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海洋酸化不断扩大,全球变冷还会远吗?
热度 3 杨学祥 2018-8-16 21:07
海洋酸化不断扩大,全球变冷还会远吗? 杨学祥,杨冬红 (吉林大学) 碳循环路线图 大气中二氧化碳浓度增大 — 全球变暖 --- 海洋变暖释放更多二氧化碳加快变暖 -- 大量海水变为水蒸气 – 雨水与大气中二氧化碳结合成酸雨 – 酸雨中碳酸与大陆中硅酸盐化合形成碳酸盐 – 海洋接收大气中的二氧化碳和酸雨导致海洋酸化 -- 大气中二氧化碳浓度减少 — 全球变冷形成冰期 – 海洋变冷吸收更多二氧化碳加剧变冷 – 地表植被减少光合作用减弱 — 火山活动增强 -- 大气中二氧化碳浓度积累增多 — 进入下一个循环。 碳的地球化学循环   碳的地球化学循环控制了碳在地表或近地表的沉积物和大气、生物圈及海洋之间的迁移,而且是对大气二氧化碳和海洋二氧化碳的最主要的控制。 雨水将把大气中丰富的二氧化碳变成弱碳酸带到地面,并和裸露的硅酸盐岩石反应,使岩石表面变成碳酸盐,碳酸盐的岩石很容易风化碎裂,碎片会被冲刷入海洋并沉积下来形成厚厚的碳酸盐岩石地层,而这样的岩层不难被发现。   沉积物含有两种形式的碳:干酪根和碳酸盐。在风化过程中,干酪根与氧反应产生二氧化碳,而碳酸盐的风化作用却很复杂。含在白云石和方解石矿物中的碳酸镁和碳酸钙受到地下水的侵蚀,产生出可溶解于水的钙离子、镁离子和重碳酸根离子。它们由地下水最终带入海洋。   在海洋中,浮游生物和珊瑚之类的海生生物摄取钙离子和重碳酸根离子来构成碳酸钙的骨骼和贝壳。这些生物死了之后,碳酸钙就沉积在海底而最终被埋藏起来。 二氧化碳可由大气进入海水,也可由海水进入大气。这种交换发生在气和水的界面处,由于风和波浪的作用而加强。这两个方向流动的二氧化碳量大致相等,伴随着大气中二氧化碳量的增多或减少,海洋吸收的二氧化碳量也随之增多或减少。 因此,酸雨和海洋酸化是大自然降低大气二氧化碳浓度的产物。它的最大贡献在于,把二氧化碳从大气中分离出来,储存在岩石圈和海洋圈中,全球气温也相应地由暖变冷。 海洋酸化不断扩大,全球变冷还会远吗? 相关报道 科学家研究发现:北极成海洋酸化“重灾区” 作者:陆琦 来源:科学网 发布时间: 2018/8/16 9:48:15 近日,北极圈现 32 度罕见高温,引发公众对北极熊生存现状的担忧。殊不知,北极生态系统面临的潜在威胁远不止于此。科学家研究发现,全球气候变化所诱发的北极快速变化将放大北冰洋海洋酸化。 自然资源部第三海洋研究所研究员陈立奇团队通过对历次中国北极科考航次数据的集成与精细分析,发现北极酸化水体以每年 1.5% 速度快速扩张,并预估酸化水体将在本世纪中叶覆盖整个北冰洋。 酸化最严重的北冰洋 海洋酸化和全球变暖“祸出同因”,都源于二氧化碳过量排放。大气中的二氧化碳溶于海水后形成碳酸,引起海水 pH 值和碳酸钙饱和度下降 , 这一过程称为海洋酸化。 全球海洋酸化正以前所未有的速度在快速增长。据英国卡迪夫大学 7 月 23 日 发布的最新研究结果,海洋酸化达到 1400 万年未见的水平。目前全球表层海水的平均 pH 值为 8.1 ,预计到 2100 年将下降到 7.8 ,即意味着酸度将增加 75% 。 “这给海洋生物的生存带来极大挑战。”陈立奇告诉记者,海洋酸化所引起的碳酸钙溶解,直接影响如贝类、甲壳类和棘皮动物等钙质生物,进而破坏整个食物链。在 pH 值较低的海水中,为了保护自己,这些钙化生物会长得越来越小、外壳越来越厚,它们作为饵料价值也会下降,这会对食用贝类养殖产业造成很大的打击。 北极是全球对气候变化最敏感的地区,也是海洋酸化最严重的地区。“北冰洋是我们观测到的第一个如此迅速且大范围、长时间酸化加重的大洋,比在太平洋或者大西洋观测到的结果要快 4 倍以上。”陈立奇说。 北极的生态系统结构非常简单,但越简单的生态系统却越脆弱。北冰洋酸化的持续加剧,将对整个北极生态系统造成不可逆转的损害。瑞典哥德堡大学的山姆·杜邦评价说:海洋酸化是北极这个已经相当脆弱的系统遭受的一个额外压力源。 酸化海水大肆入侵 “想知道未来什么样,看北极就知道了。”自然资源部第三海洋研究所助理研究员祁第接受《中国科学报》采访时表示,人类活动对全球变化的影响已经接近并超过自然变化的强度和速率,北极首先感应并放大了这种影响。 北极地区过去 20 年来的升温幅度是全球平均升温的 2 倍多。北极快速升温导致了北冰洋海冰大量融化,每年夏季开阔水域达 1000 多万平方公里,大量二氧化碳通过大气进入北冰洋,导致其上层水体的酸度升高。 与此同时,祁第表示,全球气候变化和北极变暖引起了北冰洋环流和大气模态异常,北冰洋海冰覆盖面积快速后退诱发太平洋冬季水——携带“腐蚀性”的酸化海水大范围入侵,“这是导致北冰洋酸化海水快速扩张的最主要原因”。 