碳氢科学1200问之：331-340问从温室气体到热岛效应

城市热岛效应

中国碳氢核肥碳中和项目是依照《国务院战略性新兴产业发展“十二五”规划》编列的替代化肥化学农药、确保粮食食品安全的新型清洁能源肥料项目。其中《碳氢核肥制备关键技术与产业化应用》已被评审为国家级战略型全产业化应用科技成果。

中国碳氢核肥碳中和技术核心竞争力可独家支撑并达到中共中央、国务院《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和联合国环境规划署制订的生态环保领域全部项目各项指标要求,可以实现中共中共中央、国务院关于新发展理念、科技创新、绿色发展、食品安全、生态友好及碳排放、碳交易、碳达峰、碳中和、碳利用、碳金融等战略预期。  

到2021年11月初，根据中国国际碳氢农业科学研究院《中国碳氢核肥碳中和项目2021-2023年市场区划占位与授权管理办法》要求，国碳联盟已经在国内核准并建立起中国碳氢核肥碳中和项目山东省、湖北省、上海市、山西省、辽宁省、吉林省、河南省、广东省、新疆建设兵团、河北省等10个省级派出机构，在其它省份建立了数以百计的中国碳氢核肥碳中和项目地、县、乡、村、专业种植养殖等不同规模的示范观摩基地和数据采集网点。有志于中国碳氢核肥碳中和事业的仁人志士可根据以下信息联系咨询我们。

碳氢科学1200问之：331-340问

从温室气体到热岛效应

制作：中国国际碳氢农业科学研究院

运营：山东碳汇农业科技有限公司

发布：中国碳氢产业网

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国际温室气体排放权交易法律问题研究

331.什么是温室气体？

答：温室气体（GHG Greenhouse Gas）： 指任何会吸收和释放红外线辐射并存在大气中的气体。《京都议定书》中规定控制的6种温室气体为：二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。

332.什么是温室效应？

答：温室效应：又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，其引发了一系列问题已引起了世界各国的关注。

温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热对流而形成的保温效应，即太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。

如果没有大气，地表平均温度就会下降到-23℃，而实际地表平均温度为15℃，这就是说温室效应使地表温度提高38℃。大气中的二氧化碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高，这就是有名的“温室效应”。

333.什么是热岛效应？

答：热岛效应（Urban Heat Island Effect）：是指一个地区的气温高于周围地区的现象。用两个代表性测点的气温差值（即热岛强度）表示。主要有城市热岛效应和青藏高原热岛效应两种。

热岛效应是由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。该现象，属于城市气候最明显的特征之一。热岛效应是温室气体城市化的突出表现，主要原因是空气污染引起的连锁反应。

334.什么是城市热岛效应？

答：城市热岛效应：是指城市因大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素，造成城市“高温化”。城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。形成城市热岛效应的主要因素有空气污染、绿地减少、城市下垫面、人工热源、水气影响、人口迁徙等多方面的因素。

农林业温室气体减排与控制技术

335.温室气体主要有哪几种？

答：京都议定书中规定控制的6种温室气体为：二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。

（01）二氧化碳：大气中的二氧化碳（CO₂）是植物光合作用合成碳水化合物的原料，它的增加可以增加光合产物，无疑对农业生产有利。同时，它又是具有温室效应的气体，对地球热量平衡有重要影响，因此它的增加又通过影响气候变化而影响农业。此外，大气中具有温室效应的微量气体还有甲烷、氯氟烃、一氧化碳、臭氧等，总的温室效应中二氧化碳的作用约占一半，其余为以上各种微量气体的作用。

温室气体核算体系

（02）甲烷：甲烷分子是天然气的主要成份，是一种洁净的能源气体，同时它是大气中一种重要的温室气体，其吸收红外线的能力是二氧化碳的26倍左右，其温室效应要比二氧化碳高出22倍，占整个温室气体贡献量的15%，其中空气中的含量约为2ppm。

