西北植物学报2000,20(4):676—683
A cta
B ot.B orea l.-O cciden t.S in.
文章编号:1000240252(2000)0420676208
大气二氧化碳浓度升高对植物生长的影响α
王为民1,王 晨1,李春俭2,林伟宏3,
(1西北大学生物系,西安710069;2中国农业大学植物营养系,北京100094;3中国科学院植物研究所,
北京100093)
摘 要:大气CO2浓度升高对植物生长有促进作用,对C3植物生长的促进作用最大。短期
CO2浓度升高时,植物光和速率增加;在长期CO2浓度升高条件下,植物光合速率下降并发
生光合适应现象。这可能是植物在长期CO2浓度升高条件下植物源库关系不平衡引起的反
馈抑制作用以及营养吸收不能满足光合速率增加的要求所引起R ubisco活性和含量下降。在
CO2浓度升高条件下植物的呼吸也会发生变化;根的分枝和数量增多,根系的分泌量和吸收
能力可能增加,植物的生物量增加。对臭氧伤害的抗性增强。温度、土壤氮素和磷素含量对植
物在CO2浓度升高下的反应产生影响。合适的温度、充足的氮和磷供应能够协同CO2升高对
植物生长的促进作用。
关键词:大气CO2浓度升高;植物;生长;温度;氮营养;磷营养;臭氧
中图分类号:Q945.1 文献标识码:A
Effects of eleva ted a t m ospher ic CO2
concen tra tion s on growth of plan ts
W AN G W ei2m in1,W AN G Chen1,L I Chun2jian2,L I N W ei2hong3 (1D epartm ent of B i o logy,N o rthw est U niversity,X iπan710069,Ch ina;2D epartm ent of P lant N utriti on,
Ch ina A gricultural U niversity,Beijing100094,Ch ina;3Institute of Bo tany,Ch inese A cadem y of Sci2
ences,Beijing100093,Ch ina)
Abstract:E levated atm o spheric CO2concen trati on can sti m u late the grow th of p lan ts,es2 p ecially C3p lan ts.P lan t p ho to syn thesis cou ld be sti m u lated under the sho rt2ter m CO2 en richm en t,bu t decreased and accom pan ied by the pho to syn thetic accli m ati on w hen ex2 po sed to long2ter m elevated CO2concen trati on.T h is m ay be due to:(1)the feedback in2
α收稿日期:1999210212
基金项目:国家自然科学基金资助项目(39870148)。
作者简介:王为民(1970—),男(汉族),现为西北大学生物系硕士研究生。
h ib iti on induced by the i m balance of sou rce 2sink relati on sh i p ;(2)T he decrease of R ub is 2co con ten t and activity cau sed by sho rt of nu trien t .U nder the elevated CO 2concen tra 2ti on ,b ranches and num ber of roo ts ,release of exudates ,ab so rp ti on of nu trien t elem en ts by roo ts ,m yco rrh iza infecti on rate and b i om ass of p lan ts w ere increased .T he ab ility re 2sitan t to O 3in ju ry of p lan t w as inereased .T he atm o spheric tem peratu re ,n itrogen and p ho sp ho ru s supp ly from so il cou ld affect respon ses of p lan ts to the elevated CO 2concen 2trati on .
Key words :elevated CO 2;p lan t ;grow th ;tem peratu re ;n itrogen ;p ho spho ru s ;ozone
由于人类活动的增加,大气中CO 2浓度正在逐年增加,预计到下世纪中叶大气CO 2
浓度将达到700Λm o l m o l [1]。CO 2是植物进行光合作用的底物,大气中CO 2浓度升高将
对植物生长发育及生物产量产生影响,最终将影响人类的生存环境,因而这一问题引起人们的高度重视,对其研究逐渐增多。目前研究植物对CO 2浓度升高反应的方法主要有:开放式CO 2气体施肥试验(FA CE )、开顶式熏蒸室(O TC )、枝条树袋法等。本文就近10年来国内外研究大气CO 2浓度升高对植物生长影响的进展予以综述。
1 大气CO 2浓度升高对植物地上部生长的影响
1.1 光合作用
由于CO 2是植物光合作用的底物,短期高CO 2浓度将影响植物的光合作用,但不同碳代谢途径的植物对CO 2浓度升高的反应不同。短期高CO 2处理增加了C 3植物的光合速率和净光合产物量,可使植物光合速率平均提高约52%[2]。其原因在于:(1)在目前大气CO 2浓度下,R ub isco 没有被CO 2所饱和;(2)光呼吸过程受到抑制[3]。CO 2对光呼吸的抑制作用对提高光合速率可能是非常重要的,光合产物的增加可能是由于减少对光合产物的氧化,不受R ub isco 或R uB P 再生的限制。由于C 4植物叶片的解剖结构和光合酶系统与C 3植物不同,因而对CO 2浓度升高不敏感。在CO 2浓度倍增条件下,C 3植物的光合效率可提高60%,而C 4植物的光合效率仅提高4%[4],CO 2浓度升高对其光合作用的促进作用较小。
试验表明,长期高浓度CO 2对植物光合速率的促进会随着时间的延长而渐渐消失,这种现象称为植物对CO 2的光合适应现象(pho to syn thetic accli m ati on )。光合适应现象最为直观的证据是生长在高CO 2浓度下的植物在正常CO 2浓度下测定时,其光合速率低于正常CO 2浓度下生长的植物的光合速率[2]。发生光合适应的植物通常对CO 2的羧化能力降低,在其叶片中有淀粉和蔗糖的积累并伴有R ub isco 的含量下降[3,5,6]。通过对高等植物基因表达调节的研究,有一假设认为,在光合适应过程中植物细胞内己糖浓度的变化是一种信号,经过己糖激酶(HXK )的传导而抑制R bcS (R ub isco 的小亚基)和其它与光合有关的蛋白质基因的表达[3,7]。通过给叶片直接饲喂糖、抑制韧皮部的运输或降低叶柄温度等方法增加叶片内糖含量可引起光合适应的试验支持上述假说[8]。目前对植物发生光合适应的解释有:(1)单纯升高CO 2浓度,短期内可促进光合作用,若营养条件未变,其它