可以说,北冰洋的快速酸化是来自全球气候变化的驱动。人类排放大量的二氧化碳,一方面被海洋吸收直接导致海洋酸化,另一方面导致全球变暖,北冰洋海冰快速融化,进而驱动大气 - 海洋环流异常,使酸化海水辐聚扩张。 那么,被认为是全球海洋酸化“领头羊”的北冰洋酸化水体是否会进一步扩张? 陈立奇领导团队基于过去 20 年来所有横穿北冰洋的航次数据的精细分析,发现酸化水体不仅在深度上而且在向北至北冰洋中心海区不断扩张,酸化水体在垂向上所占的比例增长了 6 倍,平均每年增加 1.5% 。依据这个速率,预测酸化水体大约 2055 年将覆盖整个西北冰洋。 国际合作应对挑战 就目前的研究而言,海洋酸化的后果仍难以预料。正如卡迪夫大学教授凯莉·李尔说的:要了解酸化对海洋生态系统意味着什么,需要长期的实验室和实地研究。 欧盟、美国、加拿大、日本和韩国等的科学家都对北冰洋海洋酸化的研究给予了高度关注,并对陆架海域和南部海盆海水的酸化状况、海冰融化、生物过程、太平洋冬季水入侵影响等进行了研究。 祁第告诉记者,近年来,我国科学家也在 Science 、 Nature Climate Change 等国际期刊上发表了北冰洋海洋酸化研究的系列成果。 据了解,从 1999 年开始中国首次北极科考以来,我国始终坚持北极快速环境变化、气候变化、碳循环的观测研究, 20 年来获取了大量与气候变化、碳循环和海洋酸化相关的第一手高精度数据。 我国从 2008 年第三次北极科考时就与美国、欧盟签署了关于共同研究海洋酸化的合作文件,此后的历次北极科考,相关国家的研究人员都对这一问题进行了持续的合作。值得一提的是,中美两国海洋酸化的研究合作还被写入了 2016 年第八次中美战略与经济对话的成果文件。 北冰洋作为全球大洋研究最为匮乏的区域之一,在国际范围内协调北冰洋研究是非常必要的。“我们提出了以北冰洋和北太平洋酸化为重点海区的观测网计划 (nPAOA-ON), 希望以深入全面的科学研究服务于未来的区域管理和生态系统安全保障。”陈立奇说。 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/8/416638.shtm
个人分类: 全球变化|3363 次阅读|9 个评论
读博文“怎样才能让霾落下来”有感
热度 15 Talky 2017-1-6 09:36
读博文“ 怎样才能让霾落下来 ”有感 中国目前霾污染中的细颗粒物,也称气溶胶。早在上世纪 80~90 年代就有大量研究其怎样落下来的问题。当时是研究酸雨的远距离输送,几百上千公里,跨国界,引发外交问题。酸雨的主要“前体物”是二氧化硫、硫酸滴和硫酸盐,以及氮氧化物、硝酸滴和硝酸盐。这些正是目前中国雾霾的主要组成部分和“前体物”。酸雨问题中当然也有“可溶性有机碳”,但当时研究中没有重点研究它,主要原因是“酸碱性”似乎和它无关。 二氧化硫和氮氧化物,硫酸滴和硝酸滴,显然都会在空气中化学转化,因此能够经历长距离输送的,就是硫酸盐和硝酸盐。。。。正是重霾中 PM2.5 的重要组成。 国内外都花了大力气研究酸雨问题。其中一个重点就是气溶胶从空气中去除问题。空气污染物从空气中去除的主要过程是重力沉降、湿清除和干沉积。 - 重力沉降适用于粗颗粒物和雨滴。霾中 PM2.5 基本上没有重力沉降问题(重力当然有,但下降时有空气阻力,还有扰动,向下的合力几乎为零)。 - 湿清除包括云清除(进入云滴,之后如果降水就到地面,部分因云滴蒸发后回到空气中),雨洗(离开云底前云中雨滴已经包含的污染物)和淋洗(雨滴下降过程中,在云下冲击或吸收污染物,一同到达地面)。湿清除是有效机制,但降水过程毕竟概率较小,阻挡不了污染物的长距离输送。 - 因此干沉积效率是判断污染物是否能留到地面上不再被输送的重要因素。干沉积的发生是在地面附近,污染物会被地面地物:土面、水面、树木植物花草等吸附或吸收,或发生化学反应留在那里。可见十分复杂。因此研究方法是做实验,监测污染物向地面的“通量”以计算“干沉积速率”。学界接受的结果是,气态污染物(二氧化硫和氮氧化物等)都有一定干沉积速率,但气溶胶的干沉积速率很小,在大陆上几乎是零。因此气溶胶,或中国目前重霾中的 PM2.5 都可以被输送远距离。因此酸雨和重霾都是区域性污染问题。 - 但是上面说的干沉积速率只是大陆上的,海洋上面的没有实验数据。海面上有波浪和水沫,含盐分,海面上也有含硫和盐的细颗粒物,这些细颗粒物的沉积速率就较高(我曾下载美国哈佛大学 GEOS-Chem 模型的源程序,看到海洋细颗粒物干沉积速率。但大陆过去的气溶胶在海面上的干沉积速率仍然取作零 http://blog.sciencenet.cn/blog-609047-765163.html ) 。可以想象,大陆上的霾颗粒输送到海洋,将能够被清除。。。。。最后归宿。 - 前两天和网友聊,说到日本最近并没有受到中国霾污染的明显影响,一定程度上也说明了海洋上空可能是霾被清除的主要地域。 有意思的是, 2000 年以后(?)西方国家不十分重视酸雨研究了,中国环保部的年报还年年有。怀疑原因是:酸雨的环境影响、生态影响和人体健康影响至今不很清楚(或者没有发现真正的严重问题)?但有一个值得重视的问题是,西方国家这些年减少了用煤量,好像酸雨污染和跨国界输送的问题减缓了。互相不掐了,研究重点转移了?(硫酸盐减少了) 再联想中国雾霾,尽管源解析说明硝酸盐不比硫酸盐少多少,但那是质量解析,不代表各种细颗粒物的大小和数量。在天上呢,颗粒的大小和数量呢,影响能见度的程度呢,能被输送的距离呢?也许硫酸盐起的作用更大? 请网友再看一下我 2015 年 2 月的一篇博文: 查老账:我国上世纪 90 年代硫沉降模式计算结果 。里面展示了黄美元(资深中科院大气物理所研究员, 1934-2010 )等 2005 年出版《大气环境学》一书中,第 96 页上的图 5.3.8 。 (a) 是总硫沉降量(包括 SO 2 和 SO 4 2- ~ 硫酸根); (b) 是 SO 2 ; (c) 是 SO 4 2- 分布,单位是(克 / 平方米 / 年)。当年研究力量较弱,经费非常有限。得到如此成果,很不容易了,相对分布有重要参考价值。图中可见,华北地区早已是“总硫沉降量”最严重的地区。(即硫酸盐和二氧化硫)
个人分类: 灰霾|8247 次阅读|38 个评论
“华北成全球大气污染物沉降量最高区域之一”不是新闻
热度 2 Talky 2015-2-10 20:44
华北地区早就是“酸沉降”最严重的地区了,因此不是“新闻”。 作为重要空气污染问题的酸雨,以 pH 值为认定标准,低于 5.6 的才是酸雨。因为华北地区土壤碱性,雨水中有扬尘等影响, pH 常会超过 7 。因此华北地区没有酸雨。 但 pH 值是雨水中阴阳离子的平衡指标,并不说明雨水中实际污染物的多少。北方地区有供暖期,比较南方显然会排放更多空气污染物。但因为指标是 pH 值,造成华北地区上空实际污染物多,大气污染物沉降严重,却不是酸雨区。(现在还是这样,环保部年报上酸雨区是江南为主的) 但是,酸雨里的污染物是什么?硫酸盐和硝酸盐为主。硫酸盐和硝酸盐的沉降,对建筑物和古迹的影响是明显的。但是对土壤、水体、植物、蔬菜、水生动物到底影响有多大?似乎没有定论。 2006 年前后,我曾到北京了解编制绿色 GDP 报告的专家,问过绿色 GDP 中是否扣除了酸雨影响,答复是没有,因为不清楚到底有多少影响。 但是,酸雨的前体物,就是现在“雾霾”中的主要无机盐:硫酸盐和硝酸盐。如果不用 pH 值来标定酸雨,用“酸沉降”,华北地区早就是“全球大气污染物沉降量最高地区之一”了。 说到酸雨,有一个问题和“雾霾”联系: 从 80 年代至今,三十年下来了,为什么不反思酸雨污染的控制,反思按照 pH 值划分酸雨区,制订“两控区”,制定“总量控制”规划中存在的问题?(尽管执行中存在问题,这是另外一件事) 是不是近年来造成严重灰霾 / 雾霾污染的策略性错失?
个人分类: 灰霾|3894 次阅读|6 个评论
生态学的理解和大众观念 | 酸雨的例子
热度 1 sciencepress 2014-5-23 08:24
在公众话语中的科学结论有两个主要组成成分 。 一个建立在对科学知识确定性的公众期望基础上 ; 另一个体现在公众和科学领域内信仰观的差异上 。 ‍ ‍ 对科学结论的不同理解 : 酸雨的例子 “ 酸雨 ” 现象阐述了对科学结论的不同理解 。 最好称这个现象为 “ 酸性沉积作用 ” , 因为除了降雨 , 尘灰 、 雪和雾也能把酸性化学物质传送到生态系统中 。 通常在广播或出版物中常这样陈述 : “ 科学家认为酸的沉积作用是一个严重的环境问题 。 ” 事实上 , 某些水域和陆地系统中的酸沉积的效应 、 原因和机制能达成一致 ( Ad Hoc Committee on Acid Rain 1985 )。 所以 , 在科学基础上 , 不应该使用 “ 相信 ” 这个公众内涵的名词 。 更确切地说 , 科学团体对酸沉积的原因 、 结构和具体效应能达成一个客观的结论 。 常识上看 , 某个人或社团选择减少酸化作用来源的行为或行动 , 这是一个 “ 信赖 ” 或 “ 相信 ” 的问题 , 即做这个行为或不做这个行为是个人或社会的价值观 。 媒体怎样对待科学的结论 , 不仅反映了公众对某种信赖的科学结论的理解 , 也反映了媒体对公平的基本渴望 。 来自各种媒体的记者遵循长期存在的公平性原则 , 习惯于提出某个主题的不同观点 。 对于某些类别的科学主题来说 , 这种方法仅仅是一张入场券 。 在知识前沿上 , 科学研究的许多领域确实产生了各种相对抗的理论 、 假说 、 模型和解释 。 这是科学运行中的一个很大的组分 。 