（03）一氧化二氮：一氧化二氮在大气层中的存在寿命是150年左右，尽管在对流层中是化学惰性的，但是可以利用太阳辐射的光解作用在同温层中将其中的90%分解，剩下的10%可以和活跃的原子氧O（1D）反应而消耗掉。即使如此大气层中的N2O仍以每年0.5-3Tg的速度净增。

（04）氯氟碳化合物：氯氟碳化合物（CFC-11和CFC-12），它们在对流层中也是化学惰性的，但也可在同温层中利用太阳辐射光解掉或和活性氧原子反应消耗掉。

336.温室气体是怎么产生温室效应的？

答：温室气体之所以有温室效应，是由于其本身有吸收红外线（一种热辐射）的能力。温室气体吸收红外线的能力是由其本身分子结构所决定的。在分子中存在着非极性共价键和极性共价键。分子也分为极性分子和非极性分子。分子极性的强弱可以用偶极矩μ来表示。而只有偶极矩发生变化的振动才能引起可观测的红外吸收光谱，则拥有偶极矩的分子就是红外活性的；而Δμ=0的分子振动不能产生红外振动吸收的，则是非红外活性的。也就是说，温室气体是拥有偶极矩的红外活性分子，所以才拥有吸收红外线，保存红外热能的能力。

337.产生温室效应的直接原因是什么？

答：产生温室效应最直接原因是：现代化工业社会过多的发展化学农业、过多燃烧煤炭、石油和天然气，进而产生和大量排放含有二氧化碳的气体进入大气造成的。

338.温室效应的主要危害是什么？

答：温室效应的加剧必然导致全球变暖，气候变化已成为影响人类生存和发展的重要因素。

（01）冰川消退，海平面上升

气候变暖，使极地及高山冰川融化，从而使海平面上升。气温升高导致海水受热膨胀，也会使海平面上升。观测表明，近100余年来海平面上升了14～15cm；据预测，未来海平面将继续上升。

海平面上升会直接导致低地被淹、海岸侵蚀加重、排洪不畅、土地盐渍化和海水倒灌等问题。若地球温度按现在的速度继续升高，预测到2050年，南北极冰山将大幅度融化，上海、东京、纽约和悉尼等沿海城市将被淹没。

（02）气候带北移，引发生态问题

据计算，若气温升高1℃，北半球的气候带将平均北移约100km；若气温升高3.5℃，则会向北移动5个纬度左右。这样，占陆地面积3%的苔原带将不复存在，冰岛的气候可能与苏格兰相似，而我国徐州、郑州冬季的气温也将与武汉或杭州差不多。

热岛效应

如果物种迁移适应的速度落后于环境的变化速度，则该物种可能濒于灭绝。据世界自然保护基金会(WWF)的报告，若全球变暖的趋势不能被有效遏制，到2100年，全世界将有1/3的动物栖息地发生根本性变化，这将导致大量物种因不能适应新的生存环境而灭绝。

气候变暖很可能造成某些地区虫害与病菌传播范围扩大，昆虫群体密度增加。温度升高会使热带虫害和病菌向较高纬度蔓延，使中纬度面临热带病虫害的威胁。同时，气温升高可能使这些病虫的分布区扩大、生长季节加长，并使多世代害虫繁殖代数增加，一年中危害时间延长，从而加重农林灾害。

（03）加重区域灾害

全球变暖会加大海洋和地表水的蒸发速度，从而改变降水量和降水频率在时间和空间上的分布。研究表明，一方面，全球变暖使世界上缺水地区降水量和地表径流减少，加重了这些地区的旱灾，也加快了土地荒漠化的速度；另一方面，气候变暖又使雨量较大的热带地区降水量进一步增大，从而加剧洪涝灾害的发生。此外，全球变暖还会使局部地区在短时间内发生急剧的天气变化，导致气候异常，造成高温、热浪、热带风暴、龙卷风等自然灾害加重。

