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生命科学导论课程论文

2020-03-09 10页 doc 26KB 6阅读

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生命科学导论课程论文生命科学导论课程论文 温室效应的产生机理及其对生态环境的危 害 姓名:高枫姣学院:数学与信息科学学院学号:200871040107 摘要: 气候变化是当今国际社会面临的最大环境挑战。全球变暖是当今人类面临的一个非常严重的环境问题。面对人类的生存危机,人类应该通过调整自身的活动方式来改变自身的生产环境。全球变暖已是不争的事实,温室效应如今成为全球性的环境问题。本文介绍了温室效应的产生机理及带来的影响,其对生态系统的危害,以及减缓温室效应的对策。本文综述了温室气体效应的功过及其变化和揉活动对自然大气温室效应的影响以及地...
生命科学导论课程论文
生命科学导论课程论文 温室效应的产生机理及其对生态环境的危 害 姓名:高枫姣学院:数学与信息科学学院学号:200871040107 摘要: 气候变化是当今国际社会面临的最大环境挑战。全球变暖是当今人类面临的一个非常严重的环境问。面对人类的生存危机,人类应该通过调整自身的活动方式来改变自身的生产环境。全球变暖已是不争的事实,温室效应如今成为全球性的环境问题。本文介绍了温室效应的产生机理及带来的影响,其对生态系统的危害,以及减缓温室效应的对策。本文综述了温室气体效应的功过及其变化和揉活动对自然大气温室效应的影响以及地球本身所存在的应对全球变暖的一些恢复能力;陈述了对于温室气体及其效应的防治。 关键词:全球变暖,影响,CO2,,危害,温室效应 1.温室效应的原理 每年6月5日是“世界环境日”,1989年的主题便是“警惕,全球要变暖”。而联合国环境署确定的199年“世界环境日”的主题是“气候变化—需要全球合作”。 构成大气主要成分的氮气和氧气,既不吸收也不发射热辐射。而大气中天然存在的水蒸气和甲烷、二氧化碳等微量气体成分,一方面能让太阳光(可见光)通过,以加热地球面;另一方面,又能吸收由地球表面反射回宇宙空间的红外线,从而对大气起加热作用,维持地球气温保持一定水平,也保证了地球气温的昼夜温差大小,为人类及地球其它生物提供了适宜的生存温度和气候。这一过程即被称为自然温室效应。 温室效应原指温室玻璃入射阳光所造成的室内增温受阻于玻璃不易散失而得以保存的效应。 大气中二氧化碳对于来自太阳的短波辐射吸收很少,地表收到大量的太阳短波辐射被加热,温度提高,再以长波形式向外辐射,地表的长波辐射绝大部分被大气中的水蒸气和二氧化碳所吸收,大气被加热,也以向外长波辐射能量,很大一部分辐射又能返回地表,这样是地表和大气下层的温度增高。因为这种作用与温室玻璃所起的作用类似,故称温室效应。 目前人类二氧化碳等温室气体排放过多,是很多科学家认为的全球变暖的主要原因,20世纪50年代以来,人为产生的温室气体排放量不断增加土地利用状况的急剧变化以及人工合成化学氮肥的产量和日用量日益增加,使得大气中温室气体浓度不断增加,打破了原来温室气体成份源的自然平衡。例如,从1959年到1998年,co2浓度增加了16.1%, 工业化以来的200年间大气中NO2 浓度增加了约15%,CH4的浓度增加10%。大气中温室气体浓度逐渐增加,使得大气温室效应增强。 1.1 温室气体 温室气体是指大气中存在的能吸收红外辐射并对大气有加热效果的所有气体 的总称。温室气体中最重要的是水蒸气。实际上,大气层所吸收的红外线中90%要归功于水蒸气、云和二氧化碳,剩余的10%才是由其它微量气体吸收的。但是大气中水蒸气的含量不受人类活动的直接影响。现在作为全球气候变暖原因的温室气体,主要是指因为人类生产生活活动所增加的气体成分,如二氧化碳、氧化亚氮、对流层臭氧、甲烷、氯氟烃等。这也是人类现在力图控制的主要部分。2.温室效应对地球环境生态的危害 气候的变化确实已经成为限制人类生存和发展的重要因素,成为全球所关注的话题。