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九、温室气体和温室效应前言：（1）地球温室效应形成南极大峡谷冰块全部融化的南极东部冰川地区露出了迷宫一样的巨大峡谷。
长达45公里的这个迷宫大峡谷是因为1200万年至1400 万年前形成的地下冰川全部融化后形成的。
公开这幅照片的美国波士顿大学警告说,如果地球温室效应持续下去,这样的环境灾难将会继续上演。
（2）图为一个爱斯基摩人正走在融化的冰上，受全球温室效应的影响他们不得不在以后的几十年里陆续撤离他们的村庄。
（3）十二月初本该是欧洲各国滑雪场旺季到来的时候，由于欧洲今年遭遇暖冬，雪迹罕至。
滑雪胜地阿尔卑斯山一片鸟语花香，根本无雪可滑。
横亘在欧洲腹地的阿尔卑斯山，已经被深入开发利用了数个世纪，现在只有17％作为公园被保护起来，可利用的空间极为有限。
阿尔卑斯山的雪，正在慢慢消融。
在法国温泉城埃维昂，人们将矿泉水成瓶灌装，每天将600万升阿尔卑斯山的水送出工厂。
在他们推销产品的广告中，有浪漫的雪峰，雪峰上方的文字非常简单：“欢迎来到我们的工厂。
”他们说对了：阿尔卑斯山就仿佛是一个工厂。
山区出产数百万立方米的木材，几十万吨的铁和盐，更不要说数量惊人的奶酪、葡萄酒和苹果，此外还有运动上的挑战、艺术上的灵感、精神上的启示以及各种昂贵、危险的娱乐。
采矿业和伐木业正在滑坡，但在大约140年前冬季旅游业出现之后，阿尔卑斯山就变成一座巨大的娱乐工厂。
我们总惊叹高山的壮丽，但真正滋养一切的是水，水滋养了雪绒花、野山羊，甚至高山本身。
白雪、冰川、永冻层、汩汩涌动的温泉、碧色的冰壁，连岩石的“微血管”里流动的都是水。
水顺着黑色岩面滑下，滴入幽深的山洞水潭。
如果阿尔卑斯山有自己的声音，那就是潺潺水声。
是水把高山连在一起。
如果冰和冰冻层开始失去凝结力(现在已经发生)，山体就会开始崩解。
瑞士弗里堡大学气候专家马丁·贝尼斯顿说：“高海拔地区似乎对气候变暖更为敏感，冰川消退就是一个征兆。
现在最令我们担忧的就是气候变暖的速度，非常快！”有多快呢?科学家估计，在过去100年中，阿尔卑斯山失去了一半的冰川冰，其中20％是从上个世纪80年代开始丧失的。
温室效应通俗一点就是大气保温效应，从字面上来看，就是大气被保温了，热量没法散出去，于是温度会持续比较高。
平时我们用的保温杯，就算再保温，总会有变凉的时候，但是这个大气保温不同，它只会一直保持着这个热度，甚至还会上升。
在地球的上空，有一层能保证地球有一定暖度的大气，当太阳给我们地球传递热量的时候，因为有大气，所以热量才没有完全散尽，所以地球才感到暖和。
不过，这层大气也不是完全的吸热，而是还会适当的释放一些热量，使得温度达到平衡状态。
但如果大气层中出现了一些类似一氧化碳、二氧化碳等物质，地球的热量便会被这些物质吸收，然后积存于大气层中，无法散出去，于是地球便被保温了，我们把这种现象称为温室效应。
大气是由多种气体所组成的气体与其他一些液态、固态杂质做组成。
一般情况下，大气中氮、氧、氩这三大气体含量最多，高达99.96%，其他气体物质含量就极少了。
但是，如果大气中被人类制造的各种二氧化碳等物质入侵并增多，那么大气本身的物质所占比例就会发生变化，于是它的作用也会受到影响。
据专家表示，因为温室气体不断的排放，导致大气中甲烷和二氧化碳的气体占比持续上升，尤其甲烷所产生的温室效应比二氧化碳还高出20倍。
而在我们日常生活中，几乎到处都能制造出甲烷，汽车尾气的排放，工业废气的排放等都有其存在。
随着温室效应的不断增强，全球气候便会随着上升。
而温室效应加强的影响不仅是使地球变暖和，还会导致生态发展失衡，生态如果没有了平衡，那么很多极端恶略的天气便会频繁出现，危害极大。
温室气体的作用机制及其与温室效应
的相关性分析
温室气体是可以维持地球表面温度的重要气体，其间接暖化