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876西 北 植 物 学 报20卷底物限制可能会导致光合适应。例如植物在氮胁迫时易发生光合适应,在供氮充足时不发生光合适应[9];(2)反馈抑制作用,植物不能全部利用在高CO2条件下所增加的碳水化合物(主要是淀粉),通过反馈抑制使叶片光合速率降低;在转基因番茄中使SPS(蔗糖磷酸合成酶)基因的表达增加,提高了蔗糖合成能力,植株未发生光合适应现象[10]。在转基因马铃薯中减少A GPase(AD P葡萄糖焦磷酸酶)基因的表达,降低蔗糖的合成能力,与野生型对照相比较快地发生了光合适应现象[9]。表明碳水化合物的增加可能是引起光合适应的一种机制;(3)体内氮资源再分配假说,即体内蛋白质的再分配影响了光合作用的酶促过程[1]。研究发现CO2浓度升高主要引起老叶中R ub isco的含量和活性发生变化,对幼叶没有影响[11]。M iller[12]认为可能是CO2浓度升高引起叶片个体发育在时间上发生改变导致叶片早衰。M oo re[13]发现,R ub isco蛋白含量的减少与R bc S在翻译水平上的减少程度不相关,表明植物发生光合适应时可能有其它未知的因素参与了对光合基因表达的调节。此外,植物生长的温度、光强、土壤水分、营养状况及植物的品种和发育的不同阶段期都影响着植物光合作用对大气CO2浓度升高的响应[1,2]。
1.2 呼吸作用
对植物的根、茎、叶片、悬浮细胞、组织块和分离的线粒体所进行的试验表明,在短期CO2浓度加倍条件下,植物的暗呼吸下降了大约20%。原因可能是高CO2浓度抑制了线粒体中呼吸链的关键酶细胞色素C氧化酶(Cytox)和琥珀酸脱氢酶(SDH)的活性[3]。小麦的沙培试验结果也支持上述观点[14]。在长期高CO2浓度条件下,植物叶片的暗呼吸率下降并与叶片中氮的浓度和蛋白质的含量下降平行。对C3植物如小麦的试验中已观察到这种暗呼吸适应现象,认为高CO2浓度抑制线粒体中呼吸链的关键酶的活性,如细胞色素C氧化酶的活性降低是其原因。对C4植物S p a rtina p a tens的试验中未观察到上述酶活性降低的现象[15]。需要强调的是植物的暗呼吸对高CO2浓度的反应与温度密切相关,不同种类植物由于测定温度的不同,暗呼吸对CO2浓度升高的反应有明显差异,在高温(30℃、35℃)时高浓度CO2显著促进暗呼吸,而与物种(C3或C4、草本和木本)无关[16]。也有报道植物的暗呼吸在CO2浓度条件下升高、无变化等,这可能与测定时的条件(温度、时间、离体或活体测定)不一致有关[17]。
1.3 植物生物量及农作物产量
大量实验表明,在大气CO2浓度升高条件下,植物生物量和农作物产量均得到增加。但是不同光合途径植物的生物量增加的幅度不同,Poo ter[17]认为:C3植物的生物量将平均提高41%;C4植物提高22%,CAM植物提高15%。可能是由于研究者的试验条件不同,目前对植物生物量和农作物产量在CO2浓度升高条件下的变化报道不一致。Geo rge[18]认为农作物的产量和生物量可分别平均增加41%和30%。K i m ball[11]认为植物的生物量可增加33%±6%;Cu re[19]认为农作物的产量可增加41%。由于未来大气CO2浓度升高必然伴随着温度、降水的改变,同时CO2浓度升高对植物生物量和农作物产量的影响还与矿质营养、干旱、盐碱等多种环境胁迫因子有关。对一年生植物的模拟实验结果表明,只有在光照、水肥等条件充足时,植物的生物量才会随大气CO2浓度升高而增加[1]。因此在考虑高CO2浓度对植物生物量和农作物产量的促进作用时需要考虑其它环境因子的影响。
2 大气CO 2浓度升高对植物根系的影响
2.1 根冠(R S )比
在大气CO 2浓度升高条件下,有更多的同化物被输送到根系,植物根系的生物量也会相应增加。但是目前对同化物在地上部和根系间的分配比例(R S 比)变化的认识尚不
一致。O echel [20]认为在CO 2浓度升高条件下,植物的根冠比增加;B azzaz [21]认为在植物受
到营养或水分胁迫时,根冠比的增加会更明显;Stu lan [22]认为植物在水分、营养条件不受限制时,大气CO 2浓度升高不影响植物的根冠比;在水分、营养条件受到限制时,植物的根冠比常表现为增加。这种不一致的认识可能与下述因素有关[20]:植物个体发育的差异、试验中根部和地上部边界的确定、根的分解和定量回收、盆栽试验中营养成份和水分的差异以及采样时间的不同等因素均可加大这种误差。Stitt [9]研究氮对CO 2浓度升高条件下植物体内同化物分配的影响时发现,在供氮充足时,植物根冠比减小;供氮适中时,根冠比不变;氮胁迫时,根冠比增加,这一结果支持Stu lan 的观点。
2.2 根系形态
植物根系形态在大气CO 2浓度升高条件下会发生改变:(1)根的分枝增多,细根数量增多,导致总根长增加[22]。实验表明,在CO 2浓度升高条件下大豆根的数量增加[23],玉米和小麦的细根增加[24],(2)大气CO 2浓度升高改变了根系在土壤中的垂直分布,相对的促进根在上层土壤中的生长,延缓了根在下层土壤中的发育[25]。Rogers [26]等对棉花的试验表明,上层土壤中主根的直径和生物量以及侧根的数量和长度与对照相比均显著增加。
Chaudhu ri [27]等对小麦的试验表明,与对照相比小麦根在表层(10c m ～15c m )土壤中的
生长加速,在深层(80c m ～85c m )土层中发育缓慢。另外,在CO 2浓度升高条件下,根的半寿期缩短,根的周转率加快;其它环境因素如温度、土壤营养状况也影响对植物根系在
CO 2浓度升高时的反应[25]。
2.3 根系分泌及根系对土壤中矿质营养吸收和利用效率的变化
试验表明,在CO 2浓度升高条件下,白桦树苗通过根的分泌和周转,损失到土壤中的碳增加[28];松树幼苗[29]、水稻[30]根系有机碳分泌总量增加;说明在CO 2浓度升高条件下根系的分泌总量可能会增加。但是单位根重分泌量在CO 2浓度升高条件下变化的报道较少,松树幼苗单位根重分泌的水溶性有机物、水稻单位根重甲酸、乙酸的分泌量与对照相比差异不显著。A tti w ell [31]等对桉树的沙培实验表明,桉树单位根重柠檬酸的分泌量增加。这些不一致报道的原因可能由于研究者在实验中仅测定了根系分泌物中个别成分的变化。对玉米的试验表明,根系分泌总量在CO 2浓度升高条件下增加,单位根重酒石酸、柠檬酸的分泌量增多;苹果酸等的分泌量变化不明显(未发表资料),表明在CO 2浓度升高条件下单位根重的分泌量与对照相比可能差异不显著,分泌物中的一些组分的单位根重分泌量可能会增加。由于目前试验资料较少,上述结果需更多的试验来验证。
在CO 2浓度升高条件下,根系的上述变化均导致对土壤中养分的吸收能力增加。由于根系对土壤养分的吸收是否增加还取决于土壤的养分含量,因此在大气CO 2浓度升高条件下根系对土壤养分的吸收是否增加与植物所处具体生境有关。
大气CO 2浓度升高时植物的光合速率增加,植株生长加速,对氮、硫等矿质营养的利
9764期王为民等:大气二氧化碳浓度升高对植物生长的影响
086西 北 植 物 学 报20卷用效率提高[9,17]。其可能原因是:植物体内的非碳水化合物增多引起的稀释效应;根的吸收不能保持与生长同步,植物体内缺乏的营养元素转运到分生组织的循环加速所致。对
P inus v irg in iana和Q uercus a lba的试验表明[22],CO2浓度升高时植物对磷、钾、镁、硼的营养利用效率提高。
3 其它环境因子与高浓度CO2对植物的相互作用
3.1 温度与高浓度CO2对植物的相互作用
随着大气CO2浓度的升高,大气温度将增加1.5℃～4.5℃[16],植物的光合最适温度也会升高[3]。温度对于植物光合作用的影响有2种情况:(1)环境温度高于植物光合的最适温度时,植物的光合速率降低。其原因可能是与O2相比温度升高时,相对减少了CO2的溶解度和R ub isco对CO2的亲和性。(2)环境温度低于植物光合的最适温度时,温度增加与CO2浓度升高对植物光合速率的影响表现为协同作用,即温度增加时植物的光合速率加快。这可能是由于光合作用属酶促反应,光合速率会随温度的上升而增加。对水稻和大豆的研究表明,温度升高和CO2浓度倍增对植物光合的交互影响存在种间差异,温度升高对不同植物光合的促进作用不同[32]。运用水稻生育生理生态综合模型OR YZ A I模拟不同CO2浓度和温度对浙江省的水稻产量影响的结果为:在目前大气CO2浓度下,温度平均增加1℃,早稻和晚稻分别比现在减少5.09%和3.81%。在CO2浓度倍增条件下,温度增加4℃时早稻、晚稻均表现为增产[33]。表明在CO2浓度升高条件下,环境温度适当升高有利于水稻产量的增加。此外,温度升高能够协同大气CO2浓度升高对植物生长的促进作用,生长速率加快,减少开花时间,生育期缩短,生物量提高[34]。植物的根冠比增加[35],根系的分布趋向于浅土层,加速根的周转,使输入到土壤中的碳增加[25]。