而全球变暖的主要原因正是由于人类过度的经济活动而造成的过度温室效应。海平面上升只是温室效应将带来的众多 严重后果的其中之一。 2.1气候变暖使海平面上升 影响海平面升高的因子,主要是海水热膨胀,当海洋变暖时,海平面则会升高。海平面的升高将严重威胁沿海地区,特别脆弱的一些地区如孟加拉国及类似的三角洲地区、荷兰及太平洋和其他海洋中地势低洼的小岛屿国家。对于这些地区而言,即使几分之一的海平面升高,也将对他们产生严重影响。或许世界上很多国家将会消失。海平面升高除了使沿海地区丧失大批优良的农业土地外,还使这些地区极易受到风暴潮的危害,海平面升高则从影响海岸和海洋生态系统。另外,海平面升高将通过盐水侵入地下淡水资源,进一步影响到农业土地的生产力。冰川融化,海平面上升。冰川融化早已开始,1987年南极冰川边缘有一大块面积约为6400平方公里的冰块已从主体分离渐入罗斯海。现全球三分之一的人口居住沿海线60公里范围内,即使海平面上升1米,也将有许多城镇和良田被淹没。 随着温室效应的增强,气候变暖,气温升高,海温也随之升高,海水将会由于增温而膨胀,促使海平面升高。据估计,在综合考虑海水膨胀,北极和高山冰雪溶化等因素的前提下,当全球增暖1.5—4.5摄氏度时,海平面可能上升20—165厘米;如取中位,当全球增暖3摄氏度时,海平面可能上升80厘米。据统计,近百年来随着全球气温增高大约0.6摄氏度,全球海平面大约上升了10—15厘米。这样上海、东京、纽约等世界上30%低海拔的大城市将受到被淹没的威胁。例如,低海拔的马尔代夫,将面临灭顶之灾;意大利的著名“水城”威尼斯,也将面临城市下沉,海水围困的影响;有名的“低地之国”荷兰,约有1/3的国土将在海拔1米以下,其西部地区将有40%以上的土地低于目前的海平面或与海平面等高,一旦海平面大幅度上升,要么任其被海水淹没,要么花费巨额投资提高和加固拦海大坝,以便保护这样低海拔地区,这就将付出巨大代价。美国经济高度发达的东海岸就有2400平方公里的地区沦为汪洋气候变暖对人类健康的影响主要是美 国的研究,研究结果表明:气温升高2—4度,人口死亡率将上升5%。 2.2 降水带北移 如果按全球平均增温3.5度计算,温度带平均向北移动约5个纬度,并且,海水温度、密度、盐度随气温上升引起起影响大气环流,改变现在的降水分布,全球的降水总量可增加7—11%。 2.3 气候变暖对农、牧业环境生态系统的影响 气候变化将使未来农业生产面临三个突出问题:一是农业生产的不稳定性增加,产量波动大。二是农业生产布局和结构将出现变动。三是农业生产条件改变,农业成本和投资大幅度增加。全球变暖使全球粮食总产量有所下降,一年中温度和降水的分布式决定种植何种作物的因素,温度及由温度引起降水的变化将影响 到粮食作物的产量,作物的分布类型也将改变。另外,由于昆虫是变温动物,受气候的影响特别明显,气候变暖使得分布区边缘的农作物虫害有可能向区外扩展,而且使许多害虫的越冬存活率提高。其次是气候的极端事件(尤其是干旱的发生)对全球粮食供给的影响可能增大。气候变化将加大发达国家和发展中之间谷物生产的差异,继而带来严重的世界性粮食谷物问题。 二氧化碳温室效应使气候变暖、变湿一般对农牧业环境生态系统有利。例如,估计中欧地区若温度上升1.5°C,小麦产量可增加30%,适合种植小麦的面积增加26%,因此,小麦总产量可增加64%。冰岛温度上升3.9摄氏度,降水增加15%,草地及牧区的放牧能力增加,因而羊肉可增产11%。但也不是在世界任何一个地区都对农牧生产有利。如加拿大萨斯客彻温省南部,温度上升3.4°,降水增加18%会使小麦减产25%气候变暖导致积温增加,将延长生长季。我国农作物种植界限可向北推进,理论上温度平均升高1°C,农业气候带可向北推进100km;垂直气候带可上升200—400m。据估计,CO2倍增时,我国亚热带北界将扩展到黄河以北,徐州、郑州一带,其温度将类似现在杭州、武汉。东部主要农业区除黑龙江、吉林和内蒙东部外,均可一年两熟。