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美国CO2排放现状、应对气候变化的对策及启示
热度 1 mhchx 2012-11-28 16:02
摘要: 全球气候变化已经成为世界各国关注的热点问题。作为发达国家,美国想在气候变化问题上取得领导地位,发挥重要作用,促进其非常重视气候变化问题。本文在介绍美国 CO 2 排放情况基础上,分别从组建专门机构、科技计划、加强立法、采取多种手段、加强国际合作等方面,阐述了美国应对气候变化对策措施。这对我国通过加强基础研究、强调组织建设、完善法律法规、提升创新能力、注重舆论宣传及推动国际合作等方面来应对气候变化有所启示。 关键词:美国 CO 2 排放 气候变化 对策 启示 1 .引 言 随着全球气候变暖的日益加剧,减少化石能源使用,降低 CO 2 排放越来越成为全球共同关注的热点。从 1988 年政府间气候变化专门委员会( IPCC )的成立,到 1997 年《京都议定书》的通过,再到 2007 年联合国气候变化大会通过 “ 巴厘岛路线图 ” ,确立全球应对气候变化谈判关键议题的明确议程。根据《京都议定书》缔约方会议的决定, 2009 年哥本哈根会议应当就发达国家在议定书第二承诺期的进一步量化减排指标达成协议,并通过议定书附件 B 修正案的方式加以确定。但是,哥本哈根会议只是通过了不具法律约束力的《哥本哈根协议》。这说明应对气候变化问题的相关谈判还很艰苦,达成全球一致性的应对协议还有比较长的路要走。 2010 年墨西哥坎昆气候大会通过《坎昆协议》,取得积极成果。 2011 年 11 月 28 日至 12 月 11 日联合国气候变化大会在南非德班举行,经过两周的艰难谈判,在各方妥协的基础上,终于达成 “德班一揽子决定”,取得三大务实成果:①解决了二期承诺问题,避免《京都议定书》过早退出历史舞台, 35 个发达国家将从 2013 年 1 月 1 日起实施《京都议定书》二期减排;②启动绿色气候基金,发达国家将提供资金帮助发展中国家适应和减缓气候变化;③明确 2020 年以后的全球减排安排,决定成立“德班增强行动平台特设工作组”。 美国作为历史上温室气体排放贡献最大的国家,理应采取积极态度与措施,为温室气体减排做出应有的贡献。奥巴马政府积极应对气候变化,大力新能源作为应对气候变化、复苏美国经济的重要举措,尤其在发展理念、发展计划、法律政策等方面提出一系列对策。因此,系统分析美国的 CO 2 排放状况以及相关对策,有利于启发我国采取积极有效的应对气候变化措施,促进我国低碳技术与产业的发展。 2 .美国 CO 2 排放状况 美国是最发达的国家,也是 2010 年以前世界最大的 CO 2 排放国。它已走过高能耗的工业化发展阶段,正在进入低能耗的后工业化发展阶段,这一点可从 IEA 的相关统计数据得到佐证。根据 IEA 的统计数据 , 1971-1985 年美国人均 CO 2 排放有较大幅度的下降,从 1971 年的 20.66t 降到 1985 年的 19.06t ,又升至 2000 年的 20.16t ,此后逐步降至 2007 年的 19.1t (图 1 )。从降幅可以看出,减少人均 CO 2 排放量将越来越困难,这也许是美国迟迟不愿真正减排 CO 2 的重要原因之一。 图 1 1971-2007 年美国人均 CO 2 排放状况 图 2 1971-2007 年美国单位 GDP 的 CO 2 排放量 Figure1 The status of US. CO 2 emission per Figure2 The status of US. CO 2 emission/GDP capita during 1971-2007 during 1971-2007 1971-2000 年美国单位 GDP 的 CO 2 排放量明显下降,而 2001-2007 年间的降幅则较小, 1971 年单位 GDP 的 CO 2 排放量为 1.11kg , 2000 年降至 0.58 kg , 2007 年达到 0.50 kg (图 2 ), 1990 年至 2007 年单位 GDP 的 CO 2 排放量减少了 27.0 % 。这表明,处于工业化后期的美国经济,总量大但增速缓慢,因此,未来美国降低单位 GDP 的 CO 2 排放量将越来越困难,走低碳发展之路是其可持续发展的必然选择。 根据 2011 年底美国 EIA 最新发布的资料显示 :美国消耗煤炭排放的 CO 2 由 1973 年的 12.07 亿公吨( metric tons ) 逐步增至 2005 年的 21.82 亿公吨,然后逐步递减到 2009 年的 18.76 亿公吨, 2010 年又回升到 19.91 亿公吨;美国消耗石油排放的 CO 2 由 1973 年的 23.46 亿公吨逐步降至 1975 年的 22.09 亿公吨,随后逐步增至 1978 年的 25.48 亿公吨,又降至 1983 年的 19.95 亿公吨后,再逐步递增到 2005 年的 26.28 亿公吨,然后逐步递减到 2009 年的 23.20 亿公吨, 2010 年又回升到 23.49 亿公吨;美国消耗天然气排放的 CO 2 由 1973 年的 11.81 亿公吨逐步降至 1986 年的 8.66 亿公吨,随后逐步增至 2000 年的 12.41 亿公吨,又降至 2006 年的 11.57 亿公吨后,再逐步递增到 2010 年的 12.84 亿公吨(图 3 )。 图 3 1973-2010 年美国消耗不同能源的 CO 2 排放情况 Figure3 The status of US. CO 2 emission from different energy consumption during 1973-2010 EIA 资料还显示 :随着经济的发展、生活水平的提高, 1973-2010 年美国不同部门能源消耗的 CO 2 排放情况总体上呈现递增的态势,但受经济危机及相关政策的影响,变化趋势又各不相同,其中,居民能耗消费对应的 CO 2 排放先由 1973 年的 9.07 亿公吨增至 2005 年的 12.61 亿公吨,再缓慢降至 2010 年的 12.27 亿公吨;商业部门能源消耗排放的 CO 2 先由 1973 年的 6.09 亿公吨增至 2007 年的 10.79 亿公吨,再缓慢降至 2009 年的 10.08 亿公吨, 2010 年微增到 10.34 亿公吨;工业部门能源消耗排放的 CO 2 先由 1973 年的 19.02 亿公吨降至 1975 年的 16.96 亿公吨,随后递增到 1979 年的 19.31 亿公吨,再递减到 1983 年的 14.86 亿公吨,又逐步递增到 2000 年的 17.88 亿公吨,最后缓慢降至 2010 年的 14.97 亿公吨;交通部门能源消耗排放的 CO 2 先由 1973 年的 13.15 亿公吨总体上逐步递增到 2007 年的 20.40 亿公吨,再递减到 2010 年的 18.77 亿公吨;电力部门能源消耗排放的 CO 2 先由 1973 年的 12.86 亿公吨总体上逐步递增到 2007 年的 24.26 亿公吨,再递减到 2009 年的 21.59 亿公吨, 2010 年有微增到 22.70 亿公吨(图 4 )。 图 4 1973-2010 年美国各部门能源消耗的 CO 2 排放情况 Figure4 The status of US. CO 2 emission from different sectors energy consumption during 1973-2010 根据 IEA 的部门法计算, 1990-2007 年间美国的 CO 2 总排放量下降 18.6 %。 2010 年 2 月,美国提出的 2020 年的 CO 2 排放量在 2005 年的基础上减少 17 %的目标,仅相当于在 1990 年的基础上减少不到 4 %,与发展中国家对发达国家的要求相距甚远。 能否实现 2020 年比 2005 年下降 17 %的目标,出现碳排放总量拐点,将取决于美国能否通过相关法律,并切实付诸实施。 对美国而言,不足 4 %的减排目标,通过鼓励民众储蓄、轻微加税节能以及跨国购买排放额度,就能实现。 3 .美国应对气候变化的主要对策 作为世界最发达的国家与 CO 2 排放大国,美国试图寻机重拾世界气候变化国际谈判的主导权。系统分析美国针对气候变化在组织、科研、立法、政策、财政以及国际合作等方面的一系列举措,将启发我们提出更有效可行的应对策略。 3.1 改组原机构,并成立专门机构应对气候变化 奥巴马政府改组并成立专门机构,积极加强应对气候变化的管理。 ( 1 )总统科技顾问委员会 奥巴马政府着手改组总统科技顾问委员会,物理学家约翰·霍尔德伦( John Holdren )任白宫办公室科技政策主管,海洋生物学家简·卢布琴科( Jane Lubchenco )掌管国家海洋大气管理署,为政府提供有关全球变暖的研究报告;恢复总统科学技术助理之职,任命首位国家首席技术官,先后提名多位科学家形成新政府的科技团队,担任推动科技进步和创新方面要职;加强联邦机构决策的科学性,体现政治与科学研究分离,强化科学在决策议程中的作用,确保政府公共政策有坚实的科学依据。 ( 2 )应对气候变化的管理团队 组建高层次的应对气候变化的管理团队,成员由能源部长朱棣文,环境保护署署长杰克逊(女),白宫环境质量委员会主席萨特利(女),白宫能源和环境政策主席布朗内(女)组成。负责《京都议定书》谈判的陶德•斯特恩( Todd Stern )担任美国国际气候政策首席顾问、首席气候谈判代表与新一轮气候谈判的特使。这将推动美国能源改革、有效应对气候变化。 ( 3 )能源研究机构(中心) 为加快能源领域的科学突破,美国能源部科学局历时 10 年,先后召开 12 次由 1500 多名专家参与的“基础研究需求 ” 系列研讨会,提出建立能源前沿研究中心( Energy Frontier Research Center , EFRC )的建议。经过严格评审, 2009 年美国能源部决定建立 46 家 EFRC ,共有 106 家机构、近 700 名高级研究人员、 1100 名博士后、研究生、本科生和技术支撑人员参与。 ( 4 )能源气候变化理事会 在空气质量委员会下增设一个理事会,旨在协调美国所有的气候变化对策,倡导召开“全球能源论坛”,作为补充并最终融入后京都议定书框架的谈判程序,运用外交手段,使其成为重启解决气候变化问题的主要平台。 