3.2 磷与大气CO2浓度升高对植物生长的协同影响
磷对植物的光合作用和碳水化合物代谢具有调节作用。由于缺磷可影响卡尔文循环中酶的活性及R uB P的再生、同化力A T P和NAD PH的形成以及同化物从叶片中输出等方面,可导致植物光合速率下降。长期高浓度CO2处理可引起植物在磷循环水平上的代谢紊乱,导致叶片中磷含量降低。其可能机制为:(1)由于光呼吸受到抑制和源库比率的不平衡,导致代谢水平上的紊乱;(2)供给叶片的磷不能满足植物在高CO2下对磷的需要。并且高浓度CO2导致叶片光合作用的磷限制,不同植物间存在着差异。对三叶草的试验表明,短时间高浓度CO2处理对低磷和高磷培养的三叶草的CO2固定均有促进作用;长期高浓度CO2处理对低磷培养的三叶草的CO2固定促进作用较小,而高磷处理的三叶草仍表现出高浓度CO2对光合促进作用[36]。
在大气CO2浓度升高条件下,对小麦的试验表明,与供磷对照相比缺磷可导致单位根(重、面积)的酸性磷酸酶活性升高[37]。对D an thon ia richa rd son ii研究发现[30],缺磷可引起根系磷酸酶的活性和柠檬酸的分泌量增加。由于根系分泌的柠檬酸可促进土壤中无机磷的释放,酸性磷酸酶可促进土壤有机质中有机磷的释放,有利于植物对磷的吸收。上述试验表明大气CO2浓度升高可增加植物对磷的吸收,从而缓解胁迫对植物的影响。
3.3 氮与大气CO2浓度升高对植物生长的协同影响
在CO2浓度升高条件下,供氮水平对植物的反应具有调节作用。对豌豆的试验表明,
供氮受到限制时,R ub isco 的活性下降,R bcS 的表达减少,植物易发生光合适应;在供氮充足时植物未发生光合适应。表明供氮受到限制时植物中R ub isco 的减少可能是由于生长率降低所引起[38]。
对烟草[9]、小麦[39]的试验表明,氮供应充足时,CO 2浓度升高导致植物的生物量显著增加,当氮供应受到限制时,植物生物量的增加较少;氮的供应低到一定程度,高浓度CO 2对植物生长的促进作用会消失,表现为生物量不增加。
在CO 2浓度升高条件下,植物体内非结构性碳水化合物的含量通常增加,增加的程度与品种和环境条件有关。氮的供应可影响植物体组织中氮的浓度和非结构性碳水化合物淀粉和糖的相对积累程度。在高浓度CO 2条件下,缺氮时,叶片中氮的浓度下降,组织中淀粉浓度增加,糖浓度相对较低甚至减少;氮的供应充足时,叶片中氮的浓度仅轻微减少或增加,植物体内糖的浓度相对增加较多。表明植物体内氮浓度下降不是CO 2浓度升高影响植物生长发育的必然结果[9]。前述在CO 2浓度升高条件下植物对氮的利用效率提高的一个可能原因是高浓度CO 2加快了植物生长,根系对氮的吸收不能保持与地上部的生长同步而使植物处于氮胁迫状态所致。
CO 2浓度升高时,植物的生长加快导致对氮的需求增加。
试验表明植物组织氮的浓度在高浓度CO 2条件下可能下降,但是植株氮的含量与对照相比是增加的[40],表明在大气CO 2浓度升高条件下,植物对氮的吸收总量将增加。
3.4 臭氧与大气CO 2浓度升高对植物生长的协同影响
对云杉树苗的试验表明,在水肥条件良好的情况下,大气中O 3浓度升高可导致植物的光合净同化率和对CO 2的羧化效率下降,生物量减少[41]。Gru ters 等[42]对小麦的试验表明,植物在发展早期(苗期)对O 3浓度升高最敏感,大气CO 2浓度升高促进植物的光合
作用,减轻了O 3对植物生长的抑制作用。M cKee 等[43]通过分析小麦旗叶中超氧化物歧化
酶(SOD )和抗氧化物谷胱甘肽和抗坏血酸的含量在O 3和CO 2浓度升高条件下的变化,发现SOD 的活性、抗氧化物谷胱甘肽和抗坏血酸的含量在旗叶中均未明显改变。M cKee 认为在升高条件下,气孔的调节对于减轻臭氧对植物的伤害起了重要的作用。
4 结 语
大气CO 2浓度升高对植物的生长具有促进作用。可以缓解氮胁迫、磷胁迫对植物生长的影响,减轻臭氧对植物的伤害。在长期高浓度CO 2条件下一些植物会发生光合适应现象,其实质是叶片中R ub isco 的含量和活性降低而导致光合速率下降。环境温度、氮的供应等环境因子均可影响植物光合作用对高浓度CO 2的响应。植物通过何种机制感受环境因子的变化、何种信号使植物对大气CO 2浓度升高做出响应,目前了解较少。虽然提出糖、氮的一些代谢产物可能作为信号物质参加了高浓度CO 2对植物中有关光合基因的表达调控的假说[9],但远未完善,尚需进行深入的研究。在大气CO 2浓度升高条件下,植物通过改变根系的分布,增加根的分枝,增加根的分泌而增加对矿质营养的吸收。由于根系分泌物中的一些成分可能是植物品种间相互影响的敏感物质,植物根系分泌在高浓度CO 2条件下的变化可能是未来气候变化时植物品种间竞争的一个影响因子,目前对这方面知识了解较少,需要进行更多的试验。
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864期王为民等:大气二氧化碳浓度升高对植物生长的影响
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/a213365378.html, 警报！大气中二氧化碳浓度达人类史上最高作者： 来源：《学生导报·中职周刊》2019年第14期 日前，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）莫纳罗亚气象台的传感器监测到一个惊人数据。大气中的二氧化碳（CO2）浓度已经超过415ppm，即CO2质量超过整个大气质量的万分之4.15，创造了有史以来的最高纪录。 當地时间11日上午，斯克里普斯海洋研究所的科研人员在位于夏威夷的莫纳罗亚气象台记录下这一历史性数据415.26ppm。 气象学家埃里克·霍尔萨斯在社交网站“推特”上表示，人类历史上地球大气中的CO2浓度首次超过415ppm，“这不仅是有记录的历史中的第一次，也不仅是一万年前农业文明出现后的第一次，而是数百万年前人类出现后的第一次。我们从未见识过这样的地球。” 事实上，早在4月，德国波茨坦气候影响研究所的威利特等人就在《科学》杂志上撰文指出，大气中CO2浓度已经达到了300万年前的水平。而直立行走的人类，200万年前才刚刚出现。 近年来，大气中的CO2浓度仍在迅速上升。一直跟踪CO2浓度变化的斯克里普斯海洋研究所项目负责人拉尔夫·基林表示，其平均增长率仍处于历史高位。今年与去年相比增长了 3ppm，而近些年的平均增长率为每年2.5ppm。密歇根大学的一项研究认为，到下世纪中叶，大气中的CO2浓度或飙升至5600万年前的水平。 NOAA把CO2比作“砖”，将地球比作散发热量的壁炉。大气中过量的CO2等温室气体将吸收陆地和海洋散发的热量，使地球的热量循环失去了平衡，令平均气温上升。 更可怕的是，随着气温升高的还有地球的“脾气”。2014年发表在《自然》杂志上的一项研究认为，温室气体导致的气候变化将使地球表面的大气波动更为剧烈，高温、干旱、酷寒等极端天气的出现将更加频繁。 （来源：《科技日报》）
空气中二氧化碳含量的测定实验教案 化学一班申伟静郝冬丽冬冬徐亚辉 一，教学目标 知识目标： 1、了解测定二氧化碳含量的简单方法； 2、掌握二氧化碳的基本性质和生活中的应用； 3、通过老师讲解理解二氧化碳在整个环境中作用。 技能目标： 1、通过观看教师的演示实验提高对实验的观察、比较能力。 2、学习掌握如何使用针筒和使用玻璃仪器要注意事项； 3、感悟用分类、对比的学习方法来学习化学的重要作用。 情感目标： 1、通过实验探究来激发学生学习的积极性和主动性， 2、实验初步养成严谨的科学态度。 3、通过对课程的学习可以让同学认识到环境保护重要性。 二，教材分析 本节主要围绕探究测定空气中二氧化碳含量的实验，学习定量测定混合气体中某种气体含量的方法，认识空气中二氧化碳组成及表示方法，增进对二氧化碳的理解。增加学生爱护环境的意识。 三，学情分析 已知 1、学生通过前面的学习，已了解和初步掌握了关于二氧化碳的基本性质。 2、学生通过对实验前的预习掌握了空气中二氧化碳含量测定的基本原理和操作方法。 3、学生在学习中，知道了二氧化碳在我们生活中的作用和在生活中应用。 4、学生在生活中知道保护环境重要意义。 未知 1、学生在实际操作中会出现不规操作，对实验的结果造成影响。还可能损坏仪器。 2、学生在生活中虽然知道环保知识，但付诸实践上仍然不知如何做。 3、学生缺少实验中观察实验现象变化能力。在实验过程中都需要一直观察严谨的态度。 四，重点难点 重点：空气中二氧化碳含量测定的实验步骤 难点：实验的原理