西北地区变暖使积温增多,对牧草生长有利,但是需要解决灌溉、防止沙漠化问题。东北地区作物生长季,热量将变的充足,可扩大晚熟高产品种作物的面积,粮食可增产。 气候变暖伴随着蒸发量的增加,气候变干。在我国意味着将加速华北、西北一带的干旱化进程,导致草原沙漠化。在干旱、半干旱区,增温加速了蒸发过程,缩短了降水量在土壤中贮存的时间,从而延长了干旱期。因此,在CO2倍增变暖而降水不增加的情况下,农牧过渡带将东移南扩。宜农区北界将南退东缩,估计由此将损失亦农耕地近2亿亩。 2.4 CO2浓度增加对农、牧环境生态的直接影响 气温升高,多种虫害增加,光合作用会加速,失去原来碳和氮的平衡,粮食质量被改变,干旱区会不断增加,沙漠化加剧,出现更多破坏性的尘暴,并且森林更易着火。如1988年夏季美国的森林火灾烧毁了365万公顷森林。 大气中高CO2浓度对植被和农作物的光合作用可产生直接的影响,促使植物增加碳水化合物,估计大气中CO2浓度加倍可能使大多数农作物增产。这是因为,当大气中CO2浓度增加时,植物叶片内外浓度的梯度加大,使更多的CO2可进入气孔,因此有利于光合作用。若CO2浓度提高30%,光合作用理论上可提高约10%,作物的绿叶面积将增大,有利于作物干物质的增加。但是,不同的作物对这一响应会有差别。这与植物的光合作用过程的性质有关。植物在把CO2转变为碳水化合物的过程中,产生中间化合物。对有的植物,这些中间化合物包括三个碳原子,称为C3植物。这类植物对CO2增加较为敏感,CO2加倍可能增长10—50%。温室效应所导致的全球变暖会使得我们的地球面临各种各样的难题和困境,同时也会对世界各国产生不同程度的影响,从一定程度上阻碍国家发展的脚步。因此目前世界各国都不约而同地将控制温室效应这一事件提上了议事日程。而其中的西方发达国家由于大量排放温室气体,特别是二氧化碳,因此受到了全世界的关注。以最重要的温室气体二氧化碳为例,根据UNEP提供的数据,世界21个矿物燃料主要消费国家排放的二氧化碳占全世界的85.8% ,其中美国占第1位,1982年排放量即达11.353亿吨碳。更为重要的是,在体现人人平等享受自然权利的人均排放量方面,发达国家的相对排放量更高。美国人口占世界5% ,二氧化碳排放量却占世界24% ;西欧、加拿大、日本、澳大利亚等主要发达国家,排放二氧化碳所占份额比他们人口所占份额高1倍以上;前苏联和东欧等国家人口占世 界9% ,二氧化碳排放亦占世界26% ;相反,所有世界其他国家,人口占世界76% ,而二氧化碳排放仅占不到世界的28% 。 2.5 对森林资源的影响 全球变暖将使森林资源受到严重影响,自然植被的地理分布与物种组成可能发生明显变化。首先,使森林严重枯萎。全球30%是自然森林,气候是决定生物群落分布的主要因素,气候变化能改变一个地区对不同物种的适应性,并能改变生态系统内部不同种群的竞争力,所以在一定时间内,即使气候的微笑变化也能引起生态系统成份的巨大变化。全球变暖,大多数生态系统不可能如此地3适应或迁移,造成滞后、不相适应。因此,自然生态系统将愈来愈不能与其相适应,所有物种都将变得易于患病及遭受害虫袭击。在现代森林资源越来越受到破坏的情况下,将面临更大的严峻考验。 2.6 对人类健康的影响 人类健康取决于良好的环境,全球变暖将成为影响下个世纪人类健康的一个主要因素。对人类健康的直接影响是极端高温产生的效应,它将变得更加频繁、更加普遍。气候变化对健康的另一个可能影响是增加了疾病在变暖地球上的传播范围和发作时间,如:艾滋病,登革热,禽流感,sars等等。许多疾病的昆虫载体在暖湿条件下生长的更好。天气变化将影响人类居住环境。人类居住尤其是河边和海岸带居民受气候变化最普遍=最直接的威胁时洪涝和滑坡。低海拔海岸去的城镇化快速发展,使得人与财富(城市)处于海岸气候极端事件的威胁之中。面对人类的生存危机,人类应该通过调整自身的活动方式来改变自身的生存环境:一是控制CO2等温室气体的排放数量;二是积极开展科学研究,为决策控制提供依据;三是引起社会对全球变暖与健康关系问题的关注;四是加强不同层次的合作交流。 