这些选择被分类 , 并最后集中在一个最佳解释上 。 这个过程使科学家最终选择那个最匹配现象的理论 , 可获得最多独立检验的假定理论 , 有最多种证据的理论 。 科学的过程 , 在每个学科历史中的某些阶段 , 都能被合理地报道成一场极大的混战 , 最终达成一致意见或得到一个正确的 、 可证实的理论 。 当在某一领域中科学已达成某些结论 , 那么它们就应该被报道 ( Linkens 1992 )。 如果发现某个结论能更好地匹配数据或如果新数据对已建立的理论产生挑战时 , 记者应意识到结论能发生变化 。 然而 , 任何时候存在的大多数科学理解都是未引起科学界争论的结论 。 在这类例子中 , 记者为了保证公正性而选择相对立的观点进行报道 , 就不能准确地反映科学的当前状态 。 这表明科学的报道应该遵循不同的模式而不是对许多问题都采取相对立的方法 。 ‍ ‍ ‍ 对记者来说 , 比较困难的部分是几乎总能找到一个科学家或某些其他方面的专家表达一个反对的观点 ; 总能找到一些持有过旧理论的人士 ; 总能发现一直尝试创立一个新的可替代理论的人士 ; 也总会出现声称拥有能推翻已接受的理论的数据的人士 。 在一些例子中 , 这些选择是正确的 ; 而在其他例子中 , 它们是错误的 。 有时一个科学争论正处于早期或发展状态 , 有时争议的解决获得了多样的团体或无偏见团体的认可 。 记者应该对围绕某个结论的科学舆论的影响极为敏感 , 因为科学是一个知识系统 , 而不是无联系的观点 ( 观点之间相互竞争以引起关注 ) 的一个超级市场 。 如果一个科学团体在仔细地 、 批判性地质疑某个结论后 , 明确地陈述了它的结构的话 , 那么公众就应该知道这个结论是什么 。 意见上的统一不仅是我们成功地解释世界的基础 , 也是科学在技术上和管理上成功应用的基础 。 刚刚讨论的大多数问题归结起来就是 , 科学中存在一个接受理论的连续体 (下 图 ; Baucer 1992 , Ziman 1978 )。 一侧是 “ 课本科学 ” , 这门科学中包含了大量已获得证实的理论 , 这些理论都强调经验内容 。 我们可能会发现与课本科学相矛盾的论点 。 另一侧 , 是 “ 前沿科学 ” , 前沿科学在建立新理论或从概念上审视和检验新出现的领域组分时 , 是一个令人兴奋的最初尝试 。 这里也可能存在争论 , 因为事实和概念处于不断变化的状态 , 实际上 , 在概念与观察现象之间对话时 , 强调这些组分的重要性 , 也会引起争议 。 记者也许会通过确定某个实例是关于课本科学的 , 还是前沿科学的来消除自己和公众的困惑 。 也许更微妙的是 , 某个问题可能同时包括课本科学组分和前沿科学组分 , 因此对这两个方面加以区分能避免产生错误 。 一个外行应该怎样区分对某个科学问题产生的是合理的不同意见 , 还是偏见呢 ? 第一步 , 寻找某个科学结论产生的多种意见的基础 。 差异最大的观点很可能是来自科学问题的社会启示 。 它们能提醒科学结论的使用者提防不恰当的偏见 , 这些偏见能反映出科学家在社会或经济上的价值观 。 这类有争议的结论 , 使遇到某些环境问题的成本或可接受的环境风险水平时 , 产生个人或政治决策 。 因此 , 当然要呼吁记者或市民警惕在新闻中出现他们的个人偏见 。 ‍ ‍ 记者或公众评价科学观点的另外一个方式是 : 要意识到在 “ 科学 ” 这个瓷器商店中存在有裂纹的壶 。 通常 , 这些有裂纹的壶可看成放在不恰当位置上的专家 。 公众不太清楚当代科学中专门化研究的多样化程度 。 生理学家对更广义的进化理论进行的批判是值得怀疑的 。 因为这个批评常关注理论的夸张描述 , 而不是关注它的本质或应用 。 对理论的夸张描述的批判是对公众的一般告诫 , 它告诫公众在评价公众话语中的科学理解时 , 要格外小心 。 对 “ 适者生存 ” 的批判就是一个不恰当的夸张描述 , 它常引起对进化理论的批判 。 “ 适者生存 ” 包含了进化理论的一部分 , 却忽略了理论的大部分 , 并且甚至没有对自然选择给出一个合理的说明 。 正如 我们之前所述 , 自然选择在它的专业应用上 , 是一个以相互关联的条件命题形式存在的定律 , 每个命题都能从经验上给出检验 。 对裂纹壶的另外一种检验是寻找不持有任何理论的专业人士 。 如果一个专业人士甚至不能给出理论框架 , 以它精确的含义 ( 在这本书中所概括的 ) 从这个理论中衍生出他或她的解释 、 预报和与已接受理论的联系 , 那么这些解释或预报应该受到极大的怀疑 。 例如 , 对一场地震进行了一个据称是 “ 科学的 ” 预报 , 如果在某一时间 , 这个预报出现了这样那样的失误 , 能与某个理论 、 具体数据和模型相关 , 那么这个预报行动才能被证明是合理的 。 ‍ ‍ 引导公众批判性目光的最后一种方式是瞄准工资名单上的专家 。 