3.2 实施科技计划,鼓励可再生能源与低碳发展 美国重视气候变化方面的研究,先后实施一系列科技计划,鼓励可再生能源与低碳发展。通过收集、整理与分析美国能源及气候变化的相关文献,归纳成表 1 。 表 1 2001-2011 年美国实施的重要科技计划 Table1 the key ST programs implemented by the U.S. during 2001-2011 年份 主要计划 主要内容 2001 气候变化研究启动项目( CCRI ) 由总统提出,设立关注短期科学问题的 CCRI ,主要集中研究并减少气候变化的不确定性,设置研究的优先性,旨在填充多年来人们在气候变化理解上的鸿沟 气候变化技术启动项目( NCCTI ) 由总统提出 NCCTI ,旨在加强和协调国家在有关气候变化研究和发展方面的领导地位 气候变化技术计划( CCTP ) 2001 年提出, 2002 年建立,能源部负责,涉及到 10 个政府部门,整合联邦政府与气候有关的技术开发和推广活动,重点进行减排温室气体长期有效的清洁能源技术和碳吸收技术的研究、开发与规划并改进碳吸收技术效率 2002 美国气候变化科学计划( CCSP ) 商务部负责,基于 USGCRP 和 CCRI 启动 CCSP ,注重对气候变化的研究和投入,统一协调全球变化科学研究行动,形成以减缓气候变化技术计划和关注气候变化科学计划为主的美国全球变化工作框架,旨在开展气候科学研究,减少气候科学中的不可靠性,开发与气候相关的资源,为决策者提供支撑 2003 氢燃料计划 旨在 2001 年《美国向氢经济过渡的 2030 年远景展望报告》和 2002 年《国家氢能源路线图》基础上形成“氢经济蓝图” Future Gen 技术示范计划 在今后 10 年投入 10 亿美元,建造世界上第一座以煤为燃料,既能发电又能产氢的第一个零排放的煤基发电厂 国际热核试验堆( ITER ) 宣布重返国际热核试验堆( ITER )项目,重点研发先进的核发电技术以及利用核电大批量生产氢的核氢计划 2004 氢能技术研究、开发与示范行动计划 2004-2008 年间氢能技术研发总投入 12 亿美元, 2005 财年投入 2.28 亿美元,比 2004 年增加 43 %,重点研发氢能的生产与运输、储存、转化、基础研究、应用、教育与安全规范和标准,促进氢燃料电池汽车技术和氢基础设施技术在 2015 年前实现商业化应用 CCSP 2005 财政年度美国联邦政府的气候变化科研经费 20 亿美元 2005 CCTP 根据《能源政策法 2005 》重启 CCTP , 2006 财年联邦政府资助 CCTP 近 30 亿美元 2006 先进能源计划( AEP ) 通过开发洁净煤、核能、太阳能、风能、先进电池技术、纤维素乙醇技术及氢燃料电池等技术,减少对天然气及进口石油的依赖,依靠科技转换电力生产模式,确保能源安全 2007 CCTP 年预算投入达 30 亿美元,重点研究减少能源供给过程、终端用户和基础设施的 CO 2 排放、 CCS 、其它温室气体排放、 CO 2 排放的监测、提高基础科学对气候变化的贡献率 2007 全球地球观测系统( GEOSS ) 为支持对气候变化的测量,美国国家研究委员会支持与建立广泛的全球观测系统。 11 月美国派团参加南非开普敦召开的 GEOSS 部长会议 2008 AEP 政府拨款 27.03 亿美元,继续加大投资生物质能、太阳能、风能、核能等清洁能源技术,增幅达 30 %,为 13 亿美元;洁净煤和其他化石燃料的研发经费增 13 %,达到 5.57 亿美元 2008 CCSP 2009 财年预算总额为 20 亿美元(不包括史密森学会的预算),增加 10 %,共有 13 个机构参与,研究重点是气候变化的影响和科学对策,并准备综合评估报告 2008 CCTP 主要从战略方向、战略规划和战略分析等方面着手实施,协调与优化多部门的联邦气候变化技术研发项目和投资。作为 CCSP 配套, 2009 财年 CCTP 预算经费为 44 亿美元,比 2008 财年增加 1.14 亿美元, 2009 美国全球变化研究计划( USGCRP ) 美国国家科学技术委员会( NSTC )的全球变化研究分委员会( SGCR )协调管理,政府继续支持 USGCRP , 2009 年美国全球变化研究实际投入 26.54 亿美元 2009 美国复苏与再投资法案( ARRA ) 投入 970 亿美元与能源有关的资金,其中能源项目 460 亿美元,与能源有关的税收抵免 210 亿美元,建筑改装翻修项目等支出 300 亿美元 2009 汽车节能减排新计划 全国施行新的 汽车 及轻型卡车排放及油耗标准,促使在美销售的 汽车 ,满足平均油耗在 2016 年到达每加仑 38 英里的目标,以此增加 汽油 利用率,减少尾气污染 2010 USGCRP 2010 年奥巴马政府对 USGCRP 的投入力度有所减少,仅有 21.74 亿美元 2010 生物质作物援助计划 作为美国发展可再生能源、创造就业机会及应对气候变化政策的一部分,主要通过签订合同,给予生物质能源原料作物的农场不超过生产成本 75 % 的补助及补贴生物质能原料运到合法加工厂的成本,鼓励大面积种植非粮、非饲料作物,满足未来可再生能源生产需求 2011 USGCRP 政府加大对 USGCRP 的投入力度,比 2010 年多投入 21 %。 1989- 2011 的 22 年间,年度投资由 1.34 亿美元增至 27.13 亿美元,增加 20.24 倍 由表 1 可知,美国历届政府持续支持全球变化研究,积极应对气候变化,加快美国低碳城市的理念在全球迅速传播,并逐步得到广泛的认可。 3.3 加强能源与气候变化方面的立法 首先,比较重视能源方面的立法。 自 2O 世纪 70 年代初石油危机以来,美国先后出台《能源政策节能法案 1975 》、《能源税收法 1978 》、《清洁空气修正法案 1990 》、《能源政府法 1992 》、《能源政策法 2005 》、《先进能源计划 2006 》、《能源独立与安全法案 2007 》、《食品、环境保护和能源法 2008 》及《美国能源法 2010 》等法案,以解决能源短缺、能源环境等问题,而应对气候变化日益成为能源战略的重要组成部分。尤其是 2010 年美国出台《能源法》,特别强调从能源安全、经济转型和占领新一轮技术革命制高点的战略角度考虑,实施温室气体排放限额与排放许可交易制度,有效实现综合性的战略目标 。 其次,开始重视气候变化方面的立法。 2009 年美国众议院通过《美国清洁能源与安全法案》,规定发展可再生能源、碳捕获和封存( CCS )技术、低碳交通燃料、清洁电动汽车以及智能电网,提高建筑、电器、交通运输和工业等所有经济部门的能效,设定温室气体减排路径及机制,保护国内企业竞争力并逐渐实现低碳经济转型及农业和林业减排抵消计划等 。 2010 年美国公布由参议院提出的《气候与能源法案(草案)》。如果该法案最终获得通过,与 2009 年通过的法案合并,则表明美国应对气候变化的立法迈出历史性一步,为其应对气候变化及能源挑战,积极参与后京都议定书时代的国际气候变化谈判奠定基础,有力地促进美国低碳发展。 再次,其它与应对气候变化有关的法律法规。 2010 年美国环保署通过《清洁空气法案》,规定 2011 年 1 月起,已获得排放许可的公司,如果其他污染物每年的排放增加 75 万吨,必须获得另外一项温室气体排放许可。 2011 年 7 月起年排放超过 7.5 万吨的现有工厂及 10 万吨的新工厂须遵守该法案。 2010 年美国证券交易委员会颁布针对气候变化的条例,要求所有上市公司必须增加应对气候变化的条款,促使数据中心工程师更加重视节能环保。 总之,通过一系列能源与气候变化方面的立法,美国构建了应对气候变化的完善法律体系,确保其能源和气候变化战略的有效实施。 3.4 加大能源研发投入力度,抢占能源低碳技术的制高点 首先,能源研发投入呈现逐年增加的趋势 。从 2001 年的 34.4 亿美元递至 2008 年的 42.9 亿美元。 2009 年《美国经济复兴与再投资法案》促使美国能源研发与示范经费( RDD )投入有较大幅度的增长,达到 96.93 亿美元,但 2010 年降至 45.66 亿美元 (图 5 )。研发资金主要用于能源科学、基础设施改造、提高能源效率和新能源技术开发等方面,其中能源科学研究 16 亿美元,提高能源效率与研发可再生能源 168 亿美元,电力输送与能源安全计划 45 亿美元,先进研究计划署能源项目( ARPA-E ) 4 亿美元,保护环境清洁计划 51.27 亿美元 。 图 5 2001-2010 年美国能源技术研发与示范经费投入情况 Figure5 The status of US. inputs on energy technology RDD during 2001-2010 图 6 2001-2010 年美国各能源技术领域研发与示范经费投入情况 Figure6 The status of US. inputs on different energy technologies RDD during 2001-2010 其次,能源研发逐步形成以能源部为主导、其它相关部门相配合的完整的能源研发体系,全力推进能源技术研发 。美国以能源部为主导的能源 RDD 投入主要集中在能源效率、化石燃料、核能与可再生能源上,由 2001 年 18.09 亿美元增至 2009 年的 86.16 亿美元, 2010 年下降到 40.5 亿美元。其中美国能源效率 RDD 投入自 2001 年的 7.11 亿美元逐步降至 2006 年的 4.5 亿美元后,逐步快速增至 2009 年 21.45 亿美元, 2010 年又回落到 13.92 亿美元;化石能源的 RDD 投入 2001 年的 4.31 亿美元逐步增至 2008 年的 5.77 亿美元, 2009 年猛增到 33.91 亿美元, 2010 年回落到 4.6 亿美元;核能的 RDD 投入自 2001 年的 3.61 亿美元逐步增至 2008 年的 9.84 亿美元, 2009 年降至 8.51 亿美元, 2010 年又增至 8.88 亿美元;可再生能源的 RDD 投入呈现先降再增的趋势,自 2001 年的 3.06 亿美元逐步降至 2006 年的 2.18 亿美元, 2007 年增至 5.79 亿美元, 2009 年剧增至 22.28 亿美元, 2010 年降至 13.1 亿美元;氢能的 RDD 投入总体上比较平稳,自 2004 年的 0.92 亿美元增至 2006 年的 1.5 亿美元后,逐步降至 2010 年的 1.31 亿美元;其它储能技术的 RDD 投入自 2001 年的 1.65 亿美元递增到 2003 年的 1.93 亿美元,再递减到 2008 年的 1.23 亿美元, 2009 年递增到 9.29 亿美元, 2010 年为 2.75 亿美元。