打造理想的碳中和能源动力解决方案——记上海交通大学新能源动力研究所副教授周宝文

<正>能源是推动人类社会发展的直接动力。工业革命以来,人类向大气排放了超过1.5万亿吨的二氧化碳,引发了严重的生态环境危机。目前,科学家正在尝试通过人工光合作用,模拟自然界的绿色植物利用太阳光、水和二氧化碳合成燃料和化学品,既可以降低二氧化碳的浓度,又能保证能源的可持续供应。     

1万年后地球将进入漫长冰期

英国和加拿大两国科学家称,在人类开始将大量二氧化碳气体排放到大气前,地球正在进入一个半永久性的冰河纪,然而可能由于人类活动的影响,这一冰期将延迟至至少1万年后到来。     

气候变暖致极地海洋碳吸收能力降低

地球上大约一半以上进入大气层的二氧化碳是被海洋吸收的，因此，海洋有“碳吸存槽”的美誉。但最新的环境研究发现，因为气候变化，南大洋从大气中吸收二氧化碳的能力正在受到侵扰。如果气候变化的趋势继续下去，那么，海洋吸收人类释放的温室气体的能力将会受到严重损害。     

全球气候变暖下的海洋

我们赖以生存的地球在过去的46亿年里慢慢演化着,并且日益受到人类的影响。由于人类活动,大气中的温室气体（二氧化碳、甲烷等）在不断增加,致使全球气温升高。全球气候变暖及其对人类社会与生态系统的影响已成为人类面临的最重要问题之一。     

基于专利分析的海洋碳封存技术

海洋是全球最大、最活跃的碳库，人类活动排放到大气中的二氧化碳约30%由海洋吸收，而海洋储碳周期达数千年，这对缓解并改善全球气候变暖至关重要。利用海洋吸收和封存二氧化碳是实现碳中和目标的重要技术手段。文章定义了海洋碳封存的专业技术范围，总结了海洋碳封存相关的技术方法，分析了当前海洋碳封存的技术发展趋势及国内外先进技术经验，以期为我国加快实现碳中和目标提供管窥之见。     

“碳钟”

在宇宙射綫的中子作用之下,从大气氮中不断地形成碳的放射性同位素C-14。它氧化为二氧化碳CO_2。在大气中放射性碳C-14的数量与稳定的C-12之比,只由宇宙射綫的强度而定。这种比例可以認为是不变的。植物迅速地吸收了大气中的二氧化碳,所以植物里的放射性碳和稳定性碳的对比关系,和在大气中是一样的。如果把树砍断,我們就不可能使它再从大气中吸收二氧化碳,那末放射性碳的相对数量将由于它的分裂而开始减少。C-14的数量每5,700年减少一半。因此剩下來的     

保护环境 珍惜生命

人类和所有的生物都生活在地球表面这个环境中。一方面生物要从环境不断地摄取物质和能量 ,因而受到环境的限制 ,生物只有适应环境才能生存和发展 ;另一方面生物的生命活动又能够不断地影响环境 ,改变环境。因此 ,生物与环境之间是相互影响、相互作用的 ,也是相互依赖、相互制约的 ,是一个不可分割的统一的整体。人类活动对环境的影响是其他生物所无法相比的。人类活动所造成的环境变化 ,反过来又影响着人类自身的健康、生存和发展。怎样才能使人类与环境和谐地发展 ,是当今人类社会共同关注的问题。1　环境污染和破坏问题随着人类社会的发展 ,人类对环境的影响越来越大。由于人们在生产和生活中不断地向环境中排放各种有害物质 ,以及对自然资源的不合理利用 ,使人类生存环境遭到了严重的污染和破坏 ,出现了严重的危机。主要表现在 :一是环境污染 ;二是自然资源的破坏以及由此引起的生态环境的恶化。1 .1　大气污染。人类的工农业生产不断地向大气中排放有害物质 ,造成大气严重污染 ,产生了一系列恶果。冰箱中氟里昂会破坏臭氧层 ,使臭氧层变得稀薄 ,有的地区已出现了臭氧空间 ;工业尾气含氮硫氧化物排放大气中 ,与雨水作用形成酸雨 ;煤和石油的大量燃...     

中国应对气候变化的主要策略

气候变化是由于人类活动排放大量温室气体．导致大气中温室效应增强而引起的。越来越多的科学观测证据表明．自1876年到2000年．大气中的二氧化碳浓度约增长了31％。20世纪地表平均温度升高了0.4～0．8℃．其变化之快是过去一万年所没有的．并且这种人为引起的气候变化将持续数个世纪。全球气候系统的大幅度变化．可能对自然生态系统和人类社会造成重大的影响。     

分析环境大气监测中的布点方法与意义

工业革命给社会带了深刻的变革,人类文明得到了极大的发展.然而随着人类进入工业社会,开始对大气环境产生了极大的影响.在工业社会的大背景下,大量化学材料和燃料运用于工业生产和人们生活当中,因此大气环境成分的比例发生了巨大的变化,对大气环境的破坏直接影响着人类的生存和发展,所以,对环境大气进行监测意义重大.对大气环境进行监测,反应了人类对生存质量的要求,我们必须制定相应的方法和手段,以保证环境的质量,使人们生活在安稳的环境当中.因此就必须对环境大气进行监测.     