我们当然不是要暗示 , 由于专家在某种情况下得出了结论 , 而付给他们工资这点是无需质疑的 。 但是专家得出结论的各种情况可能需要检验以防止产生偏见 。 公众范围内的科学争论可能很难评价 , 因为它的内容是如此远离大众的经历和知识 。 然而 , 关于科学的 、 合理的公众命题应该具有某些特征 。 这个讨论得益于之前所述的观点 。 本文摘编自 《 深入理解生态学:理论的本质与自然的理论 (第二版)》( Pickett S.T.A. Kolasa J Jones C.G.编著, 赵设、何春光、盛连喜、王平、罗文泊、李振新、王大为译,科学出版社, 2014.03 ),部分图片来自于网络。 ‍ ‍ 一起 阅读 科学 ! 敬请关注 科学出版社 ,搜索 微信ID : sciencepress-cspm 或 “ 科学出版社 ”公众号
个人分类: 科学书摘|4889 次阅读|2 个评论
久旱逢酸雨,他乡遇雾霾
热度 9 chemicalbond 2013-7-14 18:53
新买的一辆自行车,【1】 不到2年的光阴,就被北京的酸雨和雾霾从头到尾给腐蚀得不堪入目。 【1】 http://blog.sciencenet.cn/blog-437346-482603.html 想当年,就是在昏暗的的灯光下,光芒还是按捺不住地四射
个人分类: 生活点滴|6091 次阅读|21 个评论
天朝一大怪,烟囱不如楼房长得快
热度 2 Nancyback 2012-1-3 09:37
天朝一大怪,烟囱不如楼房长得快
这个冬天,空气质量坏到了极点,不得不关注一下污染源。 这个早晨,空气能见度很低。但烟囱的烟是直升的,说明气压气流状况良好。 这个早晨有风,阳光很好,若没有污染,应该是蓝天明媚。 很好的阳光,很好的对流,仍然感觉呼吸不太舒服。
个人分类: 生活点滴|4139 次阅读|2 个评论
二氧化碳的新用途:水泥厂不是高排放企业(重发)
杨学祥 2010-10-22 11:20
二氧化碳的新用途:水泥厂不是高排放企业(重发) 重发说明:水泥的生产过程和使用过程是碳酸钙焙烧变为氧化钙和二氧化碳,氧化钙和硅酸盐反应生成硅酸钙。硅酸钙与碳酸反应需要一个漫长的过程,二氧化碳在潮湿多雨的环境中形成酸雨,冲刷裸露在地表的硅酸盐,形成碳酸钙和科斯特地形。这是大气中的二氧化碳转化为地壳岩石的一种方式。另一种方式是通过绿藻和绿色植物的光合作用转化为有机物。所以,造山作用和裸露的岩石有利于大气中二氧化碳的减少和低温气候,如第三纪褶皱期。水泥的长期风化也重复这一自然过程。 本文在2010年8月28日发表在《科学网》和《光明网,有网友提出异议,认为硅酸钙很难变为碳酸钙,短期内减少二氧化碳的作用不明显。所以我删掉了《科学网》的博客。在这里重发的目的是,伴随大气二氧化碳浓度的增高,酸雨的碳酸浓度也相应增大,地壳表面钙离子化合为碳酸钙的机会也增多,类似于克斯特地形和溶洞的形成,地陷成为南方的一大自然灾害。水泥在漫长的风化过程中也会与酸雨反应,完成回归碳酸钙的旅途,其长期作用值得关注。 二氧化碳的新用途:水泥厂不是高排放企业 二氧化碳的新用途:水泥厂不是高排放企业 杨学祥,杨冬红 太阳能量主要以光的形式到达地球,其中大部分被吸收,并通过各种方式转化为热量,热量最后以红外(热)辐射形式从地球再辐射出去。在大气层中,氮和氧所占的比例是最高的,它们都可以透过可见光与红外辐射。二氧化碳对光辐射没有阻碍,但是能吸收红外线并阻挡红外线通过,就像温室的玻璃顶罩一样,能量进来容易出去难。大气中的二氧化碳越多,对地球上热量逸散到外层空间的阻碍作用就越大,从而使地球温度升高得越快,这种现象就叫做温室效应。 据新出版的美国《科学》杂志报道,在美国政府高达7870亿美元的经济刺激计划中,34亿美元将用于能源研究,而其中的绝大部分被指定用于化石燃料的研究,资助以工业化规模捕捉燃煤电厂或石油精制所产生的二氧化碳,并将它们深埋于地下的试验项目。这笔经费相当于美国能源部目前每年用于这类研究的经费的5倍。 如今,公众将二氧化碳减排的希望更多地寄托于技术。2007年,美国麻省理工学院(MIT)的一项重要研究认为:对美国和中国这类储碳量丰富的国家来说,关键的促成技术能够让这些国家在燃烧其丰富的化石燃料的同时,减少二氧化碳排放量。但是,这类技术价格昂贵。几位专家估计,目前每捕获和储藏1吨二氧化碳的费用是60美元。因此,除非有法律或法规的强制作用,如二氧化碳税等,否则,燃煤电厂不太可能大规模地采纳这些技术【1】。 目前从世界各国看,二氧化碳捕集与封存(CCS)技术被认为是短期之内应对全球气候变化最重要的技术之一。该技术是通过一定的化学反应将二氧化碳捕捉起来,使之不排放到大气中,再经过压缩、运输,将其封存在枯竭的油田和天然气井或者其他安全的地下场所,以备适时开发应用。但该技术成本大,风险也大。