美国其它相关部门相配合的跨领域技术 RDD 投入一直都是美国能源研发资助重点,但呈现先降后增的态势, 2001 年为 14.65 亿美元,逐步降至 2005 年 10.48 亿美元, 2008 年又增至 13.26 亿美元, 2009 年大幅度降至 505 万美元, 2010 年才增至 1.1 亿美元(图 6 )。 可见,作为世界经济最发达、科技创新能力最强的国家,美国深入研究洁净煤、 CCS 、新能源及节能环保等技术,已为其引领全球气候变化问题奠定坚实基础。 3.5 采取多种措施积极应对气候变化 首先,逐渐重视采用积极务实的气候变化政策。 主要包括:大规模投资公路、桥梁等基础设施 , 改造联邦政府办公楼 , 全国各地的学校设施升级及公共建筑节能改造,推进数字智能型能源网建设;大量投资风能、新型沙漠太阳能阵列、核能、混合动力汽车、动力电池及新能源设备;支持建立能源企业污染物排放权强制性的 “ 总量管制与排放交易 ” 制度,力争在 2050 年之前实现 CO 2 减排 80 %的目标;设立专门面向发展中国家出口的气候友好的技术转移计划等;签署燃油使用效率和汽车尾气 CO 2 含量标准两份总统行政命令 。近年来美国呼吁各国围绕气候变化与能源广泛参与全球气候合作,显示美国欲重新在新能源与环保领域引领世界。 其次,重视综合利用信息、海洋、航天等多种技术手段积极应对气候变化 。主要包括:①利用由地面、塔台、飞机、卫星和海洋观测系统组成的环球碳循环监测网络体系,几十年来持续的测量与监察全球温室气体,提供世界气象组织温室气体数据中心 70 %的大气监测数据 。②利用美国国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室研制的碳排放量追踪工具,测量 C0 2 浓度、风速以及其他大气观测数据,形成温室气体气流的“缩影”,同时通过观察 C0 2 在大气中的模式,推测区域 C0 2 的排放和排除,帮助科学家监测碳源和碳汇 。③利用美国第四代静止卫星(戈斯 -N 、 O 、戈斯 -P ),组成进一步监视地球气候系统,提供天气监测、预报和预警的数据,协助国内气象学家和气候科学家开展研究;探测海洋和陆地的温度,为气象部门准确预报飓风等恶劣天气、太空天气预报及搜索和救援提供数据支持,为应对气候变化提供第一手资料 。 2010 年美国宇航局再次发射“嗅碳”卫星,监测城市、发电站等地产生的 CO 2 ,推进各国合作应对气候变化的太空探测铺平道路 。④美国国际开发署与国家航空航天局合作研究,通过综合卫星观察、预测模型和来自中美洲和非洲的其他地理信息,监测和预报生态变化,辅助制订应对自然灾害的对策和措施,共同支持一系列帮助发展中国家应对气候变化的计划,运用新的气候制图工具,通过简单的图面,使用户得到气象历史数据和气候变化预测 。 再次,通过财政、信贷、基金、碳关税等多种方式为应对气候变化募集资金。 美国建立联邦资金支持的全国清洁能源的贷款机构,向普通投资者的可再生能源项目投放低利率贷款或进行贷款担保;对乡村的清洁能源产业有一定的信贷支持;建立基金会来为房屋业主改进能源使用效率提供资金;创建清洁技术风险资本基金,未来五年每年投入 100 亿美元,确保有前途的替代能源和可再生能源技术能够走出实验室,实现商业化;节能公益基金作为激励手段,构建、维护节能市场机制,调动参与方自发从事节能活动,从根源上逐步推动和解决节能问题 。美国《限量及交易法案》和《清洁能源与安全法案》均授权政府对来自不实施碳减排限额国家的进口产品征收“碳关税”,参议院也通过 “碳关税”立法,旨在除构筑贸易壁垒、增加气候变化谈判筹码、维护美元主导的国际货币体系、确保能源安全外,更重要的是借“碳关税”间接地为国内能源密集型产业或企业提供 “低碳补贴”,构建美国绿色产业体系,确立美国的世界低碳经济领袖地位 。 第四, 运用 宣传与教育等 多种手段 鼓励大众参与低碳经济, 引导人们向低碳生活方式转变。 前副总统 戈尔作为坚定的环保主义者,在白宫任职期间积极推动克林顿签署《京都议定书》,离职后仍周游列国宣传环保观念,投资并参与拍摄纪录片《难以忽视的真相》,亲自以普通公民身份向人们展示全球变暖带来的冰川将融化、洪水泛滥、家园遭遇毁灭性破坏等危害。 美国明尼苏达州圣保罗市通过绿色超市鼓励大众践行低碳生活 : 超市的大多数建筑材料是工业废品和废料的再利用;建筑结构采用太阳能建筑一体化技术,超市四周和顶部装有 44 个朝向太阳的小型太阳能聚光板“天窗”,可随时改变其朝向,有效跟踪太阳的行踪,更高效地吸收太阳光,满足超市日常能量需求;超市照明及冷藏冰箱全都用节能的 LED 灯,每年为超市节省 45 %的电能;所有商品施行 “轻包装”,或者干脆不包装,许多商品只贴保质标签,不仅省下大量包装材料,还使顾客少带外包装废品回家,避免二次污染,减少碳排放;不少商品还注明“碳足迹”,由顾客决定购买低碳商品;绿色超市并不提倡顾客大量购物,反而鼓励其适量购物、理性消费。 3.6 积极采用多种形式的国际合作,共同应对气候变化 美国在应对气候变化、可持续发展、节能和环保等领域开展形式多样的国际合作。 首先,主持、倡导或参与各种应对气候变化的计划与国际会议,促进国际合作。 2003 年以来,美国先后倡导与发起国际氢能经济合作组织( IPHE )、碳收集领导人论坛( CSLF )及部长级会议、甲烷市场化伙伴计划部长级会议、第四代核能国际论坛、国际热核实验反应堆计划( ITER )、全球核能伙伴计划( GNEP )、全球生物能源伙伴计划( GBEP )、全球可再生能源大会、全球能源论坛等计划与会议 , 旨在发挥美国在未来全球性问题上的领导作用,促进其应对气候变化能力的提升 ; 2010 年美国宣布在与南美能源及气候伙伴计划的基础上发起新的合作计划,帮助南美地区发展清洁能源、加强能源合作 。可见,美国的一系列举措,旨在强化以其国家利益为目标,以能源和环境为主题,以科技为后盾,加强应对气候变化的国际合作。 其次,签署政府间合作协议,已与许多国家就能源与回收技术、气候变化技术与政策等问题加强国际合作。 主要包括:一是加强与发达国家的气候变化国际合作。 2009 年美国与加拿大共同启动美加清洁能源对话机制,以向低碳经济转型为主题联合启动《美加清洁能源对话行动计划》; 2010 年双方又联合宣布 “清洁能源对话”框架下的合作协议,促进美国能源部橡树岭国家实验室( ORNL )与加拿大能源技术中心材料技术实验室( CANMET-MTL )合作,重点开展清洁能源的研发 。二是与发展中国家加强气候变化的国际合作。 2010 年美国与巴西在巴西利亚签署应对气候变化协议,承诺在全球气候变化问题上加强合作,旨在加强和协调各方力量,实现低碳可持续性经济增长,有效应对气候变化; 2010 年美国与印度达成为期 10 年,包括页岩气和清洁能源的研发合作协定,将在印度设立清洁能源研发中心,未来 5 年与民营企业每年共同提供 1000 万美元资金,重点发展太阳能、第二代生物燃料与建筑物能效 。 再次,通过多边清洁能源合作关系,提升自身应对气候变化的能力。 为充分利用气候变化的全球性资源和技术,美国积极参与其他国家大规模的合作计划与技术研究,合理调节资源,参与大尺度和复杂性的研究活动,共享成果,共担风险,促进美国利用别国气候变化先进技术研发,发展高级风涡轮设计、核裂变能源研究等技术,加快先进气候变化技术的开发、转移和应用 。同时,美国引领全球地球观测系统的研究,创建有效的多边机制,加速向发展中国家传播清洁技术、提供技术援助和培训。 4 .美国应对气候变化做法对我国的启示 通过上述对美国应对气候变化相关对策的系统分析,可以得到以下几点启示。 首先,认真、扎实、系统的研究与开发是应对能源危机及气候变化的基石。 美国的经验表明,系统、深入的基础研究、技术开发与示范至关重要,不进行这些研究,就不可能提出符合本国国情的理论与对策。我国应加强应对气候变化的相关基础研究、技术开发与示范等研发投入,建立完善的科技支撑体系,找出符合我国国情的对策与解决方案。事实上,我国政府高度重视并积极应对全球气候变化。 2007 年成立由总理任组长的“国家应对气候变化领导小组”,并发布《中国应对气候变化国家方案》,这是全球发展中国家第一个应对气候变化的国家级方案。 2009 年 9 月 22 日,胡锦涛主席在联合国气候变化峰会开幕式的讲话中强调,中国高度重视和积极推动以人为本、全面协调可持续的科学发展,并全人类共同面临的气候变化问题提出了 4 点新思维:①履行各自责任;②实现互利共赢;③促进共同发展;④确保资金技术。这是我国领导人首次就气候变化问题表态,显示了中国是一个负责任的国家。 2011 年 11 月 28 日 -12 月 9 日在南非德班举行的全球气候大会上,中国积极主动,提出在满足必须有《京都议定书》和第二承诺期,发达国家要兑现 300 亿美元“快速启动资金”和 2020 年前每年 1000 亿美元的长期资金的承诺,落实在适应、技术转让、透明度、能力建设等方面共识,建立相应的机制,并且在 2015 年之前完成科学评估等五个条件前提下,在 对 2020 年前各国已定的承诺进行科学评估的基础上, 中国可以参加 2020 年后具有法律约束力气候变化框架协议谈判 。 因此,相关科研机构应以此为契机,围绕低碳城市、低碳社会、低碳技术、低碳经济、低碳发展、碳预算、碳市场、碳贸易、碳关税等主题,从理念、理论与实践上进行系统深入的分析与研究,从我国实际出发,研究制订《关于我国低碳发展的指导意见》,开展与拓展全国低碳发展试点示范城市,为我国在应对气候变化问题上发挥领导作用提供坚实的理论基础与可行的应对策略。 其次,完善的组织机构是应对能源危机及气候变化的基本保障。 美国组建气候变化与能源部等专门的管理机构,非常注重从国家宏观管理体制进行顶层设计,从微观管理机制上进行制度设计,通过宏观与微观二者的有机结合与良性互动,构建完善的制度框架体系,积极应对能源战略转型与气候变化。