作用的机制，也可以称为温室效应。
温室气体主要有水汽、二氧
化碳、甲烷、氟氯烃4种。
它们具有非常强的折射特性，可以反
射短波太阳辐射，使得原本可以夜直接离开地球的能量反射回地球，这样可以把大气层中其他物质由绝热分解而阻止，太阳辐射
继续停留在大气层里，由于地球发热潜力的影响，温度就会变得
更高，从而使地球暖化，这就是温室效应的具体机制。
温室气体的浓度和温室效应的相关性十分明显。
以水汽为例，它的浓度比其他温室气体要高，是温室效应的主要成分。
当水汽
的浓度持续增加时，温室效应就会持续加剧。
与此同时，碳氧化
物（二氧化碳、甲烷）和氟氯烃（氟氯乙烯等）在温室效应中也
扮演着至关重要的角色。
随着其浓度的增加，温室效应也会加剧。
当温室气体的浓度增加时，可以期待温室效应会有所增加。
由于影响气候变化的种种原因，大气中温室气体浓度不断增加，
温室效应也在不断增强。
温室效应的增强也会带来降雨量和气温
的变化，从而影响到全球气候变化。
因此，科学家们认为，温室
气体的减排和控制是抵御气候变化的重要措施。
温室效应和温室气体嘿，朋友们！今天咱来聊聊那热得不行的温室效应和那些让人又爱又恨的温室气体呀！你说这温室效应像不像个调皮的孩子，有时候闹得太凶了，就让咱们的地球变得怪怪的。
本来好好的气候，被它这么一搅和，就变得让人摸不着头脑啦。
咱先说说这温室气体吧，就像空气中的小捣蛋鬼。
二氧化碳就是其中的“大主角”，它到处跑啊跑，把热量都给留住了。
哎呀，这可真让人头疼！还有甲烷呢，别看它不声不响的，作用可不小，也是个能让地球变暖的家伙。
你想想看，要是没有这些温室气体，地球不就像个大冰窖啦？那咱们还怎么愉快地生活呀。
可是呢，它们多了也不行，就像糖吃多了会蛀牙一样。
这地球啊，也会因为它们而“生病”呢。
咱平常的生活里，很多小事都和温室气体有关呢。
比如说开车，那车子一跑，尾气就呼呼地冒出来，这里面可就有不少温室气体呢。
再比如烧煤取暖，那烟一冒，温室气体又多啦。
这就好像咱给地球盖了层厚厚的被子，越来越厚，地球不就越来越热啦？那咱能做点啥来对付这些小捣蛋鬼呢？其实很简单呀，能走路咱就别开车，环保又健康，还能减少温室气体排放呢，多好呀！还有啊，节约用电，随手关灯，那也是在为保护地球出一份力呢。
你说要是大家都能行动起来，那这温室效应不就能被咱们慢慢制服啦？咱的地球不就能变回那个舒适宜人的家啦？咱可不能小瞧了自己的力量，每个人的一点点行动，加起来可就是大大的改变呢。
就像一颗颗小星星，聚在一起就能照亮整个夜空。
咱们一起努力，让地球这个大家园变得更美好，难道不好吗？别再让那些温室气体肆无忌惮地捣乱啦，咱们要行动起来，为了咱们自己，也为了咱们的地球！让我们一起对温室效应和温室气体说：“嘿，我们不怕你，我们会打败你的！”。
为什么温室气体会引起全球变暖？在当今全球化的时代，气候变化问题已经成为人们关注的焦点话题。
其中，温室气体对全球变暖的影响已被广泛关注。
那么，为什么温室气体会引起全球变暖呢？下面分几个方面进行简要解析。
一、温室气体的种类及作用温室气体包括二氧化碳、甲烷、氟氯碳化物等，它们在大气中的含量不断增加，进而导致全球气候不断变暖。
二氧化碳：是由人类燃烧化石燃料、林木砍伐和森林火灾等过程中产生的。
它的全球浓度已从工业革命前的280 ppm上升到了目前的408 ppm。
甲烷：是在油气开采、垃圾填埋和农业生产过程中排放出来的。
它的温室效应是二氧化碳的25倍。
氟氯碳化物：是由人类的工业活动产生的，可导致臭氧层破坏。
二、温室气体的温室效应温室气体会在大气层中形成一层保护层，阻止地球表面的部分热量向空间散失，从而使得地表温度上升。
温室效应是自然界中的一种现象，但人类活动所造成的温室气体排放量不断增加，也导致人为加重了温室效应。
三、温室气体对全球变暖的影响温室气体排放所引起的温室效应，将造成全球气温的持续上升。