而推广二氧化碳的再利用可能更现实。 据了解,CCS技术只适用于一些二氧化碳纯度高、比较容易捕集的炼油、合成氨、制氢、天然气净化等工业过程。西安热工院总工程师许世森告诉记者,CCS技术本身非常耗能。发电厂做这样的项目,发电成本起码要提高20%~30%,发电效率要降低8~10个百分点。   除了将捕集的二氧化碳埋起来封存外,还有没有其他办法将收集到的二氧化碳进行处理呢?中国工程院院士金涌在近日召开的第九届中国经济论坛上提出了一个建议:从中国的情况来看,推广二氧化碳的再利用可能更现实【2】。 金涌认为,我们开展碳利用的空间很大。比如我国水泥年产能约13亿吨,占全球的一半左右。这里面就存在很大的二氧化碳再利用空间。金涌的思路是,烧水泥的时候分解碳酸钙,会生成大量的二氧化碳,再将二氧化碳耦合一个碳变成一氧化碳的放热反应,不完全燃烧一部分碳,生成一氧化碳。同时用热量把二氧化碳通过碳还原成一氧化碳,这样就可以把生产水泥过程中释放的二氧化碳变成一氧化碳。一氧化碳再往下利用,可以与氢合成甲烷、甲醇。现在国内外正在研究用甲醇做乙烯、丁烯、丙烯。我们可以先做甲醇,用甲醇做乙烯、丙烯、丁烯,同时也可以用甲醇做甲苯、乙苯、二甲苯。如果三烯、三苯都可以这样做的话,我们就可以把大量的二氧化碳储存在材料里面,起码可以减缓几十年。这是一个组合拳,通过过程的组合,通过再利用,达到减排的目的【2】。 用水泥和二氧化碳可以制成二氧化碳空心砖,成为具有更好保温性能的保温建筑材料。二氧化碳气体填充到双层保温玻璃窗中,即可以达到增强保温效果,又存储了二氧化碳。 值得指出的是,水泥的烧制和使用过程是一个互逆的化学反应过程,前一个过程释放二氧化碳,是吸热反应;后一个过程吸收二氧化碳,是放热反应。在两个过程中,向大气排放二氧化碳的总和为零,两个过程不可分割,与化石燃料使用完全不同。所以,水泥生产不是二氧化碳高排放行业。把水泥企业计入大气二氧化碳浓度增加源是不科学的,向水泥企业征收二氧化碳排放税也是不合理的。 目前温室大棚面临两大问题:其一为需要及时通风,否则大棚内的二氧化碳浓度减少影响植物的光合作用;其二为通风降低了温度,增大了供暖能量消耗,减弱了大棚的保温作用。如果利用二氧化碳压缩罐放气,保持大棚内适当的二氧化碳浓度,这样既可增强保温作用,减少供暖能量消耗,又可促进植物光合作用,使二氧化碳得到有效利用。 二氧化碳的初始利用可能会增加生产成本,因此,新产品的试制和推广需要国家政策的支持。 参考文献 1. 王丹红。美国巨额研究经费 用于处理二氧化碳。2009年03月04日11:30 来源:《科学时报》。 http://scitech.people.com.cn/GB/8904495.html 2. 肖化。二氧化碳:埋起来还是用起来? 来源:中国化工报。日期:2010-1-11。 http://www.cpcia.org.cn/html/news/20101/71722_5186.shtml 原文发表在: http://blog.gmw.cn/u/466/archives/2010/273697.html
个人分类: 科技点评|3187 次阅读|1 个评论
火山酸雨是“天外天”的事,根本不必恐慌
jimmydz2005 2010-4-29 09:30
前几天,网上流传一个惊人的消息,近期,请大家出门别忘记带伞,千万不要淋到雨!750年一次的酸雨,被淋到后患各种皮肤病的几率很高。因为欧洲的冰岛一个火山的大爆发,向高空喷发了大量硫化物,在大气层7000~10000米的高空形成了浓厚的火山灰,所以,大家不能淋雨!看到此消息的第一反应是,难道两年后真的要上演美国好莱坞大片2010世界末日的悲壮镜头?骤然,心里觉得很凄凉无助。天灾是人类不可以阻止的,但人祸是可以通过努力避免的。此消息是真是假?还真是我们这些平民百姓不能解释清楚的,三人成虎,也就和大家一起行动了。不管是晴空万里,还是海风狂刮,最近每天出门必带上伞(贪生怕死=爱惜自己,哈哈)。 今天在浏览环球科学网时,发现了刘嘉麒院士的记者采访,忐忑的心才平静了下来。原来酸雨恐慌你没有必要的。刘院士(中科院火山研究专家),他说道:这都是天外天的事,根本不必恐慌,电话那边,刘院士斩钉截铁地说。随后,他提起曾造成 800人死亡的1991年菲律宾皮纳图博火山大爆发。这是上世纪最大的一次火山喷发,曾向大气中喷发了2000万吨的二氧化硫,火山灰尘埃阻挡阳光,遮天蔽日,使全球气温降低了一摄氏度。按照火山喷发级别(共分八级)测算,此次冰岛埃亚菲亚德拉地区火山喷发规模最多三级,而皮纳图博火山大爆发高达六级,喷发强度和喷发量比此次冰岛火山喷发大100倍以上。即便如此,与菲律宾仅隔海峡相望的中国,当时也并未受到严重影响,那为什么要害怕远在北大西洋的冰岛呢? 由此,可以得出酸雨危害人类的言论纯属流言,相信科学,拒绝流言。最后,祈福我们的家园能安宁祥和。