美国的做法告诉我们:在应对能源危机、能源结构转型及气候变化问题上我国要重视整体设计,将能源发展战略、应对气候变化纳入到国民经济、社会与科技发展“十二五”规划之中,实施低碳经济的全国战略和综合规划,把控制温室气体排放目标作为各级政府制定中长期发展战略和未来规划的重要依据,落实到地方和行业发展规划中;从主管部门、执行主体、监管部门、管理体制与运行机制等方面入手,考虑组建应对气候变化的管理机构,建立与完善有关的管理制度、管理措施和管理办法,形成管理科学、运行顺畅、和谐有序、低碳持续发展的体制机制。例如,试行碳排放强度考核制度、完善控制温室气体排放的体制机制、探索在特定区域或行业内建立碳市场开展碳排放交易等,利用新的管理体制与机制来引导低碳能源技术、环境友好型技术及其产业的绿色、低碳、可持续发展。 再次,重视能源与气候变化方面的法律法规以及政策体系的建设,营造良好的绿色、低碳、可持续发展的环境。 美国历来重视建设和完善能源与气候变化方面的法律法规、政策体系,为低碳发展营造很好的法制环境。我国应借鉴美国的经验,在 2003 年的《清洁生产促进法》、 2006 年的《可再生能源法》、 2008 年的《循环经济促进法》和 2010 年 4 月 1 日施行的《可再生能源法(修正案)》基础上,积极着手制定应对气候变化的碳税、碳关税等专门法律法规,为应对气候变化、发展低碳经济奠定坚实的法律基础。气候变化不仅是环境问题、经济问题和社会问题,还是政治问题,但归根结底是综合性的可持续发展问题。因此,需要在贯彻落实 2011 年中央经济工作会议精神,着力扩大国内需求、着力加强自主创新和节能减排、着力深化改革开放、着力保障和改善民生,保持经济平稳较快发展和物价总水平基本稳定,保持社会和谐稳定、经济社会持续发展的决策部署基础上,把气候变化与产业结构优化升级、战略性新兴产业培育与发展及可持续发展结合起来,研究制定促进绿色经济和低碳经济发展的总体规划、科技专项计划、财政专项资金、低碳发展引导基金、税收优惠、绿色信贷等方面的政策和措施,加大绿色投资,促进绿色增长,提高应对气候变化政策和措施的实施保障能力,创造以低碳排放为特征的新的经济增长点,切实促进可再生能源、循环经济、低碳经济、绿色经济的可持续发展。 第四,采用多种形式与手段,增强主动应对气候变化相关问题的能力。 为了培养与提升持续的创新能力,美国在应对气候变化问题上非常重视应对气候变化谈判策略及相关创新体系的构建,这种做法值得借鉴。我国应及早提出应对全球气候变化的国家方案,在节能减排体制机制、法制环境、技术标准、技术储备和应用等方面加强部署,制定相应对策,提高应对气候变化的能力,防止我国在重大的国际经济技术转型中失去话语权,尽量减少气候变化问题对我国经济发展产生的负面影响,制定我国应对气候变化谈判策略;通过国家自然科学基金、 863 计划、 973 计划、科技支撑计划、重大专项计划、国家软科学基金等多种形式,加大应对气候变化的财政投入与税收优惠力度,积极推进低碳技术的基础研究和共性关键技术研究;利用国家税收优惠、加速折旧、设立企业创新专项引导基金等方式,引导企业增加对新能源与节能减排等低碳技术的研发投入与产业化技术的开发、示范、推广应用;鼓励银行等金融机构通过建立研发促进基金、创新信贷基金与技术推广基金等业务,建立与完善金融机构对低碳技术的投资方式;通过政府、企业、研究型大学与科研机构以及金融机构与科技中介机构的积极参与和相互协作,建立全方位、分层次、多渠道的“政 - 产 - 学 - 研 - 融 - 用”紧密结合的低碳技术研发、示范及推广的运行机制与模式,以促进低碳技术多出成果,并早日实现产业化。 第五,重视广泛宣传与教育,引导社会广泛参与应对气候变化。 从克林顿、戈尔到奥巴马,美国领导人非常注重气候变化的宣传;从杜克能源与中国新奥集团加强合作探索新能源技术和减少温室气体排放等领域,共同应对气候变化,到 220 个美国企业日益重视气候变化问题 ;从电视、网络等媒体到普通居民,可以说美国从政府、企业、媒体、居民等社会各界注重舆论宣传、更新理念,让决策者和公众了解低碳经济,切实减少碳足迹,逐步以实际行动参与应对气候变化,建设低碳经济与低碳社会,践行低碳生活。这些做法值得我们借鉴。一是可通过电视、报纸、互联网等不同的新闻媒体,介绍我国碳足迹流量大存量小、全国总量大而人均量小的基本国情,大力宣传我国应对气候变化的方针、政策、法律法规、典型案例,在企业开展低碳产业、低碳工厂,在学校开展低碳校园与低碳生活,在小区开展低碳超市、低碳社区等活动,让更多的企业、学校与个人积极参与进来,倡导 不用洗衣机甩干衣服、多住低碳建筑、 多乘低碳绿色公交和地铁、多用绿色环保袋与绿色节能设备、 少喝瓶装水和饮料等“低碳生活”。二是可凭借世博会、低碳科技成果博览会与论坛等平台,向国人与世界展示我们在风能、太阳能、生物质能、地热能等新能源产业, LED 照明 、新能源汽车、节能减排工业等方面低碳发展的最新进展。这样,既可彰显我国发展低碳经济与绿色经济的信心、勇气与行动,又可塑造我国可持续低碳发展的新形象,为我国未来 低碳社会争取更多、更好的发展机遇与空间。 最后,注重通过加强与不同国家或组织的国际合作来共同应对气候变化,争当应对气候变化的领导者。 从克林顿重视气候变化,签署《京都议定书》,到小布什的消极应对,再到奥巴马大力发展新能源,积极应对气候变化,尽管其间政见不同,但美国政府还是一直以其既定的战略规划为依据,以美国的国家核心利益为重点,比较重视应对气候变化,并通过国际科技合作推动低碳经济、促进低碳社会的发展。我国应本着“主动参与、合作创新、互利共赢、务求实效”的原则,积极参与并推动应对气候变化的国际合作。我国领导人充分利用联合国会议、 G20 峰会、 G8+5 峰会、 G8 同发展中国家领导人对话会议、亚太经合组织会议、东亚峰会、博鳌亚洲论坛等场合,阐述中国政府对应对气候变化国际合作的立场、观点以及合作规划,大力推动应对气候变化的全球行动;积极参与碳收集领导人论坛、甲烷市场化伙伴计划、亚太清洁发展和气候伙伴计划等应对气候变化的国际计划; 广泛与欧盟、日本、美国、澳大利亚、印度、巴西、南非等国家和地区建立气候变化对话与合作机制, 争取在全球应对气候变化的制度设计、技术研发、专利布局、标准制定等问题上有更多的发言权,为我国经济社会的绿色、低碳、可持续发展营造良好的国际环境; 将减缓与适应气候变化的体制、机制、技术、人才与资金等作为双方或多边合作的重要内容;并着重围绕气候变化的科学问题、减缓和适应、应对政策与措施等内容与外国政府、国际组织、国外研究机构开展应对气候变化领域的合作研究,推动太阳能、风能、核能、地热能、海洋能等低碳能源技术的研发和示范等,提升中国低碳发展、应对气候变化与适应气候变化的能力。 参考文献 IEA. CO2 EMISSIONS FROM FUEL COMBUSTION ( 2009 Edition ) .Paris: IEA Publications,2009.12 EIA. U.S. Energy Information Administration December 2011 Monthly Energy Review . Release Date: December 23, 2011, http://www.eia.gov/totalenergy/data/ monthly/archive/ 00351112.pdf 科技部 . 国际科学技术发展报告 2004-2010 . 北京:科学出版社, 2004.5-2010.3 科技部 . 国际科学技术发展报告 2011 . 北京:科学技术文献出版社, 2011.2 申丹娜 . 美国实施全球变化研究计划协作机制及其启示 . 气象软科学 ,2011(3) : 100-107 高翔,牛晨 . 美国气候变化立法进展及启示 . 美国研究 ,2010(3):39-51 IEA. Energy Technology RD Statistics .2011, http://stats.oecd.org/BrandedView . aspx?oecd_bv_id=enetech-data-endoi=data-00488-en Harkin. Conference Report to Accompany H.R. 1 - The American Recovery and Reinvestment Act of 2009 : Joint Explanatory Statement - Division A . http://www.house.gov/billtext/ hr1_cr_jes.pdf 李增新 . 奥巴马能源新政掀面纱 .2009-01-27 , http://www.caijing.com.cn/2009-01-27/ 110051460.html 孙楠,刘倩倩 . 我们共同的目标 : 应对气候变化 . 山西能源与节能 ,2010(2):83-86 士元 . 洞察风云变幻 探究地球气象——美国发射最后一颗第四代静止气象卫星 . 天文爱好者, 2010 ( 4 ) :82-85 Anon. 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全球气候变暖——来自CO2的数据
热度 1 水颂 2012-11-7 19:34
我们所迎接的这个新世纪是一个需要我们面对环境、人口、以及城市化不断发展的压力的世纪,此外也是一个气候变暖的世纪。我们全球气候变化将是我们关注、谈论、研究以及生活的一部分,这些确有数据来佐证。 在我们准备预测未来这个星球气候的状况时,让我们还是先看看当然地球的气候吧。这张图表显示最近碳排放、大气中二氧化碳的聚集、全球平均气温的变化。 图1 近200年全球的碳排放 图 2 从1750年至2000年二氧化碳的聚集 图3 近150年全球的平均气温 这张图表展示2001年全球海洋表面平均温度(sea surface temperatures, SST)。注意温度如何从零摄氏度的极地地区到30摄氏度的热带地区如何变化。 图4 全球海洋表面温度 这张图片显示最近地球表面温度,图片显示中的温度为1961年至1990年的平均温度。 图5 1961-1990年地球表面温度 这张图片显示了最近地球表面温度的变化。由1995-2004年的这10年的平均气温同1940-1980年的40年的平均气温进行比较。显示了地球表面平均气温已经有0.42摄氏度的升高,其实看图片上实际情况远不止是这样,两极地区增幅最大,差不多约有2摄氏度的升高,这对极地冰川和生物极为不利,其次是温带地区,增幅也比较大,温度的上升更进一步增加这一地区的沼泽湿地中碳排放,同样会加重气候变暖。当然全球地区也有气温有所降低的地方。但是区域较小。 图6 全球表面温度的异动