全球变暖将引发海平面上升、冰层消失、洪水和干旱等自然灾害，给地球环境和生态系统带来可怕的变化。
四、减少温室气体排放的重要性减少温室气体排放是保护地球环境的关键。
各国政府已经意识到了这一点，纷纷制定了温室气体减排目标和计划，通过推广清洁能源、减少运输、改进生产技术等措施，来减少二氧化碳以及其他温室气体的排放。
总之，温室气体对地球环境和人类生存产生的影响是深远而且持续的。
减少温室气体排放成为了全球各国的重要任务，我们每个人也应该从自身做起，节约能源，减少碳排放，为地球的未来出一份力。
温室气体与温室效应李玉辉程仕才时腾飞丁睿北京大学化学与分子工程学院引言：为了２１世纪的地球免受气候变暖的威胁，１９９７年１２月，１４９个国家和地区的代表在日本东京召开《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次会议，经过紧张而艰难的谈判，会议通过了旨在限制发达国家温气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。
《京都议定书》规定，到２０１０年，所有发达国家排放的二氧化碳等６种温室气体的数量，要比１９９０年减少５.２％。
发展中国家没有减排义务。
对各发达国家说来从２００８年到２０１２年必须完成的削减目标是：与１９９０年相比，欧盟削减８％、美国削减７％、日本削减６％、加拿大削减６％、东欧各国削减５％～８％。
新西兰、俄罗斯和乌克兰则不必削减，可将排放量稳定在１９９０年水平上。
议定书同时允许爱尔兰、澳大利亚和挪威的排放量分别比１９９０年增加１０％、８％、１％。
《京都议定书》于２００５年2月16日正式生效。
一，全球正在变暖众所周知，近百年来，全球的地面气温呈明显上升趋势。
根据气象学记录，我们知道，自1860年以来，地球表面的平均气温升高了0.6摄氏度。
而进入了20世纪，全球温度进一步升高。
其中1998年又创历史新高，是20世纪最热的一年，它比1860年至2000年间的平均值高了0.55摄氏度，成为了自1860年人类来使记录气温以来平均气温最高的一年。
同时，20世纪北半球温度的增幅是过去1000年最高的。
总的变暖趋势越来越明显。
气候变暖使南极，北极及高山大冰川融化，融化的水流向海洋，从而使海平面上升。
在过去的一百年里，全世界海平面一共上升了10~20cm。
而且自从20世纪60年代后期以来，冰雪的覆盖面积已经减少了10％。
近几年，我们仍可看见一些温度急剧上升的迹象。
※ 2000年2月18日，海水淹没了有11万人口的西太平洋岛国图瓦卢的大部分区域。
※今年新华社电：非洲最高峰乞力玛扎罗山上的冰雪正在融化，如果情况恶化，15年乞力玛扎罗山的冰雪将不复存在。
※今年9月北极冰盖面积约为535万平方公里，比1978年至2001的同期平均值缩小了20％，也创下了面积最小历史记录。
※巴西亚马逊河日前正遭受着60年来最严重的干旱，主要河流水位下降，不少支流和湖泊干枯。
亚马逊地区近5年来降雨量逐年减少，这也与全球变暖有关。
今年发生在墨西哥湾的卡特利纳飓风也与全球变暖有关．总之，事实摆在眼前，我们生活在一个变暖的世界中。
二．温室气体1．何谓温室气体？通常是指大气中那些让太阳短波辐射自由通过，同时强烈吸收地面和空气放出的长波辐射（红外线），对地表有一种遮挡作用的气体。
那么究竟大气中哪些气体是温室气体？是不是仅有我们通常所认为的CO2？为了回答这一问题，我们先简要介绍一下大气起源和地球大气圈：地球形成初期存在的12种主要元素，按丰度递减，依次是H（90%），He（9%），O，Ne，N，C，Si，Mg，Fe，S，Ar和Al。
在这12种元素中，只有C，H，O，N和S能结合成分子并进入大气中，最初只有水，氨和甲烷，硫化氢，氢。