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[转载]"火山灰酸雨"无依据
mingming520 2010-4-29 09:09
火山灰酸雨?这究竟是怎么回事?我们要害怕吗? 冰岛火山喷发岩浆 1991年菲律宾皮纳图博火山大爆发   最近流传这样一条消息:从今天开始到28号,请大家出门别忘记带伞,千万不要淋到雨!750年一次的酸雨,被淋到后患各种皮肤病的几率很高。因为欧洲的冰岛一个火山的大爆发,向高空喷发了大量硫化物,在大气层7000~10000米的高空形成了浓厚的火山灰,所以,28号之前,大家不能淋雨! 火山灰酸雨?这究竟是怎么回事?我们要害怕吗?带着疑问,记者迅速拨通中科院火山研究专家刘嘉麒院士的电话。 这都是天外天的事,根本不必恐慌,电话那边,刘院士斩钉截铁地说。随后,他提起曾造成 800人死亡的1991年菲律宾皮纳图博火山大爆发。这是上世纪最大的一次火山喷发,曾向大气中喷发了2000万吨的二氧化硫,火山灰尘埃阻挡阳光,遮天蔽日,使全球气温降低了一摄氏度。按照火山喷发级别(共分八级)测算,此次冰岛埃亚菲亚德拉地区火山喷发规模最多三级,而皮纳图博火山大爆发高达六级,喷发强度和喷发量比此次冰岛火山喷发大100倍以上。即便如此,与菲律宾仅隔海峡相望的中国,当时也并未受到严重影响,那为什么要害怕远在北大西洋的冰岛呢? 刘嘉麒院士进一步强调,在没有具体观测资料、没有定量数据公布的情况下,有关火山灰酸雨的流言更是没有科学依据,是完全没有必要传播的。 来源:人民网-科技频道
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冰岛火山爆发到底会不会引起酸雨?
zhangxf0303 2010-4-24 08:58
最近网上疯狂流传个帖子: 从今天到28号,请大家不要淋到雨。750年一次的酸雨,被淋到后患皮肤癌的几率很高。因为欧洲的一个火山的大爆发,向高空喷发了大量硫化物,在大气层7000~10000米的高空形成了浓厚的火山灰层,强酸性。请大家注意。 这究竟是真是假,学化学的我很好奇!于是简单搜了搜: 先看看酸雨的概念和成因: 酸雨的发现 近代工业革命,从蒸汽机开始,锅炉烧煤,产生蒸汽,推动机器;而后火力电厂星罗齐布,燃煤数量日益猛增。遗憾地是,煤含杂质硫,约百分之一,在燃烧中将排放酸性气体 SO2;燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化,氧气与氮气化合,也排放酸性气体NOx。它们在高空中为雨雪冲刷,溶解,雨成为了酸雨;这些酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和铵离子。1872年英国科学家史密斯分析了伦顿市雨水成份,发现它呈酸性,且农村雨水中含碳酸铵,酸性不大;郊区雨水含硫酸铵,略呈酸性;市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐,呈酸性。于是史密斯首先在他的着作《空气和降雨:化学气候学的开端》中提出酸雨这一专有名词。 酸雨的成因 酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸,绝大部分是硫酸和硝酸。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫,燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物,经过云内成雨过程,即水气凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上,发生液相氧化反应,形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;又经过云下冲刷过程,即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体,形成较大雨滴,最后降落在地面上,形成了酸雨。火上爆发也可引起, 也可以参照英文 http://www.angelfire.com/ks3/acidrainreport/acid.html 事实上,我还没找到英国,法国,德国等欧洲国家对这次火山爆发引起酸雨的的报道,只是火上爆发引起的火山灰在空中飘浮,引起航班受阻而已!火山灰,不等于酸性气体(硫,氮的化合物),我不明白,从距离上远离冰岛的中国怎么会降酸雨(当然大气流动也会有影响,但这么远的距离,即使有应该也已经很稀释了)! 也就是说这是谣传,大家就把心放肚子里吧! 还有就是中国做为全球三大酸雨区之一,如果真有酸雨,那当地的环境保护部门就该反思自己的失职了! 简单思考,欢迎讨论!