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全球变暖的一个佐证——一篇新的文章
热度 1 shaopu 2012-9-20 01:08
记得上几周我在温景嵩老师的博文“退休之乐(5):亮出了批判IPCC错误论断的旗帜”评论里面支持全球变暖,温老师举了北大钱维宏教授得到的一个例子,认为“在年际和年代际的气温实际变化和人类活动排放出的二氧化碳的实际变化呈现出一种反相关的关系”,后来我去查看cctv2“面对面”对钱教授的采访,好像是举得1970年到2000年的温度数据(具体忘了,差不多这么多)。我现在说的这篇文章,恰好可以部分解释这个反例。 这篇我们组的题为“ The Hindcast Skill of the CMIP Ensembles for the Surface Air Temperature Trend ”( http://www.agu.org/pubs/crossref/2012/2012JD017765.shtml )的文章刚刚发表在JGR-Atmospheres上,论文的第一作者Koichi(和我合作了两篇文章,还未发表)分析了大概50个IPCC的实验结果,从不同时间(10年~100年)和空间(10°到半球尺度)尺度分析了模式对过去温度趋势的模拟能力,结果证明在洲际以上地理尺度和30年以上的时间尺度上模式表现出了很好的模拟能力,但在地区尺度和时间小于30年的范围内,模式的结果不是很可靠(相关报道见 http://uanews.org/story/ua-climate-scientists-put-predictions-test )。 回到最开始的争论,钱老师的结果是正确的,前提是在一定的时空尺度下。现在IPCC的实验大概都是30年到100年(或者300年)尺度,虽然CO 2 导致的增温的强度不可能十分精确,但是模式告诉我们地球在未来100年在CO 2 增长的情况下的确会变暖,即使某些地区某个时间段(小于30年)会呈现出降温的趋势。
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专欺弱者的蚊子
热度 41 fs007 2012-7-2 13:15
专欺弱者的蚊子
【感谢科学网精选此文。有读者误解本文喻意,特随后撰文解释,请阅览《 蚊子的科普 》】 寻正 我爱钓鱼,因此,偶尔回转摸到身上一个包块,就知道又被蚊子叮了一口。我不是吸引蚊子的人,深知蚊子见缝就钻、欺弱避强的个性,因此,钓鱼之旅都长袖长裤遮得实在,暴露的皮肤还施以驱蚊剂,如果仍然有不知趣的家伙凑将上来,我叭地一巴掌,揍它个稀巴烂,蚊子,一般是不惹我的。 如果你体态臃肿,行动不便,感觉迟钝,蚊子上了你身饱饮一顿没有风险,那么,你就不幸地成了蚊子吸血的首要目标。基于进化论,我们知道,那些不能区分宿主的危险程度的蚊子死亡的几率大于懂得区分的,因此,蚊子进化出了一系列的器官帮助它们判断潜在大餐的危险性,包括眼睛、味觉、以及触觉。这是蚊子在人群中专找弱者欺负的理论基础。 1 为什么在同一地方野炊,有的人很快就包块偏身,而旁边的人却安然无痒呢?上面的理论就告诉我们,咬得全身是包的多半四体不勤、手脚不灵,而安全无痒的人则被蚊子贴上了危险的标记,免得吸上一口血,于人所损无几,自己却把小命丢了。定期进行体育锻炼、增强体质,还有防蚊子的好处。 如果你属于弱者,那么蚊子是如何找到你的呢? 蚊子有眼睛,但它的神经系统太简单,使得它处理视觉信息的能力极为有限,因此,它的视力就只局限于判断形状或者颜色深浅,基于其一贯偷袭的品性,我们知道它喜欢色深而暗的人。穿明亮的衣服有助于防蚊。 蚊子找人的首要依据来源于它对气味的探测。恒温动物的一大代价就是高代谢率,我们的能量产生差不多都靠氧化作用而来,因此,会产生大量的二氧化碳(CO 2 ),蚊子就顺着我们呼出的CO 2 寻找下手的目标。除了CO 2 外,还有辛烯醇等其它代谢产物联合成为蚊子的GPS(定位系统)。从这个角度来说,个子大的人,肥胖的人,更易吸引蚊子,他们的代谢产物相应比其他人更多,这是为什么大人小孩在一起时,蚊子更喜欢大人的原因。蚊子还根据热辐射来判断晚餐的预备情况,因此,个大肥胖者再次成为优先目标。 蚊子还很懂科学,起码装着懂吧。如果你设计一个机器人,给它装入人工智能,仿生蚊子估计是事半功倍。水份也是我们存在的一个标志,蚊子还能根据湿度差寻找叮咬对象。 在2005年,英国传出龙根(JG Logan)等人发现了不招蚊子的人实际上自带驱蚊剂,多达11种,这个消息也飘洋过海,传到中国,可惜,当时他们没有发表文章,大家对神秘的自带驱蚊剂不得而知。如果你熟悉龙根等人的研究发现,就不免发出会心一笑,此前,他们发现了在牛当中有驱蚊牛,一群牛中有一头驱蚊牛,大家都不免清静爽快。如果又发现了驱蚊人,以后的婚姻市场中岂不可以开展自带驱蚊剂的测量?娶一个驱蚊老婆,嫁一个驱蚊老公,那是多么爽的事啊! 龙根等人的文章要等到2010年才发表 2 ,其中只透露了五种驱蚊剂,估计是进一步筛选出来的。这五种驱蚊剂分别是辛醛(Octanal),壬醛(Nonanal),癸醛(Decanal),(6)甲基(5)庚烯(2)酮(6-methyl-5-hepten-2-one) 与香叶丙基酮(Geranylacetone)。后二者也就是某科普作者译不出来而含混称之为“两种酮类”的物质。 甲基庚烯酮与香叶丙基酮1:1混合针对冈比亚按蚊的驱蚊效果超过待乙妥(DEET)这种最常见的驱蚊剂。但针对致倦库蚊与埃及伊蚊效果则差不少。这些人体天然的驱蚊剂都需要在10%的浓度才达到最佳驱蚊效果,而甲基庚烯酮与香叶丙基酮混合液有效浓度可以低至0.1%。相对于待乙妥,这些天然驱蚊剂持续时间都短得多,不论单用,还是合用。 如果你熟悉相关文献,你会发现龙根等人的发现并不出奇,这些物质早就被发现被某些鸟儿利用作为驱蚊剂相互抹身。龙根等人的研究实际上否定了驱蚊人的存在,这些物质在汗液中含量远不足以达到有驱蚊效果。相反,对大多数人与鸟来说,这些物质正是蚊子用来定位人兽及其叮咬部位的,其中尤其是壬醛,对引起乙型脑炎或者西尼罗河脑炎的致倦库蚊来说,闻到了就象美食家看到了满汉全席,因为那是它的天然宿主释放的主要化学信号。壬醛跟CO 2 一起具有协同作用,吸引蚊子叮咬 3 。 为什么同一种物质既吸引蚊子,又能够驱赶蚊子?美国范德堡大学的科学家正在测试一种新的驱蚊剂,可以最大限度地激活蚊子的嗅觉感受器,就象强光高音人都受不了一样,当蚊子的嗅觉感受器受到最大激动,它也受不了。这就可以解释同一样物质,在不同浓度下起不同的作用。蚊子对化学信号可能并非单一的喜欢或者厌恶,而是各种信号协同作用,超出人体所能发出的浓度,正可能给蚊子一个信号,此地无人,所以它就会走开。 蚊子对化学信号的反应还存在种族差异,比如人体释放的乳酸,对大多数蚊子来说,这是一种驱逐信号,但对传播黄热病的埃及伊蚊来说,就是一剂强烈的春药,闻到了,它就一个劲儿地追求你。 人散发不同的味道,有不同的物理化学特征,这是蚊子能视人而噬的基础。人在一生中会改变自己的味道 4 ,从热带到寒带地区,对气候的适应,或者生活方式中多汗(比如经常运动)变为少汗(不运动),都会导致汗液构成的改变,从而改变一个人对蚊子的吸引程度。人可以因为饮食的变化改变味道,比如喝酒,就会让蚊子对你产生极大的兴趣,尽管是什么化学信号灯介导还有待研究。蚊子对醉汗感兴趣并不是因为它也想过喝酒的瘾,而是如前所述,你醉得左眼盯右眼,它在你屁股上吸血,你一巴掌掴到大腿上,它安全着呢。 找不着驱蚊剂型丈夫或者老婆,那就要反其道而行之,找喂蚊子型的,立刻有了现实基础,起码跟他(她)在一起面对蚊虫进攻时是安全的。中国女性几乎本能选择块头大、个子高的人,这是明智的。此外,要选择O型血,起码科学家在实验研究中证实了O型血针对亚洲虎蚊这种巨型轰炸机具有极大吸引力 5 。既然血型这种遗传因素起作用,那么可能还有其它基因型让蚊子觉得更好欺负,因此,可以从生活中进一步观察,看意中人是否具有把蚊子从你身边吸引开的品质。 图一、自然界的幻影轰炸机(源: http://why-mosquitoes-attracted-people.blogspot.com/ ) 雌蚊子吸血对某些品种来说是其产卵的必要条件,而另外的虽不构成必要条件,也是充分条件,吸了血就能让它产卵多而且质量好,因此,不管你多么不吸引蚊子,它逮了机会总是会叮上你一口的,即使冒生命危险也在所不惜。对于怀上小孩的女性来说,体重大增,代谢升高,代谢产物也释放得多,受胎儿影响,腹部还温度特高,对蚊子就自然而然地产生了吸引力。丈夫依靠不了时,还得寻找更多的手段驱赶蚊虫。 在自家的花园里种植一些驱赶蚊虫的植物,比如猫草,香茅草,丁香,雪松,桉树,大蒜,薰衣草,香蜂草,金盏花,薄荷,迷迭香等等,据说有一定效果。在园子里放鸟食,许多鸟儿是把蚊子当美味的。附近有水塘,那么水塘里一定要有鱼,鱼儿在幼虫阶段就对蚊子有极大威胁,免得它们成熟后找你的麻烦。 蚊子是人类最阴险的敌人,被它叮一口的确无所谓,失血可以忽略不计,然而,蚊子的口水却是危险至极,能传播大量的疾病,是人类的最大杀手,迟至今天,蚊子每年引起超过7亿人发病,数百万人死亡。蚊子要从人身上吸走血是不容易的,它得防止人体的正常反应,在我们的血管被损伤时,血管会收缩,血小板会凝结,血液会结块堵住破口,所以蚊子的口水起码要包含一种促使我们血管扩张的物质,一种防止血小板凝结的物质,以及一种抗凝物质。 蚊子口水本身可能会引起炎症反应,但是,它引起的过敏反应才是许多人叫苦的根源。蚊子唾液中的蛋白会引起免疫反应,产生IgE与IgG抗体,后者起保护作用,但IgE却引起I型过敏反应。人体产生抗体需要时间,所以如果你从来没有被蚊子叮过,就不会发生反应,但这就象免费的午餐一样,后面你得付高价,最初的叮咬你无斑不肿,但蚊子口水让你致敏了,产生了IgE抗体。一旦有了起反应的IgE抗体,你就可能发生蚊子叮咬超敏反应。 蚊子叮咬的超敏反应包括两个阶段,在15分钟内,被叮咬部位发生红斑(Wheal),可起疱,不过,它会在1-2小时消失,由于它不痒,往往还不为受害者知道。在叮咬后一天至一天半,局部再起痒块(Pruritus Paapule),奇痒,而且越抓越痒。