2.7 对淡水资源的影响 全球变暖引起的气候变化将在许多地方导致水分供给的巨大变化,淡水的可利用程度将大大改变。气候变化可能是导致湖泊水位下降和面积萎缩。冰川、冻土和积雪可能减少。气候变暖将导致地表径流、旱涝灾害频率和一些地方的水质等发生变化,特别是水资源提供需矛盾将更为突出。一是地表径流将发生变化。二是水资源的供需状况将出现变化。全球变暖将加剧水资源的不稳定性与供需矛盾。三是旱涝灾害出现的频率等将发生变化。全球变暖可能增强全球水循环,使全球平均降水量趋于增加,但降水变率可能承受着平均降水量的增加而发生变化。蒸发量也会增大,这可能意味着未来旱涝等灾害的出现频率会增加。例如: 2003年印度海啸,2007年广东地区的洪灾。 2.8 加速物种灭亡 2004年自然杂志曾公布一项研究成果:如果气候变暖的趋势得不到遏制,到2050年占陆地生物物种15%-17%约百万种物种将灭绝。气候变暖将影响全球生态系统。 3 .温室效应防治对策 3.1控制CO2释放的途径 3.11 改善能源结构 3.12 开发核能 3.13 开发新能源 3.2 燃料低碳化 3.3 煤、石油转化技术 3.31 火力发电 3.32 煤的气化 3.33煤的液化 3.4 CO2的固定技术 3.41 利用海洋固定CO2 3.42 由陆地固定 3.43 森林在碳循环中的作用 3.44植物分布和碳的循环速度 3.45 陆地植物在固定CO2的作用 4.温室效应防治对策 4.1 控制CO2释放的途径 提高效能,减少CO2 排放。现在人类使用的化石燃料约占能缘使用总量的80%以上。开采石化燃料,通过燃烧使之成为可活动因子,是温室气体排放的重要来源,所占份额也最大。寻找替代能源,开发利用生物能、太阳能、风能、水能、核能等,及早转变能源结构可显著减少温室气体排放量。 目前,热带雨林存在大面积的刀耕火种农业,开发农村沼气、该进耕作制、退耕还林,可减少柴薪等物质的直接燃烧;减少氮肥的使用量,,可降低CO2 和NO2排放。 目前科学界公论,使用能源时排放的CO2对空气的污染,危害范围广,后果严重,是影响全球环境生态的主要因素之一。因此,改善能源结构,提高控制CO2释放技术,减缓CO2的排放,对保护人类生存环境具有重要意义。 4.11 改善能源结构加速开发水力、风力和太阳能的利用 4.12 开发核能利用 4.13 充分发挥海洋碳汇的作用 4.14 保护地球森林生态环境 4.15 改造燃烧 温室效应最显著的影响是导致全球气温上升,近年来随着全球气温的变暖,发生了不少全球性的灾难。 5 . 减轻温室效应的对策 5.1 人类活动对土壤的影响表现为土地的耕作和化肥的使用,不合理的耕作会导致有机含量下降,把碳素存贮于土壤是避免温室效应的加剧的最佳战略之一。 5.2 利用生物圈及海洋吸收能力。限制森林砍伐和提高森林吸收力可增加固碳量。据统计,如果能修复已森林损失面积的20%-30%,就可完全解决全球大气的CO2浓度增长的问题。海洋通过生物、化学、流动、和沉积等过程不间断的吸收大气中的CO2 其年吸收速率为12-28Gt ,并运输存储与海底或转换成其它含碳物质。加速浅层海水与深层海水间的交换,有利于提高海洋的CO2吸收量。 5.3 用生物能控制温室效应。使用可再生的生物能,并在其燃烧时将产生的CO2收集和存储起来,可以达到负二氧化碳排放的积极效果。因为利用生物能所发的电或产生的氢,作为能源本身二氧化碳的排放量为零;于此同时在生物能转换为其他能源形式的过程中,会消耗生物物质中的碳,因而可以起到“沉降”二氧化碳的作用。研究者指出在未来的100年里,这种“负二氧化碳排”放技术如能得到推广使用。全世界的二氧化碳排放量有可能减少5000亿吨,着相当于全世界二氧化碳总排放的35%。如果全世界矿物燃料的使用量也能保持在一个低水平上,世界各国二氧化碳的总排放量将会出现大幅下降。温室效应也将随之得到有
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