五，教学过程
六，板书设计 一、教学目标 1、让同学们通过实验学会测量空气中二氧化碳的含量 2、通过教学讲解实验操作知道测量二氧化碳含量的原理二，实验原理 向滴有酚酞的氨水入CO2： CO2 + 2NH3H2O === (NH4)2CO3 CO2 + (NH4)2CO3 + H2O === 2NH4HCO3 pH==8 溶液红色无色 计算公式 N1x ==0.033％N2 三，实验步骤： 1， ,2，装药品：10ml带有酚酞的稀氨水溶液（已配好）3，抽气 4，排气，重复操作，记录次数N，记录在下表 N1是实验室抽气的次数 N2是空旷地点抽气的次数
大气CO: 浓度增加对植物的生理生态影响 大气co：浓度变化对植物生长的影响是非常明显的。co：浓度增加会促进植物叶 及叶面积较早并迅速地生长发育（俞满源，2003; 康绍忠，1996），增大叶面积指数（LAl）或单 株叶面积，提高单位叶面积干重，增加叶的厚度、维管组织和输导组织的数量，以及栅栏层的数量（林金星等，1996）。水分胁迫下CO:浓度增加可改善和补偿环境胁迫对植物生长的不利影响 （CentrittoM. , 1999）。 CO:浓度增加还可以提高 茎长度、直径和木材密度，使管胞壁增厚，减小管胞腔直径。CO:浓度增加还能促进 植物的根系生长，提高生根频率，增加根量和根长（stuianl 等，1993;王为民等，2000），这种变化有利于植物在水分胁迫下吸收水分而保持水合作用。 随着大气CO: 浓度的增加，植物叶片的气孔密度会逐渐减少（欧志英等，2003; 蒋高明等，1997）。气孔密度减少的一种直接的生理影响可能是导致气孔导度长期而不可逆的下 降。因此，植物对C02 浓度增加在长期的解剖构造上调整可能是通过改 变气孔密度来刺激光合作用对C02 的吸收，降低蒸腾失水，从而提高水分利用效率。 同时，CO:浓度增加也会引起气孔部分关闭而导致气孔导度下降，从而降低蒸腾作用，减少水分丧失。研究表明，CO: 浓度加增加加会导致植物蒸腾速率减少34%，水分利 用效率提高30 一60%（高素华，郭建平，2004;张小全，2000;林舜华等，1997; 王森等，2000;杨金艳，2004;田大伦等，2004）。可以说，提高水分利用效率是大气COZ 浓度 增加对植物生长最有利的影响之一。 大气CO:浓度增加对植物生长的影响 1.1.1.1 大气COZ 浓度增加对叶生长的影响大气C02 浓度增加会促进植物叶及叶面积较早并迅速地 生长发育，增大叶面积指数（LAI）或单株叶面积（陈平平，2002），提高单位叶面积干重，增 加叶的厚度、维管组织和输导组织的数量，以及栅栏层的数量。康绍忠（19%）在人工控制CO:条件下进行春小麦试验发现，CO:浓度增加1倍则春小麦叶面积增加17.6%，株高增加 20.8%。林金星等（19%）证明CO:浓度增加使大豆叶下表面覆盖大量星状角质蜡层，叶肉增加栅栏组织且叶片厚度增厚。osbomeC.P.（2000）等对地中海地区气候变暖 下灌木植物研究发现，CO:浓度增加其叶面积指数增加7%,净原初产量增加25%。 Morison和Gifford（1984）在研究16种农作物和园艺植物时发现，CO:浓度增加使 所有植物（水稻和棉花除外）的叶面积平均增加了40%。Jones等（1984）观察到C02 浓度增加使大豆的LAI 提高30%。这种总叶面积的增大可能是叶或枝条总数量的增加,也可能是单个叶面积的增大所致,而这种单个叶面积的增大可能是细胞数量增多的结果，或是通过改变细胞壁特性提高细胞伸长速率的结果。例如，在CO:浓度增 加条件下3Od 时植株鲜重、株高和单叶面积分别增加了292%、12.8%和 2.39%（李永华， 2005）;高CO:浓度下生长的凤梨植株的株高、叶面积、鲜重和干重均高于对照,处理90d 时分别为对照的120.19%、119.22%、177.91%和161.04%（王精明, 2004）。由于CO:浓度增加可以使植物固定更多的COZ，因而为其叶肉组织提供了更 多的建造材料，特别是更大的细胞膨压（平Pt），使叶细胞在较长时期内有较高的伸长 速率，提高了叶面积生长。人们发现CO:浓度增加不仅可以增大叶面积、LAI，也可 以增加叶的厚度、维管组织和输导组织的数量,以及栅栏层的数量。这种叶肉层的增加可以提高植物对光合活性辐射（队R）的吸收而提高净光合速率。但是，也有人发现美国白栋（Quercusalba）的叶面积对co:浓度增加并没有反应，甚至有人发现一种北极的常绿灌木（Ledumpalustre）、北美鹅掌揪（LiriodendrontutiP 沙ra）和欧洲栗（Casta neasativa）的总叶面积减少了，认为可能是光抑制的结果。在所有情况下，CO:浓度增加可以提高单位叶面积干重，这可能是由于淀粉含量或额外细胞层增多的 缘故。CO:浓度增加不仅影响叶的生长，同时也影响叶的发育(李吉跃，1997)。
中华人民共和国国家标准 GB/T 17904—???? 室内空气中二氧化碳卫生标准 Hygienic standard for carbon dioxide in indoor air （征求意见稿） 前言 为控制和改善室内二氧化碳的污染，保障人民身体健康，修订本标准。 本标准为《室内空气中二氧化碳卫生标准》(GB/T 17904－1997)的修订标准。 本修订标准由中华人民共和国卫生部提出。 本修订标准起草单位：中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所、安徽省疾病预防控制中心、华中师范大学。 本修订标准主要起草人：徐东群、王秦、徐业林、王志强、杨旭。 本标准由卫生部委托技术归口单位中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所负责解释。 1、范围 本标准规定了室内空气中二氧化碳标准值和检验方法。 本标准适用于室内空气的监测和评价，不适用于生产性场所的室内环境。 2、标准内容 室内空气中二氧化碳日平均最高容许浓度规定为≤0.09%（1800mg/ m3）。 3、规范性引用文件 下列文件中的条款，通过在本标准中引用而构成为本标准的条款。本标准出版时，所示版本均为有效。所用标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T18204.24 《公共场所空气中二氧化碳测定方法》 4、监测检验方法 本标准的监测检验方法见GB/T 18204.24。