第二个阶段象IV型超敏反应,不过,又跟前面的I型超敏反应联系在一起,针对I型超敏反应进行抗组胺治疗对此阶段也有效。痒了千万莫抓,抓破了皮造成继发感染,严重的有报道发生大面积坏死的案例。 针对蚊子的超敏反应会逐渐减弱,被多咬一段时间,就会脱敏,IgE量减少或者消失。但是,相反的机制也存在,很长时间没被叮咬,就又敏感起来了。所以,通常在夏节蚊子出现之初大家反应最厉害,到了秋天,大家就肿得不是那么厉害了,痒得不是那么厉害了 6 。 我是偶尔被蚊子偷叮一嘴,所以反应就厉害。这大概是积极防范拍击蚊子的唯一坏处。可见鱼跟熊掌还是不能兼得的。 【感谢科学网精选此文。有读者误解本文喻意,特随后撰文解释,请阅览《 蚊子的科普 》】 注: 1 Kelly D.W. Why are some people bitten more than others? Trends in Parasitology 2001, 17(12): 578 2 Logan, J.G. et al, Arm-in-cage testing of natural human-derived mosquito repellents. Malaria J 2010, 9:239 3 Syed, Z. and Leal W.S., Acute olfactory response of Culex mosquitoes to a human- and bird-derived attractant, PNAS 2009; 106(44): 18803-8 4 Gallagher, M.G. et al. Analyses of volative organic compounds from human skin. BJD 2008; 159: 780-91 5 Shirai Y, et al., Landing preference of Aedes albopictus (Diptera: Culicidae) on human skin among ABO blood groups, secretors or nonsecretors, and ABH antigens.J Med Entomol. 2004 Jul;41(4):796-9. 6 Reunala T, Brummer-Korvenkontio H, Palosuo T. Are we really allergic to mosquito bites? Ann Med 1994; 26: 301–306.
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气候变化“怀疑派”一方一条谬误的举证
Amsel 2012-5-14 10:04
  气候变化“怀疑派”一方处于审计者(Audit)的位置,所以气候争论中呈现的大量谬误是在“全球变暖”一方。不过,怀疑派一方也时常出现一些错误的举证。一个例子就是2007年德国业余研究人员Ernst-Georg Beck在Energy and Environment上面发表的文章,此文总结了近代化学诞生以来化学工作者对大气CO 2 的测量( http://www.friendsofscience.org/assets/files/documents/CO2%20Gas%20Analysis-Ernst-Georg%20Beck.pdf )。   在介绍Beck这篇文章之前,先提醒一下,工业革命以来由于人类排放导致了大气CO 2 浓度的增加,这是“全球变暖”争论中最不值得争议问题之一( http://blog.sciencenet.cn/blog-70036-538325.html )。这个结论立足于对CO 2 浓度的观测:最近几十年的连续观测采用的是红外光谱法,而对更早时期的浓度的测量,是来自冰川冰芯中的空气包裹体。其结果是,最近一万年来大气CO 2 浓度没有大的起伏,直到工业革命之后出现剧烈增加。   而Beck整理得到的数值,却存在大量的波动。需要指出的是,测试方法的误差不足以解释1850年以后的那些剧烈波动。尤其是1940年左右,不可能那么多作者的、大量系统测量 会普遍存在那样大的误差。 (上图来自Beck文章图13,对比了文献实测的大气CO 2 浓度以及南极冰芯记录的大气CO 2 浓度) (上图来自气候变化怀疑派的博客,对比了化学测量的CO 2 浓度、夏威夷Mauna Loa山光谱法测量的CO 2 浓度以及南极冰川记录的CO 2 浓度。)   那么原因何在?很简单,这些化学测量所针对的是低空大气(2米左右的实验高度),而低空大气的CO 2 浓度强烈受到土壤和植被的干扰,不反映大气CO 2 浓度的背景值(大气研究者的comment文章见此: http://cio.eldoc.ub.rug.nl/FILES/root/2007/EnergyEnvironMeijer/2007EnergyEnvironMeijer.pdf )。不过最近一些怀疑派博客还在拿Beck这篇文章作为攻击材料。   气候变化怀疑派的自由研究者中,有Stephen McIntyre这样成功的例子( http://blog.sciencenet.cn/blog-70036-538753.html ),也有Beck这样失败的例子。不过 McIntyre本身就是统计学工作者,而且他的研究是纯粹针对统计方法,并且过后得到了美国统计学会的背书。
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《稻田生态系统CH4和N2O排放》蔡祖聪、徐华等
ustcpress 2012-3-11 17:59
《稻田生态系统CH4和N2O排放》蔡祖聪、徐华等
丛书名:当代科学技术基础理论与前沿问题研究丛书——中国科学技术大学校友文库 (“十一五”国家重点图书出版规划项目) 出版日期:2009年2月 出版社:中国科学技术大学出版社 正文页码:392页(16开) 字数:439千 定价:68.00元 编辑邮箱: edit@ustc.edu.cn (欢迎来索要目录、样章的PDF) 当当网购书链接: http://product.dangdang.com/product.aspx?product_id=20669477 【 内容简介 】 水稻是世界上最重要的粮食作物之一。由于水稻在特定的生长阶段需要淹水,水稻生产也成为大气温室气体 CH4 的重要来源之一,同时还排放另一个重要的大气温室气体 —N2O 。本书结合国内外最新研究进展,总结了中国科学院南京土壤研究所过去 16 年稻田生态系统 CH4 和 N2O 排放的研究成果。全书共分 8 章,分别介绍了全球变化的最新研究进展,稻田土壤中 CH4 和 N2O 产生、转化和传输的基本过程,稻田 CH4 和 N2O 排放的研究方法,影响因素,水稻生长过程中 CH4 和 N2O 排放基本过程的变化规律,排放量时间和空间变化规律,宏观尺度的排放量估算以及减排措施。 本书可供从事陆地生态系统碳、氮循环与温室气体排放研究的科技工作者、该领域研究生、涉及全球变化的政府相关部门的决策者等参考。本书有助于关注温室气体排放与全球变化问题的读者了解水稻生产与全球变化的关系。 【 作者简介 】 徐华,男, 1966 年 1 月生,博士,研究员,博士生导师。 1989 年毕业于中国科学技术大学应用化学系, 2001 年获中国科学院南京土壤研究所土壤学博士学位。分别于 2001 年 3 月 -2003 年 3 月及 2003 年 10 月 -2004 年 9 月在日本国际农业科学研究中心作为日本学术振兴会及该中心特聘研究员进行合作研究。 2000 年获国际全球变化组织( START )青年科学家奖;博士学位论文 " 土壤性质和冬季水分对水稻生长期 CH4 排放的影响及机理 " 入选 2003 年全国百篇优秀博士学位论文; 2004 年获江苏省科技进步一等奖。现任土壤与农业可持续发展国家重点实验室副主任、中国土壤学会青年工作委员会主任。主要从事农田温室气体排放及其减缓对策方向的研究工作,目前主持国家自然科学基金面上项目等六项课题,已在国内外有影响的杂志上发表论文 50 余篇。
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大气CO2增加,主要源自排放:评《中国科学报》对崔伟宏等的采访
热度 5 Amsel 2012-2-17 10:49
  大气CO2的增加,主要来自人类排放,这本来是“全球变暖”争论中最不值得争议的问题之一。但是,《中国科学报》日前采访了中科院遥感研究所研究员崔伟宏和北京大学遥感与地理信息系统研究所教授承继成,得到的观点却是: “我们研究组的结论与IPCC截然不同。研究显示,空气中CO2 96%由自然排放,仅有4%来源于人为排放。”   这种观点纯粹是在打稻草人。IPCC并没有否认碳循环的主要通量在于自然活动——见下图,箭头上是通量数值,黑色是自然过程,红色是人类活动结果:   人类活动引起的CO2通量的变化虽然只占很小部分,但是它却在自然界本来平衡的碳循环上增加了一份,所以引起大气CO2浓度的持续增加。这一过程可以由大气CO2碳同位素的变化来说明:大气CO2变得越来越贫C13、越来越贫C14(下面两图),这都是化石燃料产物“稀释”大气本来的CO2的结果。   据此可以认定,“全球气候变化研究组组长、中科院遥感研究所研究员崔伟宏 ”等人对“气候变化”争论的问题缺乏 基本认识,和科学网一位973首席科学家倒是相得益彰(后者声称“人类事实上已经减排”、“上升没有某些预测高,正好说明CO2是升温的主要原因 ”)。这说明 并非所有对IPCC和变暖派的质疑都有道理。另外,这些例子也说明,我国政府的科技主管部门着实曾经投钱去支持“全球变暖”的怀疑派,但是似乎没有培养出拿得出手的怀疑派研究结果。   顺便说一下,采访中所谓“澳大利亚学者Jennifer Marohasy在2011年3月发表的《大气中的CO2有多大比例源自人类》的文章”云云,这只是一篇博客文章,并不是同行评议过的学术论文观点。 Marohasy也不是学术观点有影响的怀疑派人士(相比之下,McIntyre和Watts都是IPCC报告评议人员)。 难道 崔伟宏等人以那篇博客文章作为文献证据?那可比IPCC还低级了,不配批评IPCC。 (如果看不见插图请留言)
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Global cooling...