谈森林生物量研究的意义

人类活动致使土地利用方式改变、自然资源破坏,同时化石燃料的无节制燃烧,使得大气中CO2含量持续快速增加,由CO2的温室效应导致的全球变暖成为全球最严重的环境问题之一。2005年2月16日,旨在限制全球二氧化碳排放的《京都议定书》正式生效,标志着国际社会在温室气体排放方面一个新时代的来临。《京都议定书》认可通过增加森林碳汇来履行温室气体减排义务。因此,对现有森林生态系统的碳蓄积加以细致研究的重要性和迫切性愈益彰显。     

加强光能高效利用机理研究的战略意义

一、光合作用产物是地球上生物质的唯一来源,是人类社会生存和持续发展的物质基础 光合作用是地球上最大规模的利用太阳能把二氧化碳和水等合成有机物并放出氧气的过程。它为几乎所有的生命活动提供有机物、能量和氧气。光合作用放出的氧气,是大气中氧气的最初来源。     

破译二氧化碳去向不明之谜

在20世纪70年代以前,人们一直认为森林作为地球陆地上最大的光合作用系统,通过光合作用吸收大气中的二氧化碳,起着净化大气、减缓因人为因素而导致的大气二氧化碳浓度快速增加的作用。然而,1977年瑞典气象学家博林和美国生态学家伍德维尔撰文指出,全球森林,尤其是热带林的破坏正导致陆地生态系统向大气净排放二氧化碳,成为大气二氧化碳浓度升高的主要因素之一。这一结果震惊了科学界,也     

气候变化政策的突破？

过去两个世纪，人类活动使得大气二氧化碳浓度提高了3l％。如果商业活动照现在的情形进行下去，这一比例将在2100年前达到前工业社会的两倍。虽然该此例的增高将毫无疑问地大幅度转变气候，但是气候变化的大小、时机和区域方式等依然存在巨大的不确定性，我们甚至对其产生的生态、经济和社会后果都知之甚少。     

二氧化碳 一氧化碳

二氧化碳和一氧化碳是大家常遇到的气体。可是,你知道它们都有什么用处吗? 有机化学中的碳酸气二氧化碳又叫碳酸气,存在于大气里。据估计:大气里的二氧化碳竟达2万3干多亿吨。在我们日常生活中,二氧化碳好象是一种一无用处的东西,我们都把它当作废料呼出体外。每个人每昼夜就要呼出1.3公斤二氧化碳,人类每年呼出到大气里的二氧化碳就有十多亿吨之多。动物和植物也都通过呼吸放出大量二氧化碳。食物发     

控制温室效应

温室效应近年来越来越为人们所关注。人类活动,增加了大气中二氧化碳的含量,加强了温室效应。经计算,燃烧1吨煤会产生大约4吨二氧化碳。90年代,每年约有60多亿吨碳被烧掉,向大气中输入的二氧化碳约250亿吨。1957年,大气中二氧化碳的浓度为315PPm,现在则高达(?)PPm。大气中二氧化碳的浓度目前已经超过背景值33％。据IPCC(政府间气候变化特别小组)1996年的报告,到2100年,全球变暖幅度将在1℃～3.5℃之间,平均升高2℃,海平面上升值在15厘米～90厘米之间,平均升高为48厘米,将有900万人会受到海平面上     

气候变化对农田生态系统碳氮过程的影响

气候变化包含地球历史上发生的各种或冷或热的变化,但目前所讨论的气候变化主要是指自18世纪工业革命以来,人类大量排放二氧化碳等气体所造成的全球变暖现象。全球变暖问题是指大气成分发生变化导致温室效应加剧,使地球平均气温异常升高并由此引发的一系列环境、经济等问题。大气温室气体浓度增加与陆地生态系统碳氮等元素生物地球化学循环过程紧密关联。     

"隐形饥饿"的时代

正如氧气是人类和所有动物的生命之源一样,二氧化碳是植物必不可少的食物。大气中二氧化碳含量增加引起的温室效应对植物来说,未尝不是一件可喜可贺的事——食物丰富了,它们能更加蓬勃地生长。研究报告指出,现今大气中的二氧化碳量比工业革命前增长了30%;而空气中二氧化碳含量每增加一倍,农业收成就会提高近40%。看来,这些繁茂生长的植物能给人类带来更丰富的美食,温室效应也有其可取之处呢!     

越来越酸的海洋 越来越迷的未来

海洋酸化是指由于吸收大气中过量的二氧化碳,导致海水逐渐变酸的过程。人类活动向大气释放的二氧化碳,以每小时100万吨以上的速率被海洋吸收,在吸收过程中,二氧化碳与水反应释放出氢离子,使得海水的pH值下降。海水应为弱碱性,海洋表层水的pH值约为8.2。但到2012年,海水表层pH值降低了0.1。海水酸性的增加,会改变海水的种种化学平衡,使多种海洋生物乃至生态系统面临巨大威胁。因此,除了全球变暖,海洋酸化被称为与二氧化碳排放相关的另一重大环境问题。     

浅谈黑碳的影响及其减排措施

黑碳是细微颗粒中数量最多、危害最大的一种可吸入的大气污染物,其主要成分是碳,对环境和人类健康危害很大。黑碳被认为是仅次于二氧化碳的第二大导致气候变化的元凶,虽然都会导致气候变暖,但黑碳与二氧化碳等温室气体的气候强迫影响相反。与二氧化碳等温室气体不同,黑碳是一种短生命期大气污染物,在大气中停留时间较短,因此黑碳减排是短时间内缓解气候变化的最迅捷的路径。     

“碳卫星”开启“碳密”之旅

正2016年12月22日3时22分,我国在酒泉卫星发射中心成功发射全球二氧化碳监测科学实验卫星(简称"碳卫星")。这是我国首颗、全球第三颗专门用于"看"全球大气中二氧化碳含量的卫星。从厚厚包裹着地球的大气层中识别出哪些气体是二氧化碳,要画出一张张"动态图"——碳卫星需安上特制的"千里眼"。本次发射的碳卫星搭载了一台高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪。这台探测仪的工作原理是在可见