室内空气中二氧化碳卫生标准 编制说明 1、任务来源 中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所受卫生部政策法规司/卫生标准专业委员会/环境卫生标准委员会委托，对现行的《室内空气中二氧化碳卫生标准》(GB/T 17904－1997)进行修订。 2、标准修订的目的意义 室内二氧化碳浓度受居室容积、吸烟和燃料燃烧等因素影响，与室内通风和人员的密集程度密切相关常，常用来表征室内新鲜空气多少或通风程度强弱，同时也反映了室内可能存在的其他有毒有害污染物的浓度水平近年来，随着我国经济的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，居民人均居住面积有了普遍提高，居室的燃料结构也发生了一定的变化。但是为了节约能源，现代建筑物密闭化程度增加。 近年来国内的监测资料表明，各类不同房屋的通风条件、单位面积人口差异很大，直接与之相关的室内二氧化碳浓度水平因此会显示出相当大的差异。在通风或排风良好的房屋，无论是住房还是公共场所，其室内空气中CO2浓度都比较容易达到540~1080mg/m3这样的较低水平[1, 2]。 广东、贵州、湖南、浙江、辽宁、宁夏、甘肃等省[3-13]的一些地市环保、卫生等部门也进行了针对居室和宾馆、图书馆、商场等公共场所室内二氧化碳浓度的监测资料，已有的资料表明虽然室内空气中二氧化碳浓度范围很大，但基本都在1800mg/m3以下，较高浓度多出现在大型商场等人群密集场所。 本次修订该标准，除了查阅文献资料外，我们选择了地处暖温带与亚热带过渡地带的安徽省，进行了集中资料收集和现场调查工作。资料收集为2004年至2008年，从统计结果来看，室内二氧化碳浓度共测定794次，均值为0.061%，其中超过《室内空气中二氧化碳卫生标准GB/T 17904－1997》标准值38份，超标率为4.79%。2008年进行的现场监测结果表明，不同场所室内二氧化碳浓度差别不大，其中办公场所测定270次，均值为0.057%、城市居民居室内测定176次，均值为0.056%，城镇居民居室内测定180次，均值为0.052%，各监测值均未超标。本次现场监测安徽省内城市居民居室空气中二氧化碳的浓度低于1980年代调查
大气二氧化碳浓度升高对全球生物的影响| 2010-04-06| 【大中小】【打印】【关闭】 政府间气候变化专门委员会（IPCC）第一工作小组在2007年发布的第四次评估报告（AR4）中很少提及地球大气中二氧化碳浓度升高的有利影响。在“大气组成和辐射强迫的变化”（Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing）一章中，AR4提到了如下几点（IPCC，2007-I，p.186）： （1）二氧化碳浓度的升高可以通过刺激植物的光合作用而给植物“施肥”，在20世纪，二氧化碳浓度的升高增加了植被的盖度和植物的叶面积（Cramer et al.， 2001）。关于植物叶面积、生物量和潜在光合作用的一项遥感产品指标——归一化植被指数（NDVI）的升高已经得到了证实(Zhou et al.，2001)，包括气候变化本身在内的其他因素也可能起了一定的促进作用。植被盖度和叶面积的增加将减少地球表面的反照率，这将抵消由于采伐森林带来的反照率的增加。但这个过程的辐射强迫还没有评估，同时对这些效应也缺乏科学的研究。（2）在“在气候系统变化和生物地球化学作用间的耦合”（Couplings Between Changes in the Climate System and Biogeochemistry）一章中，有单独的一段用来解释二氧化碳浓度的升高对植物的作用。这一段的结论是：目前还不清楚二氧化碳的施肥效果到底有多强。（3）由第二工作小组完成的《影响、适应和脆弱性》（Impacts, Adaptation andVulnerability）报告中的第5章——“食物、纤维和森林产品”（Food, Fibre and Forest Products）研究了二氧化碳的施肥作用对作物的产量和植物利用矿物质和水的效率的影响，但是这一章低估了或者在很大程度上忽视了二氧化碳浓度升高带来的 益处，相反夸大了由计算机模型预测的温度上升和极端天气事件可能
大气中的二氧化碳与氧气的相对平衡 方泰中学 一、教学目标 1、通过增加汽车、工厂或是绿色植物等环节的思考，使学生了解自然界中二氧化碳和氧气保持 平衡及其原因，并引导学生学会运用对立统一的观点来思考与探索问题。 2、通过对“大气中二氧化碳含量增加所带来的影响”资料的学习，使学生了解大气中二氧化碳 含量增加对人类生存环境的影响，并学会综合信息并进行分析交流，获取新知识。使学生体会到保持生态平衡、使人类与自然和谐发展的意义，增强保护环境的责任感。 3、通过前后知识点的联系，培养学生在实践活动中运用学过的知识进行探究的学习习惯，培养 学生将学习到的知识应用到生活实践的能力。 二、教学重点和难点 【重点】大气中二氧化碳和氧气的相对平衡 【难点】大气中二氧化碳和氧气的相对平衡 三、活动设计 活动一：连线指出光合作用和呼吸作用的关系 活动目标： 1、通过在活动纸上的连线，帮助学生复习光合作用和呼吸作用的联系与区别。 2、通过增加汽车、工厂或是绿色植物等环节的思考，使学生了解自然界中二氧化碳和氧气保持 平衡及其原因。 活动器材：ppt课件、活动纸 活动二：讨论大气中二氧化碳含量增加对人类生存环境的影响 活动目标： 1、通过对“大气中二氧化碳含量增加所带来的影响”资料的学习，使学生初步了解大气中二氧 化碳含量增加对人类生存环境的影响。 2、通过观看教学录象“温室效应”，使学生直观的了解大气中二氧化碳含量增加对人类生存环 境的影响。 3、通过对几个相关问题的思考，使学生体会到保持生态平衡、使人类与自然和谐发展的意义， 增强保护环境的责任感。 活动器材：教学录象“温室效应”，活动纸，课前查找资料“大气中二氧化碳含量增加所带来的影响” 活动三：设计方案：保护环境，控制大气中二氧化碳含量增加，我们能做些什么？ 活动目标：通过设计方案，增强学生保护环境的责任感、使命感。 活动器材：活动纸 四、教学过程 【教学流程】
大气中的二氧化碳与氧气的相对平衡 方泰中学 一、教学目标 1、通过增加汽车、工厂或是绿色植物等环节的思考，使学生了解自然界中二氧化碳和氧气保持平衡及其原因，并引导学生学会运用对立统一的观点来思考与探索问题。 2、通过对“大气中二氧化碳含量增加所带来的影响”资料的学习，使学生了解大气中二氧化碳含量增加对人类生存环境的影响，并学会综合信息并进行分析交流，获取新知识。使学生体会到保持生态平衡、使人类与自然和谐发展的意义，增强保护环境的责任感。 3、通过前后知识点的联系，培养学生在实践活动中运用学过的知识进行探究的学习习惯，培养学生将学习到的知识应用到生活实践的能力。 二、教学重点和难点 【重点】大气中二氧化碳和氧气的相对平衡 【难点】大气中二氧化碳和氧气的相对平衡 三、活动设计 活动一：连线指出光合作用和呼吸作用的关系 活动目标： 1、通过在活动纸上的连线，帮助学生复习光合作用和呼吸作用的联系与区别。 2、通过增加汽车、工厂或是绿色植物等环节的思考，使学生了解自然界中二氧化碳和氧气保持平衡及其原因。 活动器材：ppt 课件、活动纸 活动二：讨论大气中二氧化碳含量增加对人类生存环境的影响 活动目标： 1、 通过对“大气中二氧化碳含量增加所带来的影响”资料的学习，使学生初步了解大气中二氧 化碳含量增加对人类生存环境的影响。 2、 通过观看教学录象“温室效应”，使学生直观的了解大气中二氧化碳含量增加对人类生存环 境的影响。 3、 通过对几个相关问题的思考，使学生体会到保持生态平衡、使人类与自然和谐发展的意义， 增强保护环境的责任感。 活动器材：教学录象“温室效应”，活动纸，课前查找资料“大气中二氧化碳含量增加所带来的 影响” 活动三：设计方案：保护环境，控制大气中二氧化碳含量增加，我们能做些什么？ 活动目标：通过设计方案，增强学生保护环境的责任感、使命感。 活动器材：活动纸 四、教学过程 【教学流程】
大气二氧化碳浓度升高对全球生物的影响
大气二氧化碳浓度升高对全球生物的影响| 2010-04-06| 【大中小】【打印】【关闭】 政府间气候变化专门委员会（IPCC）第一工作小组在2007年发布的第四次评估报告（AR4）中很少提及地球大气中二氧化碳浓度升高的有利影响。在“大气组成和辐射强迫的变化”（Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing）一章中，AR4提到了如下几点（IPCC，2007-I，p.186）： （1）二氧化碳浓度的升高可以通过刺激植物的光合作用而给植物“施肥”，在20世纪，二氧化碳浓度的升高增加了植被的盖度和植物的叶面积（Cramer et al.， 2001）。关于植物叶面积、生物量和潜在光合作用的一项遥感产品指标——归一化植被指数（NDVI）的升高已经得到了证实(Zhou et al.，2001)，包括气候变化本身在内的其他因素也可能起了一定的促进作用。植被盖度和叶面积的增加将减少地球表面的反照率，这将抵消由于采伐森林带来的反照率的增加。但这个过程的辐射强迫还没有评估，同时对这些效应也缺乏科学的研究。（2）在“在气候系统变化和生物地球化学作用间的耦合”（Couplings Between Changes in the Climate System and Biogeochemistry）一章中，有单独的一段用来解释二氧化碳浓度的升高对植物的作用。这一段的结论是：目前还不清楚二氧化碳的施肥效果到底有多强。（3）由第二工作小组完成的《影响、适应和脆弱性》（Impacts, Adaptation andVulnerability）报告中的第5章——“食物、纤维和森林产品”（Food, Fibre and Forest Products）研究了二氧化碳的施肥作用对作物的产量和植物利用矿物质和水的效率的影响，但是这一章低估了或者在很大程度上忽视了二氧化碳浓度升高带来的益处，相反夸大了由计算机模型预测的温度上升和极端天气事件可能带