zuojun 2012-2-10 01:27
It's only 73F in my living room at 7:23 am. I have to put socks on. So, I would say it's a cold winter day in Hawaii. However, I will never agree with those people who think burning oil, gas, and coal is ok. It is NOT ok. One third of the CO2 we release into the atmosphere is absorbed by the world ocean. So, the ocean is becoming more acid. Read about ocean acidification, and you will be as worried as most oceanographers about the future of the Earth.
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全球变暖100图:6. 照常增加的CO2浓度
热度 1 Amsel 2012-2-6 15:19
  发现有人说“人类事实上已经减排”;“上升没有某些预测高,正好说明CO2是升温的主要原因 ”,好了,看来我们还得看一下直到去年的大气二氧化碳浓度的变化:    ——看到了吧,变暖停滞的过去10年,CO2浓度增加照旧;这才是“人类排放温室气体导致灾难性的全球变暖”挨的最大一嘴巴。 (图片先上到这里,下周末见!)
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[转载]Turn over a new leaf for using CO2
sqzhang 2011-6-4 05:46
3 June 2011 | By Stephen Harris Carbon dioxide is bad. That’s the common thread in public discourse. We’re constantly told of the need to reduce the amount of CO2 in the atmosphere and that it’s destroying the planet. Of course the reality is that carbon dioxide is a key part of the natural cycle of energy and vital to the survival of all life on this planet. It also has a wide range of commercial uses. So should we see CO2 as more of a resource than a problem? Our supplies of the gas are set to increase massively as carbon-capture power plants become a reality, and scientists and industry are increasingly looking for new ways to use and hopefully monetise it. Carbon dioxide is already used in food preparation and preservation, in drug and chemical processing, in water treatment, welding and pneumatics. None of these applications will soak up all the CO2 we’re going to produce in the next fifty years, though at least CCS power stations could become more cost-effective if they sell the gas on. But what if we could develop a use for carbon dioxides that actually helped the climate change cause and made a big impact on greenhouse gas emissions? Injecting CO2 into oil wells as they dry up keeps it out of the atmosphere but also helps get more oil out, meaning we have more fossil fuels to burn and even more CO2 to deal with. A different idea, as highlighted in our recent feature , is to mineralise CO2 to create products for use in the construction and food industries. If we can make it economical and energy efficient, we could even take the waste materials of existing cement-making processes – ash and carbon dioxide – and combine them to make a stronger form of cement. Nature, as so often is the case, could also provide a solution – photosynthesis. It gives plants their own wonderful use for CO2, but unless we literally go back to living in forests by covering the whole world in trees, there’s really only so much they can do for us. Instead, some scientists are hoping to deliver an artificial version of photosynthesis that effectively turns carbon dioxide into an energy storage medium. If we can efficiently use sunlight to power the reaction, we can transform the pesky gas (and water) into usable fuels. Of course, we are already turning plants into fuel with serious consequences for food prices. Around 40 per cent of corn grown in the US is now used to make ethanol instead of feeding humans and animals, according to the Department of Agriculture. Photosynthesising algae could provide one alternative to this. Another idea is to do the energy conversion ourselves. Scientists at MIT have already developed a ‘practical artificial leaf’ that uses solar energy and inexpensive catalysts to produce hydrogen from water with efficiencies much greater than those of real leaves. Find a way of efficiently adding carbon dioxide to this artificial process and we could create biofuels to use in our existing fuel infrastructure without the need to rely on growing plants (and impacting food production). Though all these ideas are still at the laboratory stage, the business world is taking notice. Spanish research institute MATGAS, which is majority-owned by industrial gas company Air Products, is coming to the end of a Though all these ideas are still at the laboratory stage, the business world is taking notice. Spanish research institute MATGAS, which is majority-owned by industrial gas company Air Products, is coming to the end of a
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[转载]The two faces of CO2
xiaofeicas 2011-4-21 08:15
Ward began to study the effects of rising carbon dioxide levels on plant physiology and development as a graduate student at Duke University with Boyd Strain. “We would expose plants to high CO2 and measure what happened. CO2 is the substrate for photosynthesis, so with high CO2 you often see stimulation of photosynthesis and reproduction. But we also know that in the field, rising CO2 also causes warming. And as you warm plants up, they have higher respiration rates, which can actually reduce some of the gain in carbon they accumulated from the high carbon dioxide.” So the effects of CO2 can be positive and negative—and even unexpected. Ward conducted a study to examine how plants might evolve to adapt to conditions of elevated CO2. She grew Arabidopsis in concentrations of CO2 that were either as high as predicted for the future or as low as has been measured in the past. She then selected and bred the individuals that produced the most seeds. After five generations, she found that the plants that were most fecund under high-CO2 conditions had sped up their life cycle. As a result, they actually produced less biomass than plants that were picked from the population at random. “That was not what I expected,” says Ward. “I thought that plants selected for high seed number under high CO2 would be much larger. But they weren’t. That suggests that genetic change is possible even in a relatively short amount of time —and that the way plants respond to rising CO2 can be surprising.” Read more: Harvesting Ideas - The Scie ntist - Magazine of the Life Sciences http://www.the-scientist.com/article/display/58072/#ixzz1K6zSxO28
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[转载]Temporary acceleration of the hydrological cycle in response to a CO2 rampdo
zuojun 2010-8-24 06:59
GRL Eitors Highlight Temporary acceleration of the hydrological cycle in response to a CO2 rampdown Peili Wu Met Office Hadley Centre, Exeter, UK Richard Wood Met Office Hadley Centre, Exeter, UK Jeff Ridley Met Office Hadley Centre, Exeter, UK Jason Lowe Met Office Hadley Centre, Exeter, UK Current studies of the impact of climate change mitigation options tend to scale patterns of precipitation change linearly with surface temperature. Using climate model simulations, we show a nonlinear hydrological response to transient global warming and a substantial side effect of climate mitigation. In an idealised representation of mitigation action, where we reverse the trend of global warming, the precipitation response shows significant hysteresis behaviour due to heat previously accumulated in the ocean. Stabilising or reducing CO2 concentrations in the atmosphere is found temporarily to strengthen the global hydrological cycle, while reducing rainfall over some tropical and subtropical regions. The drying trend under global warming over The Amazon, Australia and western Africa may intensify for decades after CO2 reductions. The inertia due to accumulated heat in the ocean implies a commitment to hydrological cycle changes long after stabilisation or reduction of atmospheric CO2 concentration. Received 26 April 2010; accepted 17 May 2010; published 23 June 2010. Citation: Wu, P., R. Wood, J. Ridley, and J. Lowe (2010), Temporary acceleration of the hydrological cycle in response to a CO2 rampdown, Geophys. Res. Lett., 37, L12705, doi:10.1029/2010GL043730.
