终大气中的 CO 2 浓度、海洋水体里的 HCO 3 - 浓度和 CO 3 - 浓度之间达到平衡为止。 2 碳平衡系统对地球的作用 由于地球的不断去气作用,大气中的 CO 2 ,将不断增多,温室效应也将不断增强。随着地球的不断演化,太阳的光能也越来越强 ( Canuto et. al., 1983 ) ,当大气中的 CO 2 等温室气体达到一定程度,产生足够强的温室效应,和增强的太阳光的共同作用,地表的温度就有可能达到或超过水的沸点 。这时,海洋里所有的水,将变成水蒸气,海洋将消失。地球就将和金星一样,继续升温达到几百度的高温 ( Phillips, et. al., 2001 ) 。 所以,为了防止地球的温度不超过水的沸点,就必须把 CO 2 等温室气体 的浓度控制在一定的范围内。也就是说,就必须有一个降低 CO 2 等温室气体 的机制,来抵消或降低地球去气作用产生的过多的 CO 2 等温室气体 。 地球的 CO 2 平衡系统,就能完成这个任务。它将大气中大量的 CO 2 通过转化为 HCO 3 - 和 CO 3 2- ,最终转化为碳酸钙或碳酸镁等碳酸盐岩,重新埋入地壳。这样,使大气中的 CO 2 浓度不太高,不至于产生水气化点以上的地球表面温度。 所以,我们可以说,碳平衡系统,通过将过多的 CO 2 溶入水体,最后将其转化为碳酸盐岩而埋入地壳,是碳平衡系统对地球的最大贡献。 但是,这也同时带来又一个大问题。每 1 摩尔 CO 2 溶于水,形成 1 摩尔 HCO 3 - 的同时,也形成 1 摩尔 H + ; 1 摩尔 HCO 3 - 形成 1 摩尔 CO 3 2- 的同时,再形成 1 摩尔 H + 。每 1 摩尔 CO 2 ,最后变成 1 摩尔埋入地壳的碳酸盐,同时产生 2 摩尔 H + 。所以 ,要将大量的 CO 2 转化为碳酸盐岩埋入地壳,必然会产生大量的 H + 。若这大量的 H + 没有其它的机制处理掉,不仅碳系统将 CO 2 转化为碳酸盐岩的过程将不可能进行,而且会使地球的海洋成为一个 pH 接近 pHCO 2 (由于碳平衡系统的调节)的海洋。 同时,因为地球地去气作用时,不仅排出大量的 CO 2 ,还会排出大量的 HCl 、 HF 、 H 2 S 和 SO 2 等酸性气体 ( Chester, 1993; Wi gnall, 2001; Sigurdsson, 2000; Tabazadeh and Turco, 1993; 陈福等, 1997 ;陈福, 2000; Allard, 1983 ) 。这些酸性气体,溶于水形成各种酸根,与金属离子结合,最终转化为卤化盐类或硫酸盐类化合物。每 1 摩尔 HCl 或 HF 气体,形成 1 摩尔卤化物盐类(如 NaCl 或 KCl ),将释放出 1 摩尔 H + ;每 1 摩尔 H 2 S 或 SO 2 气体,最终形成 1 摩尔硫酸盐(如 Na 2 SO 4 ),将释放 2 摩尔 H + 。所以,当 这些酸性气体,溶于海洋,最终形成卤化物盐类或硫酸盐类时,也会产生大量的 H + 。特别是 HCl 和 HF 气体,它们产生 H + 的能力相当强,即使在 pH 值接近 0 时,也还能产生 H + 。资料显示,火山喷发造成的地球去气作用形成的火山气体冷却后, pH 值接近于 0 (陈福等, 1997 ; Krauskopf and Bird, 1995; White and Waring, 1963 ) 。因为目前认为,原始大气中的气体,都是由于地球去气作用形成的 ( Ozima and Podosek, 1983; Berner, et. al., 1983 ) ,所以,原始海洋形成时,其 pH 值应很低,接近于 0 。 也就是说,碳平衡系统解决了地球去气作用使大气 CO 2 浓度继续增高的问题,但同时又和地球去气造成的其它酸性气体一道,产生了一个 H + 增多,使水圈变酸( pH 值下降 )的问题。若真 pH 值无限下降,最终接近于 0 ,那生命也肯定不可能生存于地球上,那地球靠什么控制演化过程中的 pH 值?且听下回分解。 未完,待续。 下回预告 : 地球科学原理之 28 硅系统平衡对地球的作用 参考文献: 陈福 . 酸性含矿热液的成因及成矿演化模式 . 地质地球化学 , 2000, 28(1): 48-52 陈福 , 王中刚 , 朱笑青 . 自然界酸性溶液的形成和向成矿溶液演化机理 - 表生循环水向成矿溶液演变机理之 ( 二 ), 矿物学报 , 1997, 17(4): 399-411 曹宗巽,吴相钰 . 植物生理学,北京:高等教育出版社 .1979. 31-125 郭锦宝 . 化学海洋学 . 厦门:厦门大学出版社 . 1997 , 80-398 王凯雄 . 水化学 . 北京:化学工业出版社 . 2001. 257-323 Allard P. The origin of hydrogen, carbon, sulphur, nitrogen and rare gases in volcanic exhalations; evidence from isotope geochemistry. In: Tazieff H., Sabroux J. C. ed. Forecasting volcanic events. Amsterdam: Elsevier Sci. Publ. Co., 1983, 1: 337-386 Berner R A , et al. The carbonate - silicate geochemical cycle and its effect on atmospheric CO 2 over the past 100 million years. American Jour Science, 1983 , 283: 641-683 Canuto V. M., Levine J. S., Augustsson T. R., Imhoff C. L., Giampapa M. S. The young Sun and the atmosphere and photochemistry of the early Earth. Nature, 1983, 305: 281-286 Chester D. Volcanic gases and the effects of volcanoes on climate. Chester D. (eds.) Volcanoes and Society. London: Edward Arnold Press, 1993. 158-185 Krauskopf K. B., Bird D. K. ed. Introduction to geochemistry. (3 ed.) New York: McGraw-Hill. 1995. 0-647 MeGuire W J. Changing sea levels and erupting volcanoes: cause and effect ? Geology Today, 1992, 7:141-144 Ozima M, Podosek F A. Noble gas geochemistry. Cambridge: Cambridge University Press. 1983. 1-36 Phillips R. J., Bullock M. A., Hauck S. A. Climate and interior coupled evolution on Venus. Geophysical Research Letters, 2001, 28: 1779-1782 Sigurdsson H. Evidence for volcanic loading of the atmosphere and climatic response. Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoccol, 2000, 89: 277-289 Tabazadeh A, Turco R. Stratospheric chlorine inj ection by volcanic eruptions : HCl scavenging and implications for ozone. Science, 1993, 260: 1082-1086 White D. E., Waring G. A. Volcanic emanations, Chapter K. Data of geochemistry, 6th edition. U. S. Geological Survey Professional Paper. 1963: K1-K27 Wi gnall P B. Large igneous provinces and mass extinction. Earth - science Reviews, 2001 53: 1-33 Zielinski G A, Mayewski P A, Meeker L D, et al. A 110,000 yr record of explosive volcanism from the GISP2(Greenland) ice core. Quaternary Research, 1996, 45: 109-118 (注: 本地球科学原理系列,是根据廖永岩著,海洋出版社( 2007 年 5 月)出版的《地球科学原理》一书改编而来,转载者请署明出处,请不要用于商业用途 )
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