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风声鹤唳的时代
boxcar 2010-4-22 23:48
这篇博文是2008年11月网上和手机短信在疯传桔子寄生虫谣言期间我发表在我的Sina博客上的一篇博文( http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b0339520100b3a3.html ),现在转载到科学网的博客上,算是增加一个解读谣言现象的角度。 现如今我们正处于一个风声鹤唳,草木皆兵的时代。虽然没有什么确切的证据能说明会有大的失败或者灾难在可遇见的未来发生在我们自己身上,但我们的神经却似乎已变得异常的敏感,日子也就过得非常紧张。具体的表现就是任何一个千里之外发生的事件,都能作为一种讯息被迅速扩散和传播,一番添枝加叶之后,会以一种纯谣言的状态用手机短信或者QQ群发消息乃至电子邮件的具体形式由不同的路径传递给我们,仿若这样的事件马上就要发生在我们身上了。最典型的案例就是前些天关于桔子有所谓寄生虫的传言,这样一条夹杂着明显错别字(因为大地震已经闻名了的四川广元竟然被错误地写成广源)的短信,都能迅速地被传播和相信,这一面导致了桔子的售价迅速下跌,同时也有好事者专门去寻找真真假假的证据以证明谣言是真实的(找个把有虫子的桔子用手机拍下来,找媒体去爆料领钱)。 对于谣言的真实性问题,我想到了最近热播的武侠题材电视剧《鹿鼎记》中韦爵爷的谎话哲学在一堆真话中夹杂假话,会很容易地骗过许多聪明人。而谣言的传播模式和渠道之多、社会影响之深远,似乎又在印证着三人成虎的古老寓言和纳粹德国的戈培尔博士的名言谎言重复一千次就成了真理。我们如果分析桔子与虫子的谣言,我们就会看到,广元的桔子确实有不少生虫子的,虫子本身也确实得算是寄生虫(寄居在桔子里),这些算是真话,不过消息里面藏着的谎言也着实不少,那就是这种虫灾虽不普遍但却被夸张;虫子其实是仅仅吃桔子的,这是天经地义的自然规律,毫不奇怪,虫子也只能被人误食而没啥可能进入人的体内寄生下来(去吃人!?),但这些我们来说本来就很常识性的东西却因为寄生虫三个字把我们彻底弄懵了和吓傻了;至于虫子本身可能存在的毒害作用,其实也不会大到哪儿去,谁吃水果没咬到过虫子或虫眼?有谁因为一般常见的水果中的虫眼或虫子本身中毒过?这些本来都是靠着我们的生活经验能识破的谣言,现如今居然能大行其道,骗咱没商量了,不能不说是我们人类(特别是咱中国人)莫大的悲哀。手机、互联网等先进技术手段解决了信息传播速度和信息量等问题,但却让我们的辨别是非能力和对环境的适应能力不断下降。以前能让我们心慌的事件可能几年遇到一次(实际是听说一次),现在这样的信息却借着前面说过的先进的现代化载体开始排着队地对我们进行轮番轰炸了。 如此这般地风声鹤唳-草木皆兵,我们以后还能安逸地生活么? 后记:今天又在疯传冰岛火山喷发会造成中国降酸雨的消息了,我感觉这多半又是一个不靠谱的谣言。火山的大量喷发物确实含有硫,但这些含硫的物质一定会导致数万里之外的地方降下酸雨么?这些飘在大气中的火山灰在途中难道不会沉降和扩散?如果有下酸雨,途中的整个欧洲大陆和俄罗斯的大片国土上是不是已经下了,其程度如何?杀伤力有多大? 其实,这时候需要科学家站出来做好观测和计算-预测工作,我感觉从事相关专业的学者做个计算模拟并不太难,很希望有相关专业的科学网博主试着算一下。
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[转载]中国气象局回应将降750年一遇酸雨传言
xupeiyang 2010-4-22 20:36
中国气象局回应将降750年一遇酸雨传言 2010年04月22日 15:06 人民网 【 大 中 小 】【 打印 】 共有评论 106 条 人民网北京4月22日电(记者赵艳红)近两天在一些网站的论坛和msn上盛传一条不要淋雨的帖子,说是冰岛火山的大爆发会导致强酸性降雨,被淋到后患皮肤癌的几率很高。中国气象局副局长矫梅燕昨日表示,冰岛火山灰到了亚洲浓度会很小,一般不会对我们产生太大的影响。 从今天到28号,请大家不要淋到雨。750年一次的酸雨,被淋到后患皮肤癌的几率很高。因为欧洲的一个火山的大爆发,向高空喷发了大量硫化物,在大气层7000-10000米的高空形成了浓厚的火山灰层,强酸性。记者在百度里搜素,发现数家网站都盛传这样一条贴文。也有不少网友表示这两天在msn上不断收到朋友转发的类似信息。 记者登录中国气象局网站,并没有找到关于强酸雨的预报信息。中国气象局副局长矫梅燕昨日做客新华网时表示,这次欧洲的冰岛火山喷发,火山灰进入到大气层以后非常浓密,能见度很低,所以会对飞机的传感器产生影响,肯定是要停运的。因为当地气候条件比较稳定,不利于火山灰很快消失,所以扩散得比较慢,在整个喷发区域附近滞留得比较多。 此外,冰岛火山喷发后,当时的气象条件有一些偏南的气流,正好吹到了欧洲大陆,特别是欧洲北边,对于欧洲整个航线影响很大。从气象卫星来看,随着气象条件的好转,现在有北风向北吹着火山灰,这样会离欧洲大陆越来越远。 矫梅燕表示,不排除这些火山灰进入了大气层以后,随着高层气流的传输会到亚洲地区来,但是随着扩散,浓度会越来越稀松。现在从卫星云图的监测来看,真正到了亚洲地区这块浓度会很小,一般不会对我们产生太大的影响。带有一定化学成分的颗粒物在大气中存在以后,会对未来的天气有一些影响,至于什么样的影响,还是要长期关注。
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面对谣言
热度 1 phw1987 2010-4-22 16:39
今天收到很多条关于防护所谓750年一遇的酸雨,消息来得来源恐怕无法考证了,但是网络上这样的消息越来越多,不明真相的人纷纷跟风。鄙人仔细想想,似乎欧洲火山喷发和中国酸雨没有关系,原因:酸性物质要从欧洲运输到中国实在是难。我们知道火山喷发的巨大能量将大量的硫化氢等酸性物质排放到大气层高层中(这部分是主要的),欧洲地处盛行西风带,地面上吹的是西南风,但高空确实相反的风向,是东北风!所以,即便有可能下酸雨,也不会是在中国。
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