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[转载]Soil Microbes Produce Less Atmospheric CO2 Than Expected With Climate Warmin
lianas 2010-4-28 10:39
Steven D. Allison, Matthew D. Wallenstein, Mark A. Bradford. Soil-carbon response to warming dependent on microbial physiology . Nature Geoscience , 2010; DOI: 10.1038/ngeo846 全球变暖的情况下,微生物的生理活动可能决定了土壤中向大气释放CO2的量。 多数生态系统模型都预测,随着全球温度的升高将会刺激微生物对土壤C的分解活动,从而形成一个正反馈。但是来自UC Irvine, Colorado State University and the Yale School of Forestry Environmental Studies 等单位的科学家发现随着全球温度的升高,土壤微生物在将土壤中的C转变为CO2的过程的效率将随时间的推移而降低。 以前的模型中都没有考虑到酶的活性的问题,而这些研究者的模型中考虑了酶活性在温度升高过程的变化情况。微生物产生的酶在土壤有机碳转变为CO2的过程中发挥着重要作用。
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巧妙利用CO2的绿色化学和治疗老年痴呆症的药物
chemicalbond 2010-4-24 22:58
本来想利用一下周末把以前博客上的一些文章给整理一下,重新贴上来。不过,在我敲标题的时候,原来的文章题目自动显示出来了,我于是想起了GOOGLE, 一查,网上已经有人给转载了。那就省点时间,直接出口转内销吧。 下面的这位老兄虽然说是转载,也没有说明文章来源与作者,显然是没有经过学术道德的训练。 http://www.antpedia.com/?uid-566-action-viewspace-itemid-59909 【倒是给他做广告了 :-)】 【注:原始文章可以从通过搜索题目在 GOOGLE CACHE 中找到,直接复制的文章有些格式问题,这里做了适当修改。 】 在美国 化学与工程杂志 上看到两个关于CO2实验的新闻。【1】 本文第一部分主要是编译这个新闻报道的部分内容,附加上一点点个人对普通化学的认识。 这两个实验看上去确实是非常的巧妙,利用CO2溶解于水之后的弱酸性,便可以巧妙地调控溶剂的亲水性和疏水性。这种最新的有用的实验应该是非常好的化学教学材料,化学老师们一定不要错过。 第一个实验中,【2】 N,N,N'-tributyl pentamidine 【R-C(NR2)=NR, R=丁基,这里简写为TBPA】是一种有机溶剂,它和己烷一样不溶解于水,都可以用来提炼豆油(不溶于水)。不过,和纯粹的碳氢化合物己烷(C6H14)不同,amidine 类(脒, http://baike.baidu.com/view/880678.htm )有机物具有一定的碱性,含有孤对电子的那个氮原子在酸溶液中容易质子化。在体系中加入二氧化碳与水,就是碳酸了,碳酸电离出来的质子就会和脒基上的氮原子结合,这样就形成了盐溶液了,整个体系就可以溶解于水中;要是把二氧化碳去掉,原有的酸碱平衡被打破了,TBPA又成了中性的有机分子,由于不溶于水,就可以分离出来,继续利用,有点象是化学反应中的催化剂。 也就是说,整个过程之后,豆油,TBPA和水三者都分开了。TBPA替代了己烷也免去蒸馏的过程,确实是够绿色的。 第二个实验的原理很相似。【3】为了把溶解于水的有机物分开,传统的方法是加入大量的盐(NaCl)较低有机物的溶解度。而现在报道的方法是在有机物和水的溶液中加入中性的diamine 【R2N-(CH2)4-NR2】, 然后加入二氧化碳,同上,酸碱(碳酸和有机胺)反应产生了盐溶液,有机物(上面图示的是4-氢呋喃)的溶解度降低,就可以先分离出去。 在写完上面那些内容之后,忽然想起了近年热传的一系列具有治疗 老年痴呆症 潜力的分子含有的官能团(药物研发中称那个最重要的官能团为WAR-HEAD),它和上面提起的脒分子很象。那些分子在实验中被发现有很高的生物活性,能够抑制一种叫做 BACE1的 蛋白 酶的活性. http://en.wikipedia.org/wiki/BACE 现有假说和一些动物实验结果认为,如果抑制了BACE1的活性,就可能在临床上治疗老年痴呆症 。【4】 下面图示为一个最近发表的小分子药物专利 http://www.freepatentsonline.com/7452885.pdf 及有关的晶体结构 http://www.pdb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3INF 那个结构非常有趣,它显示小分子和蛋白酶的关键作用就是2个带一点正电荷的氮原子和2个带负电的天冬氨酸残基(ASP)上的 CO2 - 之间形成的氢键。弱酸和弱碱形成稳定的盐桥,【这一点在本质上和前面的实验利用CO2的性质分离不同溶解度的物质是相同的】从而抑制着BACE1水解APP 蛋白产生多肽beta-amolid, 而过多的beta-amolid在大脑内可能集聚而致病。不过,这类小分子药物先导化合物距离成为病人能用的药物还有漫长的道路要走。 参考资料: 【1】 http://pubs.acs.org/cen/news/88/i11/8811news4.html 【2】 http://www.rsc.org/publishing/journals/GC/article.asp?doi=b926885e (Green Chem, DOI:10.1039/b926885e) A solvent having switchable hydrophilicity 【3】 http://www3.interscience.wiley.com/journal/123300974/abstract?CRETRY=1SRETRY=0 ( ChemSusChem, DOI: 10.1002/cssc.201000001) Switchable Water: Aqueous Solutions of Switchable Ionic Strength 【4】 http://www.alz.org/alzheimers_disease_what_is_alzheimers.asp
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巧妙利用CO2的绿色化学和治疗老年痴呆症的药物
华明 2010-3-28 04:19
本文的题目有点怪异,我也是写完了第一部分才想到第二部分,凑合一下勉强算篇文章。【如果是沿着SCI计量学的思维,大概该分成两篇才合算。】 在美国化学与工程杂志上看到两个关于CO2实验的新闻。【1】 本文第一部分主要是编译这个新闻报道的部分内容,附加上一点点个人对普通化学的认识。 这两个实验看上去确实是非常的巧妙,利用CO2溶解于水之后的弱酸性,便可以巧妙地调控溶剂的亲水性和疏水性。这种最新的有用的实验应该是非常好的化学教学材料,化学老师们一定不要错过。 第一个实验中,【2】 N,N,N'-tributyl pentamidine 【R-C(NR2)=NR, R=丁基, 这里简写为TBPA】是一种有机溶剂,它和己烷一样不溶解于水,都可以用来提炼豆油(不溶于水)。不过,和纯粹的碳氢化合物己烷(C6H14)不同,amidine 类(脒, http://baike.baidu.com/view/880678.htm )有机物具有一定的碱性,含有孤对电子的那个氮原子在酸溶液中容易质子化。在体系中加入二氧化碳与水,就是碳酸了,碳酸电离出来的质子就会和脒基上的氮原子结合,这样就形成了盐溶液了,整个体系就可以溶解于水中;要是把二氧化碳去掉,原有的酸碱平衡被打破了,TBPA又成了中性的有机分子,由于不溶于水,就可以分离出来,继续利用,有点象是化学反应中的催化剂。 也就是说,整个过程之后,豆油,TBPA和水三者都分开了。TBPA替代了己烷也免去蒸馏的过程,确实是够绿色的。 第二个实验的原理很相似。【3】为了把溶解于水的有机物分开,传统的方法是加入大量的盐(NaCl)较低有机物的溶解度。而现在报道的方法是在有机物和水的溶液中加入中性的diamine 【R2N-(CH2)4-NR2】, 然后加入二氧化碳,同上,酸碱(碳酸和有机胺)反应产生了盐溶液,有机物(上面图示的是4-氢呋喃)的溶解度降低,就可以先分离出去。 在写完上面那些内容之后,忽然想起了近年热传的一系列具有治疗老年痴呆症潜力的分子含有的官能团(药物研发中称那个最重要的官能团为WAR-HEAR),它和上面提起的脒分子很象。那些分子在实验中被发现有很高的生物活性,能够抑制一种叫做BACE1的蛋白酶的活性. http://en.wikipedia.org/wiki/BACE 现有假说和一些动物实验结果认为,如果抑制了BACE1的活性,就可能在临床上治疗老年痴呆症 。【4】 下面图示为一个最近发表的小分子药物专利 http://www.freepatentsonline.com/7452885.pdf 及有关的晶体结构 http://www.pdb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3INF 那个结构非常有趣,它显示小分子和蛋白酶的关键作用就是2个带一点正电荷的氮原子和2个带负电的天冬氨酸残基(ASP)上的 CO2 - 之间形成的氢键。弱酸和弱碱形成稳定的盐桥,【这一点在本质上和前面的实验利用CO2的性质分离不同溶解度的物质是相同的】从而抑制着BACE1水解APP蛋白产生多肽beta-amolid, 而过多的beta-amolid在大脑内可能集聚而致病。不过,这类小分子药物先导化合物距离成为病人能用的药物还有漫长的道路要走。 参考资料: 【1】 http://pubs.acs.org/cen/news/88/i11/8811news4.html 【2】 http://www.rsc.org/publishing/journals/GC/article.asp?doi=b926885e (Green Chem, DOI:10.1039/b926885e) A solvent having switchable hydrophilicity 【3】 http://www3.interscience.wiley.com/journal/123300974/abstract?CRETRY=1SRETRY=0 ( ChemSusChem, DOI: 10.1002/cssc.201000001) Switchable Water: Aqueous Solutions of Switchable Ionic Strength 【4】 http://www.alz.org/alzheimers_disease_what_is_alzheimers.asp
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水合物法分离混合气体(续)
Baicai28 2010-3-26 17:01
介绍一个相关专利,美国的Bechtel公司开发了一种从煤转化气中分离CO2的新技术。其技术关键是利用混合气体中的CO2在一定条件下形成水合物,而氢气则由于不能形成水合物而分离出来。这个技术的分离效率可以达到86%,而氢气的回收率高达99.8%。 目前利用水合物法分离混合气体的热点之一在于CO2的分离。在CO2减排的大背景下,电厂烟气的CO2捕存是一个备受关注的话题,如何从烟气中高效分离CO2成为研究的热点。利用水合物法分离CO2主要是利用烟气中的CO2形成水合物从而将CO2固化下来。 而永久将CO2封存下来,目前主要看好的是地址封存,即进行有效填埋。前几天听孙院士的报告说中国具有多少亿吨级的CO2地质封存能力。对此我非常相信,然而这么多的CO2埋到地下我觉得总是有点担心,哪天来个地震啊啥的,那就麻烦了。其实将CO2注入海底,让其形成水合物稳定下来。甚至可以利用CO2置换出天然气水合物,那真是一举两得的美事啊,既能解决环境问题,还能开采新能源,而且还能保证地质结构稳定,太好了啊!这事已经引起了国际上的广泛重视,包括日本等过已经进行积极的探索,论证其可行性。 本来说水合物法分离的,扯到CO2填埋了,就此打住,有空继续。
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水合物利用技术的思考
Baicai28 2010-3-25 17:14
水合物技术是一种新型技术,目前广泛用于
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