空气中二氧化碳含量的测定实验 空气中二氧化碳含量的测定实验教案 化学一班申伟静郝冬丽张冬冬徐亚辉一，教学目标 知识目标: 1、了解测定二氧化碳含量的简单方法; 2、掌握二氧化碳的基本性质和生活中的应用; 3、通过老师讲解理解二氧化碳在整个环境中作用。 技能目标: 1、通过观看教师的演示实验提高对实验的观察、比较能力。 2、学习掌握如何使用针筒和使用玻璃仪器要注意事项; 3、感悟用分类、对比的学习方法来学习化学的重要作用。 情感目标: 1、通过实验探究来激发学生学习的积极性和主动性， 2、实验初步养成严谨求实的科学态度。 3、通过对课程的学习可以让同学认识到环境保护重要性。 二，教材分析 本节主要围绕探究测定空气中二氧化碳含量的实验，学习定量测定混合气体中某种气体含量的方法，认识空气中二氧化碳组成及表示方法，增进对二氧化碳的理解。增加学生爱护环境的意识。 三，学情分析 已知 1、学生通过前面的学习，已了解和初步掌握了关于二氧化碳的基本性质。 2、学生通过对实验前的预习掌握了空气中二氧化碳含量测定的基本原理和操作方
法。 3、学生在学习中，知道了二氧化碳在我们生活中的作用和在生活中应用。 4、学生在生活中知道保护环境重要意义。 未知 1、学生在实际操作中会出现不规范操作，对实验的结果造成影响。还可能损坏仪器。 2、学生在生活中虽然知道环保知识，但付诸实践上仍然不知如何做。 3、学生缺少实验中观察实验现象变化能力。在实验过程中都需要一直观察严谨的态度。四，重点难点 重点:空气中二氧化碳含量测定的实验步骤 难点:实验的原理 五，教学过程 实验教学过程 实验环 节教师活动预想学生活动设计意图 【导入新课】:前一段时间日本的核辐射 引起了一场轩然大波，中国的一些城市也 依次检测到碘-131微量辐射。核安全检测空局利用的是手势核素检测仪检测到的微量创设情境，激发兴趣， 元素。同学们，设想一下如果让我们来测引入新课。 碘-131这种微量元素含量大家怎么测呢,让学生通过自主、合 气这个问题放在实验室来进行试验是不是与作学习，了解探究实 以往的实验不一样了呢,这个实验我们提验步骤、方法和原理， 出的是一个问题。那是因为今天我们的实齐声回答:是培养学生阅读和解决中验即将进入一个新的转折点——探究式实问题的能力。 验
空气中二氧化碳的测定 一实验目的 了解测定空气中二氧化碳测定的简单方法 二实验原理 酚酞是酸碱溶液的指示剂，其范围在8.2-10.0，酚酞遇碱变红，遇酸或中性溶液显无色。 配制一定浓度的氢氧化钠，滴加少量酚酞，并向其中通入空气以吸收二氧化碳，其反应为： CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O NaCO3+CO2+H2O=2NaHCO3 随着二氧化碳的通入，溶液的颜色逐渐退去，当PH降至8左右时溶液中颜色完全退去。根据此原理在不同的时间不同的地点通入二氧化碳，通过通入不同的体积的空气，对比之下可以测定空气中二氧化碳的含量。 三实验用品 仪器和材料：带双孔橡皮塞的大试管一支，500ml烧杯一只，洗耳球一个，玻璃棒药品：氢氧化钠固体，酚酞指示剂，蒸馏水 四.实验步骤 1称取2g氢氧化钠固体于烧杯中，加500ml蒸馏水溶解配制成溶液，向其中滴加2-3滴酚酞指示剂待用 2如图组装耗装置： 3取10mlNaOH溶液于试管中，在测定地点用洗耳球注入空气。用力振荡几十秒钟使之充分反应。 重复上述操作，振荡。如此反复进行直到颜色褪去为止。记录操作的次数为N1 4.用同样的方法在空旷地段测定空气中二氧化碳的含量，记录操作次数为N2 5将测定的数据记录于下表中，并用空旷地段空气中二氧化碳的含量（体积分数以0.033%计）作为比较标准，计算出各测定地点空气中二氧化碳的体积含量。 计算公式为：N1x=0.033%N2 把实验得到的数据记入下表
参考 五．注意事项 1.把洗耳球里的空气注入试管中时，注意不要把里面的溶液倒吸进入洗耳球中 2.取样地点的选择：取样地点必须是除二氧化碳以外没有其他酸性气体如二氧化硫等排放的地方。因此取其地点可以是学校操场.山顶.学校通风较好的教室等等。 3.试验中所用的酚酞和氢氧化钠的混合物必须取自统一瓶中。
G B T室内空气中二氧化碳卫生标准征求意见稿 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-
中华人民共和国国家标准 GB/T 17904— 室内空气中二氧化碳卫生标准 Hygienic standard for carbon dioxide in indoor air （征求意见稿） 前言 为控制和改善室内二氧化碳的污染，保障人民身体健康，修订本标准。 本标准为《室内空气中二氧化碳卫生标准》(GB/T 17904－1997)的修订标准。 本修订标准由中华人民共和国卫生部提出。 本修订标准起草单位：中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所、安徽省疾病预防控制中心、华中师范大学。 本修订标准主要起草人：徐东群、王秦、徐业林、王志强、杨旭。 本标准由卫生部委托技术归口单位中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所负责解释。 1、范围 本标准规定了室内空气中二氧化碳标准值和检验方法。 本标准适用于室内空气的监测和评价，不适用于生产性场所的室内环境。 2、标准内容 室内空气中二氧化碳日平均最高容许浓度规定为≤%（1800mg/ m3）。 3、规范性引用文件
下列文件中的条款，通过在本标准中引用而构成为本标准的条款。本标准出版时，所示版本均为有效。所用标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/ 《公共场所空气中二氧化碳测定方法》 4、监测检验方法 本标准的监测检验方法见GB/T 。 室内空气中二氧化碳卫生标准 编制说明 1、任务来源 中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所受卫生部政策法规司/卫生标准专业委员会/环境卫生标准委员会委托，对现行的《室内空气中二氧化碳卫生标准》(GB/T 17904－1997)进行修订。 2、标准修订的目的意义 室内二氧化碳浓度受居室容积、吸烟和燃料燃烧等因素影响，与室内通风和人员的密集程度密切相关常，常用来表征室内新鲜空气多少或通风程度强弱，同时也反映了室内可能存在的其他有毒有害污染物的浓度水平近年来，随着我国经济的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，居民人均居住面积有了普遍提高，居室的燃料结构也发生了一定的变化。但是为了节约能源，现代建筑物密闭化程度增加。 近年来国内的监测资料表明，各类不同房屋的通风条件、单位面积人口差异很大，直接与之相关的室内二氧化碳浓度水平因此会显示出相当大的差异。在通风或排风良好的房屋，无论是住房还是公共场所，其室内空气中CO2浓度都比较容易达到 540~1080mg/m3这样的较低水平[1, 2]。