（04）危害人类健康

温室效应导致极热天气出现频率增加，使心血管和呼吸系统疾病的发病率上升，同时还会加速流行性疾病的传播和扩散，从而直接威胁人类健康。

当然，全球变暖，大气中CO2浓度升高，有利于植物的光合作用，可扩大植物的生长范围，从而提高植物的生产力。但整体来看，温室效应及其引发的全球变暖是弊大于利，因此必须采取各种措施来控制温室效应，抑制全球变暖。

长春城市热岛效应研究

339.联合国号召怎样减缓温室效应？

答：过去几十年间积累的证据表明，人类活动会在全球范围内干扰大气。联合国政府间气候变化专门委员会专家在2008年的巴黎会议中，就各国有关气候变暖的研究和统计数据，深入讨论了全球变暖问题，认为人类活动很可能与气候变暖有关联。因此，必须对人类活动进行调整，采取必要的措施减少温室气体的排放，最大限度地减少人类活动对地球系统的人为干扰。

减少温室气体向大气中排放是减缓温室效应最直接的方法，导致CO2排放量有增无减的根本原因是世界对化石燃料的过分依赖，特别是对煤炭、原油和天然气的依赖。鉴于此，国际上CO2减排主要有五种方案：

热岛效应示意图

（01）是从化石燃料的利用中捕集CO2并加以利用或封存；

（02）是优化能源结构，开发核能、风能和太阳能等可再生能源和新能源；

（03）是提高植被面积，消除乱砍滥伐，保护生态环境；

（04）是开发生物质能源，大力发展低碳或无碳燃料；

（05）是提高能源利用效率和节能，包括开发清洁燃烧技术和燃烧设备等。

340. 碳氢核肥能为减缓温室效应做出贡献吗？

答：“碳氢拯救地球，核肥造福人类，科技改变人生”。中国碳氢核肥碳中和技术是已知国际社会仅有的可以直接用于碳捕集、碳利用的颠覆性技术。国际社会可以通过推广中国碳氢核肥碳中和技术，实现修复地球生态系统，达到减缓温室效应的目标。其中：

（01）金藻门碳氢核肥：可以确保粮食的生态安全。

（02）绿藻门碳氢核肥：可以确保蔬菜的食品安全。

（03）蓝藻门碳氢核肥：可以确保经作的生态安全。

（04）红藻门碳氢核肥：可以确保林果的生态安全。

（05）硅藻门碳氢核肥：可以确保药材的生态安全。

（06）甲藻门碳氢核肥：可以确保水生生物的生态安全。

（07）褐藻门碳氢核肥：可以确保土生生物的生态安全。

中国碳氢核肥碳中和技术之于地球的修复生态系统、减缓温室效应特别重大的意义还在于，仅用蓝藻门、甲藻门、黄藻门三款碳氢核肥就可以把已经污染或破坏的现代森林生态系统、草原生态系统、海洋生态系统、淡水生态系统、农田生态系统、冻原生态系统、湿地生态系统、城市生态系统等八大生态系统得到很好的修复和治理。

中国国际消费品博览会《中国碳氢核肥碳中和项目》宣传片截频

科技部《碳氢核肥制备关键技术与产业化应用》

国家科技评价委员会

碳氢科学碳氢农业碳氢核肥碳中和科普知识

1200问编辑委员会顾问

赵永志：农业部耕地质量建设与管理专家指导组专家

        北京市土壤肥料工作站站长/研究员

赵同科：北京市农林科学研究院研究员

张能玲：中国科学院微生物研究所教授

贺纪正：中国科学院生态环境研究中心研究员

曹卫东：中国农业科学院资源区划所研究员

李  栋：中国农业大学工学院教授/博导

汪立君：中国农业大学食品学院教授/博导

田有国：农业部农业科技推广服务中心研究员/处长

方雯霞：中国检验检疫科学研究院高级农艺师

李临西：科技部火炬计划中心研究员

周  卫：中国植物营养与肥料学会研究员

季恒宽：科技部中国高科技产业化研究会高级工程师