在进化过程中，不少氢，氦，氖和氩逃逸到太空中，但由于引力作用，这些气体的大部分都被吸引在地表附近，大气层演变为由氨，甲烷，水蒸气和硫化氢组成。
地球的大气层通过光解作用演变的含有丰富的氧。
地球的引力不能留住所有的氢气，但能留住大部分的氧气。
游离的氧具有从其他气体中夺取氢原子重新形成水分子的趋势。
氧从氨中夺取氢后，留下游离氮，从甲烷中夺取氢生成二氧化碳。
千百年以后，地球大气中留下的主要是氮，氧，二氧化碳和水蒸气。
如今，地球大气以氮，氧和氩为主，其他成为微量气体。
那些与产生温室效应有关的微量气体便是温室气体。
了解上述有关问题后，我们列举一下具体的温室气体：温室气体分子式来源降解时间（年）水蒸气H2O自然蒸发0.001一氧化碳CO化石燃料和砍伐森林8氢气H2来源很广0.3各种氮化物N2O来源很广2NH3燃料与化肥120NO农业化学品0.01NO2燃烧0.001硫化物CSO未知未知CS2未知未知SO2燃烧和工业0.001H2S燃烧和工业0.001氟化物CF4铝厂>500C2F6铝厂>500SF6未知>500氯氟烃CClF3空调设备及制冷剂400CCl2F2烟雾剂110CHClF2烟雾剂<20CCl3F烟雾剂<65CF3CF2Cl烟雾剂<380CClF2CClF2烟雾剂<180CCl2FCClF2烟雾剂90含氯烃CH3Cl海洋天然合成 1.5CH2Cl2工业溶剂0.6CHCl3F22的制造0.6CCl4含氯烃的生产25-50CH2ClCH2Cl化学工业0.4C2HCl3去油剂8C2Cl4去油剂0.02CH3CCl3去油剂0.5溴化物CH3Br天然生成 1.7CBrF3灭火剂110CH2BrCH2Br加铝汽油添加剂0.4碘化物CH3I海洋天然生成0.02烃类CH4工业生产5~10C2H6汽车废气0.3C2H2工业产生0.3C3H8天然生成0.03对流层臭氧O3天然生成0.1~0.3醛类HCHO烃类氧化0.001CH3CHO天然合成0.0012．温室气体的特征：毋庸置疑，温室气体是能够强烈吸收红外线的气体。
实际上，根据近代物理化学的研究，这些温室气体是具有红外吸收活性的。
由于红外线是一种能量流，在它通过某物质传播时，会引起该物质的电子跃迁或使原子振动，从而使其能量的一部分变成热能，导致其能量的衰减。
这样我们就称红外线被该种物质吸收了。
但为什么N2，O2…气体不是温室气体呢？它们对红外线的吸收为何又如此微弱？它们为何就不是红外活性分子呢？当然红外线的吸收也是有条件的。
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，则该分子就被称为红外活性的，而Δμ=0的分子振动不能产生红外振动吸收，则称之为非红外活性的。
分子的振动可以分为改变键长的伸缩振动和改变键角的弯曲振动。
而伸缩振动又分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动，弯曲振动又分为面内弯曲振动和面外弯曲振动。
故而当CO2进行对称伸缩振动时，它不具有红外吸收活性，因为此时它的偶极矩变化为0。
但当它进行不对称伸缩振动或进行弯曲振动时，它的偶极矩变化不为0，故此时它具有红外吸收活性。
当然，作为非极性键构成的非极性分子，N2，O2根本没有偶极矩，辐射不能引起它们共振，当然就不具有红外吸收活性。
这样看来，很多分子都具有红外吸收活性。
但相对来说，一种气体够不够格当温室气体，还应考虑它在大气中的含量和持续的时间。
下面为温室气体的一些具体特点：CO2CH4 CFC-11CFC-12N2O平均寿命50~200106513015020年变暖潜值16345007100270温室气体的寿命：温室气体的分子在产生后的大气存留时间．任何一种温室气体的分子在产生之后，其寿命受多种因素决定．首先，看他是不是容易和其他化学成分反应．再有，它是不是容易被海洋，土壤或植物所吸收或者把它们是放到大气中等等．如二氧化碳的寿命最长，达２００年左右，氧化亚氮可达１５０年左右．变暖潜值：这是比较二氧化碳的变暖效果计算的．如一个二氧化碳在一周年内形成一个单位的增温效果，则一个甲烷６３个单位，氧化亚氮２７０，氟氯烃更大．其中CFC-11为4500.3．温室气体的光谱吸收地气系统存在着两个主要辐射源，一个是太阳短波辐射（~6000K黑体辐射），其能量峰值在0.5µm附近。