5月大气二氧化碳全球分布图 9月28日消息，美国国家航空航天局地球观测站(NASA'sEarthObservatory)今日公布了一张卫星测绘地图，展示了大气二氧化碳目前的全球分布状况。 几乎所有关于全球变暖的讨论都以二氧化碳开始或结束。二氧化碳是一种温室气体。温室气体对地球具有保温作用，没有它们，地球的平均温度将为下降至摄氏-18度。自工业革命开始以来，由于燃烧化石燃料和砍伐森林，人类一直在向大气中排放二氧化碳。这些被人类排放到大气中的温室气体增高了地球的温度，并产生广泛的影响。 二氧化碳是既不是最强有力的，也不是最丰富的温室气体，但它是一个最负责改变全球气温。鉴于气候和碳之间的密切联系，研究人员对大气中的二氧化碳浓度保持着紧密的跟踪。第一个独立观测基于空间的文书，独立测量大气中二氧化碳含量的白天和夜间，多云间晴的条件下都超过了整个地球，是美国宇航局的。 下面这幅地图是根据NASA的Aqua卫星上的大气红外探测器(AIRS)的观测数据绘制的，显示了对流层中层的二氧化碳浓度。对流层中层是天气现象最频繁出现的大气层。这些数据收集于2013年5月，当时的二氧化碳浓度达到了至少80万年里的最高点。
对流二氧化碳浓度 这幅地图表明，大气二氧化碳在全球各地的分布是不均匀的。浓度最高的区域——显示为黄色——在北半球。南半球的二氧化碳浓度较低。今年5月，北半球的生长季节刚刚开始，所以植物只吸收了较少数量的大气碳。 气体在大气层中的流通和分布受喷射气流、大型天气系统和其他大规模大气环流控制的。AIRS的观测结果提出了新的问题，即二氧化碳是如何从一个地方流通至到另一个地方的，包括水平流动和垂直流动。 为了解决这些问题和其他问题，NASA准备在2014年发射轨道碳观测卫星(OrbitingCarbonObservatory)。轨道碳观测卫星是第一个专门监测二氧化碳的卫星，它将提供更高精度的观测数据。 我们现在获得的大气二氧化碳数据大部分来自夏威夷冒纳罗亚山(MaunaLoa)的一个监控站，该站由查尔斯·大卫·基林(CharlesDavidKeeling)于1958年创建。下面的图表中的数据就来自该地面观测站。这个图表显示，2013年5月，大气中的二氧化碳浓度达到峰值百万分之399.76。工业革命初期，大气中的二氧化碳浓度大约为百万分之278。 2013年5月，大气中的二氧化碳浓度达到峰值百万分之399.76二氧化碳浓度上升产生的影响——包括全球气温变暖、天气模式的改变、生态系统的变化和极地冰盖的融化——被汇总于政府间气候变化专业委员会(IPCC)提交的第五次评估报告中，该报告将于2013年9月30日公布。该报告的摘要将于9月27日在网上公布。上一次总结评估报告于2007年发布。
·32· 大气二氧化碳浓度升高对光合作用的影响(上) 张其德 CO 2浓度升高对植物光合速率的影响随着工农业生产的发展和人口的迅速增长,人类对能源和木材等的需求量剧增,这便导致化石燃料(煤、石油和天然气等)的大量消耗和森林的不断砍伐。因此,大气中的CO 2浓度正在持续不断地增加,从工业革命前的270μmol ·m ol -1 (ppm )已上升 到了目前的350μm ol ·mol -1 左右,预计到21世纪的中、后期,大气中的CO 2浓度将增倍。 CO 2是植物光合作用的原料之一,它浓度的升高,必将对光合作用产生深刻影响。因此,植物光合作用将如何对未来高浓度CO 2作出反应,是人们所关注和迫切需要探索的问题。为了揭示未来大气中高浓度CO 2对光合作用的影响,人们已着手进行模拟实验,即人为地为所研究的植物提供加倍浓度的CO 2,在这种可控条件下研究植物光合作用所发生的变化。 CO 2是绿色植物光合作用的原料之一,因此当大气中CO 2浓度升高时,从理论上讲,必然会有利于光合作用,使光合速率提高。已有大量研究报道证明这一点。CO 2浓度增加通常对光合作用有两个重要的作用效应:一是高CO 2浓度会引起植物与外界进行气体交换的气孔关闭,造成气孔导度下降,使CO 2进入叶肉细胞的阻力增大。据报道,当大气CO 2浓度加倍后,使9种C 4植物和16种C 3植物的气孔导度平均下降了36%,从这个结果看,CO 2浓度加倍反而有可能对光合作用起限制作用。然而,最近的研究结果表明,气孔的关闭或开放是对细胞间隙CO 2浓度而不是对大气CO 2作出响应,而且细胞间隙CO 2浓度的变化是反映叶肉细胞对CO 2的需求关系,具体地说,当叶肉细胞对CO 2的需求增加时,细胞间隙CO 2浓度下降,相反地,当叶肉细胞对CO 2的需求减少,细胞间隙CO 2浓度便升高。因此,细胞间隙CO 2浓度的变化反映了叶肉细胞光合作用能力的大小。尽管气孔的关闭是限制光合作用的一个重要因素,但是由于气孔导度与光合作用对CO 2响应存在相互协调关系,使得大气CO 2浓度与细胞间隙CO 2浓度之间的比值基本上保持恒定,因此随着大气CO 2浓度的升高,细胞间隙CO 2浓度亦成比例地升高,这样便使细胞间隙与叶绿体之间的CO 2浓度梯度增大,有利于叶绿体得到进行光合作用所需的CO 2。可见,大气CO 2浓度增加所导致的气孔部分关闭并不致于影响叶肉细胞的光合作用。 大气CO 2浓度升高的另一个重要效应,不仅可为光合作用提供更充足的原料,而且它可提高1,5-二磷酸核酮糖(RuBP )羧化酶活性,这种酶活性的提高,有利于它加速催化叶绿体内的RuBP 与进入叶绿体的CO 2结合,从而增强光合作用对CO 2的固定能力。RuBP 和CO 2结合后,形成3-磷酸甘油酸(PGA ),后者进入C 3循环途径,用于进一步合成光合作用产物———碳水化合物。与此同时,高浓度的CO 2抑制RuBP 加氧酶的活性,这种酶是催化RuBP 与氧结合,其产物除PGA 外,还有磷酸乙醇酸,后者在磷酸乙醇酸脂酶的催化下,便形成光呼吸底物乙醇酸,乙醇酸经有关酶的作用,经一系列的代谢过程形成CO 2,结果把被光合作用固定到有机物中的一部分碳,又以CO 2形式重新被释放出来。可见,高浓度的CO 2通过抑制RuBP 加氧酶的活性,可减少光呼吸底物乙醇酸的合成,从而降低植物的光呼吸强度。光合作用对CO 2固定能力的提高,以及光呼吸强度的下降,最终都有利于提高植物的光合速率,使生长在高浓度CO 2环境下的植物能积累更多光合产物,提高其产量。例如,当把CO 2浓度从0.03%提高到0.24%,可使水稻增产89%;在水稻抽穗前,将CO 2浓度提高到0.09%,水稻产量提高了29%就是一个很好的例证。
室内空气中二氧化碳的测定方法 空气中的二氧化碳的测定方法主要有非分散红外线气体分析法、气相色谱法、容量滴定法等。 E.1 非分散红外线气体分析法 E.1.1 相关标准和依据 本方法主要依据GB/T18204.24 《公共场所空气中二氧化碳测定方法》。 E.1.2 原理 二氧化碳对红外线具有选择性的吸收，在一定范围内，吸收值与二氧化碳浓度呈线性关系。根据吸收值确定样品二氧化碳的浓度。 E.1.3 测量范围 0~0.5 %；0~1.5 %两档。最低检出浓度为0.01%。 E.1.4 试剂和材料 E.1.4.1 变色硅胶：在120℃下干燥2h； E.1.4.2 无水氯化钙：分析纯； E.1.4.3 高纯氮气：纯度99.99%； E.1.4.4 烧碱石棉：分析纯； E.1.4.5 塑料铝箔复合薄膜采气袋0.5L或1.0L； E.1.4.6 二氧化碳标准气体（0.5%）：贮于铝合金钢瓶中。 E.1.5 仪器和设备 二氧化碳非分散红外线气体分析仪。 仪器主要性能指标如下： 测量范围：0~0.5 %；0~1.5 %两档； 重现性：≤±1%满刻度； 零点漂移：≤±3%满刻度/4h； 跨度漂移：≤±3%满刻度/4h； 温度附加误差：≤±2%满刻度/10℃（在10℃~80℃）； 一氧化碳干扰：1000mL/m3 CO ≤±2%满刻度； 供电电压变化时附加误差：220V±10% ≤±2%满刻度； 启动时间：30min； 响应时间：指针指示到满刻度的90%的时间＜15s。 E.1.6 采样 用塑料铝箔复合薄膜采气袋，抽取现场空气冲洗3~4次，采气0.5L或1.0L，密封进气口，带回实验室分析。也可以将仪器带到现场间歇进样，或连续测定空气中二氧化碳浓度。 E.1.7 分析步骤 E.1.7.1 仪器的启动和校准 E.1.7.1.1 启动和零点校准：仪器接通电源后，稳定30min~1h，将高纯氮气或空气经干燥管和烧碱石棉过滤管后，进行零点校准。 E.1.7.1.2 终点校准：用二氧化碳标准气（如0.50%）连接在仪器进样口，进行终点刻度校准。 E.1.7.1.3 零点与终点校准重复2~3 次，使仪器处在正常工作状态。 E.1.7.2 样品测定 将内装空气样品的塑料铝箔复合薄膜采气袋接在装有变色硅胶或无水氯化钙的过滤器和仪器的进气口相连接，样品被自动抽到气室中，并显示二氧化碳的浓度（%）。 如果将仪器带到现场，可间歇进样测定。并可长期监测空气中二氧化碳浓度。