另一个是地球红外辐射（~300K黑体辐射），其能量峰值在10µm附近。
因此就大气气候效应而言，最感兴趣的应该是紫外，可见，红外波段，在这些波长范围里，大气气体引起的吸收主要是气体分子的振-转带产生的，其中最强的吸收带在红外光谱区。
大气中主要气候敏感气体是水汽，CO2,O3,和O2下面简要介绍几种气体的光谱特征：二氧化碳在远紫外区对太阳辐射有较强吸收，同时它在红外区有很强的吸收带；水汽的吸收带分布在从近红外到远红外的整个波段内，因此无论对太阳辐射海狮队地气的长波辐射的传播都起着重要作用；甲烷在红外区有强的吸收带；N2O也是在红外区有强的吸收带；臭氧在紫外和红外光谱区均有较强的吸收；氟氯碳在红外区有较强的吸收带。
4．常见温室气体主要的源和汇：大气的化学成分及它们的浓度在地球大气的生成和发展过程中始终在不断变化，但在过去２００年来大气甲烷，二氧化碳以前所未有的速度增大．人类活动对大气成分浓度的冲击表现在两个方面，一是使大气成分的源强度增加，二是使大气成分的汇（使该种大气成分从大气中清楚的过程）强度发生变化．二氧化碳：在没有人类活动影响时，大气二氧化碳的主要源是海洋和地幔以及大气中的化学反应，主要汇是陆地植物．与人类活动有关的大气二氧化碳源主要是化石燃料燃烧，工业生产，人和动物的呼吸，陆地植被的破坏及生物体燃烧等．其中最为主要的是化石燃料的燃烧．还有土地利用造成二氧化碳净排放量增加，主要因为森林砍伐和草地变成耕地．总之，人为活动已经对二氧化碳的源和汇产生了越来越明显的影响。
由于大量CO2被排放，其吸收问题也日益受到关注，其中植物的光合作用和海洋的吸收是最主要的汇。
现今，由于其多种性质的应用，工业自身对CO2的需求量增加，望日后自产自销得以实现。
甲烷：一般认为，大气甲烷的增加主要是人为活动使其源增加造成的，但也不能排除大气污染造成的汇减少．大气甲烷的主要来源是生物圈．生物活动产生甲烷的过程非常复杂．包括厌氧微生物作用下的有机物分解，产甲烷细菌作用下的氢气和二氧化碳反应，乙醛的分解，可简单归纳为：CH3CH2OH+H20=CH3COO－+H++2H24H2+CO2=CH4+2H2O2[HCHO]= CO2+CH4这类化学反应需要在无氧环境中进行,而且对环境温度很敏感.．因此，任何使地表生态系统的局地环境缺氧或使其温度发生变化的人类活动都可能使大气甲烷的生物源发生变化，造成甲烷浓度变化．与人类有关的大气甲烷的生物源主要是水稻田和食草家畜．大气甲烷的非生物来源主要是生物体的各种燃烧过程和石油天然气以及煤矿的排放．大气甲烷的汇是其在干燥土壤的吸收和在大气中的氧化．后者可表示为与OH自由基的反应:CH4+OH=CH3+H2OK=5.5*1012EXP(-1900/T)N2O：大气N2O的主要来源是土壤释放，其次是各种燃烧过程。
大量化肥施用也成为一类新的N2O释放源。
N2O的最主要汇为大气中的光化学分解。
另外，陆地水体和土壤有可能吸收N2O但目前对此尚无定量认识。
二．温室效应我们知道二氧化碳等温室气体对地球有保温的作用。
那末如果大气中只有氮气和氧气，地球会是什么样的呢？这需要一个计算：到达大气外界的直接太阳辐射为1377W/m2,由于太阳的直射面积为地球总表面积的1/4，所以到达大气外界1m2面积上的平均能量为1377/4=343w当该辐射通过大气时6%被大气分子散射返回空间，另外10%由陆地和海表反射到空间，剩下的84%（约288W/m2）用于加热地表。