[1] Pieler T.Trends in atmospheric carbon dioxide-Global. http://www. esrl. noaa. gov/gmd/ccgg/trends/ . 2009 [2] Etheridge D M,Steele L P, el al.Historical CO2record derived from a spline fit （20 year cutoff） of the Law Dome DE08 and DE08-2 ice cores. http://cdiac. ornl. gov/ftp/trends/co2/lawdome. smoothed. yr20 . 1998 # -------------------------------------------------------------------- # USE OF NOAA ESRL DATA # # These data are made freely available to the public and the # scientific community in the belief that their wide dissemination # will lead to greater understanding and new scientific insights. # The availability of these data does not constitute publication # of the data. NOAA relies on the ethics and integrity of the user to # insure that ESRL receives fair credit for their work. If the data # are obtained for potential use in a publication or presentation, # ESRL should be informed at the outset of the nature of this work. # If the ESRL data are essential to the work, or if an important # result or conclusion depends on the ESRL data, co-authorship # may be appropriate. This should be discussed at an early stage in # the work. Manuscripts using the ESRL data should be sent to ESRL # for review before they are submitted for publication so we can # insure that the quality and limitations of the data are accurately # represented. # # Contact: Pieter Tans (303 497 6678; pieter.tans@https://www.doczj.com/doc/a213365378.html,) # # File Creation: Wed Jun 5 12:05:50 2013 # # RECIPROCITY # # Use of these data implies an agreement to reciprocate. # Laboratories making similar measurements agree to make their # own data available to the general public and to the scientific # community in an equally complete and easily accessible form. # Modelers are encouraged to make available to the community, # upon request, their own tools used in the interpretation # of the ESRL data, namely well documented model code, transport # fields, and additional information necessary for other # scientists to repeat the work and to run modified versions. # Model availability includes collaborative support for new # users of the models.
一个消减地球大气二氧化碳浓度的方案 中国、武汉魏界民； 澳大利亚、墨尔本赵捷 2014年6月26日 第二节地球变暖的主体原因是地球固碳体系日益衰退 -------青藏高原的虹吸效应的危害 上一节我们谈到，我们需要建立固化200亿吨/年二氧化碳的“固碳库”，才能降解地球大气中的二氧化碳浓度，使之由400ppm逐年下降到200ppm左右。进而彻底解决地球变暖问题； 按照1平方千米森林植被可以固化3万吨二氧化碳计，则我们需要新建立60—70万平方千米的森林植被。再加上草原，农耕用地，则需要150万-200万平方千米的新增土地； 当然必须还要有与之相配套的水利系统，森林植被才能生长；、、、、、、 为了人类的生存，我们必须解决这个世界性的天大难题； 我们利用已有要素，克服千难万险，一定能解决这个世界难题。 一定能找到新增的150—200万平方千米的土地， 一定能找到与之相配套的水系的8万亿吨水！ 一定能找到这些庞大量的水又输送方法！ 一定能找到为输出水的水源地创造更有利的生态环境方法！ 这不是“可能实现”或者是“不可能实现”的问题的探讨！而是为了拯救人类必须完成这个任务！没有任何讨价还价的余地！ 只要我们努力，总是有办法的！、、、、、、 真能行吗？！科学不是只喊口号；实干才能冲出“围城”；
由此信念，加强科学研究。在研究中我们发现： 1.地球变暖的主体原因是：“地球自我固碳能力在日益减弱”。 我们在研究气候变暖问题时发现，“几千年来，地球的“荒漠化、沙漠化”程度在日益扩大，近二十年，仅仅中国的大西北，草原、森林植被就按照5万平方千米/年速度日益减少，即地球每年至少减少15亿吨固碳能力；（按十年计，则地球减少了150亿吨的固碳能力；这还没有加上其它地区的沙漠化导致的森林植被减少）于是，地球大气二氧化碳浓度则日益增加；地球温室效应则日益加强。 所以地球自我固碳能力是日益减弱。”是地球变暖的的主体原因。这种趋势是不以人的意志、自然地、单一趋向地、持续地发展着。我们由此认为： 当我们了解到“地球自我固碳能力在日益减弱”是地球变暖的的主体原因后，那修复《地球日益衰退固碳体系》就是解决问题方法了。《修复地球日益衰退固碳体系》机理确定后。即是我们应该解决《地球日益荒漠化、沙漠化》问题，就是解决地球的“固碳库”问题；研究中，我们有幸发现，建立巨大的“固碳库”所需要的土地问题，所需要的水的问题和输送水问题也迎刃而解了、、、；地球变暖的难题也就可以解决了。这就是发表本文的原因。 是什么原因造成《地球日益荒漠化、沙漠化》呢？ 下面我们一一讲述： 2.青藏高原虹吸效应是地球自我固碳能力在日益减弱的罪魁祸首 研究地球变暖问题时，科学家发现温室效应在工业化以前就已经开