温室效应及其对生态环境的影响

温室效应及其对生态环境的影响张潞(天津市环境保护技术开发中心,天津300191)摘要温室效应是目前全球性的环境问题。本文讨论了温室气体的来源,对其未来变化趋势进行了预测,分析了温室效应对全球气候及生态环境的影响关键词温室效应全球变暖生态环境温室效应具有影响范围广,制约因素复杂,后果严重等显著的特点,全球气候变化是温室效应直接造成的后果。因此,温室效应是人类面临的重大环境问题,已引起各国政府及科学家的高度重视,成为科学家和环境工作者关注、研究的焦点。本文讨论了二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和氟氯烷烃等温室气体的来源及其在大气中浓度的变化趋势,对未来气候变暖及海平面上升的趋势进行了预测,从不同侧面分析了气候变化对生态环境的影响,力求为有关管理和决策部门解决环境问题提供科学依据。1温室气体的来源及变化趋势大气中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)和氟氯烷烃(CFCs)等可以使太阳辐射的短波几乎无衰减地通过,但对地球的长波辐射的波段却有很强的吸收能力,这些气体为温室气体。各种温室气体在大气中的浓度及浓度变化趋势不同,寿命期也不同。表1列出了不同年代温室气体浓度、变化速率和他们在大气中的寿命期。下面对不同温室气体进行分别讨论,说明它们的来源及变化趋势。1.1二氧化碳海洋是大气中CO2的最重要来源,地幔是大气中CO2的另一个来源。除自然界的来源外,人类活动排放的CO2是大气中CO2增加的直接原因。CO2增加的另一个原因是地球陆地植物系统的破坏,近几十年以来,森林的砍伐和破坏日益严重,导致大气中CO2浓度增加。自工业革命以来,由于化石燃料燃烧,大气中的CO2浓度上升了约70cm3/m3。到本世纪末和下世纪中叶,世界能源消耗的总格局不会出现根本性的变化,人类将继续以化石燃料作为主要能源[1]。同时随着经济和社会的发展,能源的需求量还将大大增长,CO2浓度会继续增长,达到工业革命以前水平的10倍左右。1.2甲烷甲烷最重要的来源是沼泽、稻田和反刍动物,这三项占总排放量的60%左右。天然气、煤的采掘和有机废弃物的燃烧等人类活动也产生甲烷。十八世纪以来,甲烷浓度从0.8cm3/m3增长到1.72cm3/m3,每年的变化速率为0.9%。在温室气体中甲烷的寿命期最短,仅为10年。如果甲烷的浓度保持目前的年增长速率,到2000年,大气中甲烷的浓度将达到2cm3/m3,到2050年有可能达到3cm3/m3左右,即达到工业革命前的4倍左右。1.3一氧化二氮海洋是一氧化二氮的一个重要来源。无机氮肥的大量使用和化石燃料及生物体的燃烧也能释放出一定量的一氧化二氮。工业革命前一氧化二氮的浓度为288cm3/m3,目前已增加到310cm3/m3。由于一氧化二氮浓度变化与地表排放源的关系并不十分密切,因而很难准确地预测将来大气中的浓度变化趋势[1]。据以往的观测结果进行推断,大气中一氧化二氮的年增加率仍将保持在0.25%左右。1.4氟氯烷烃大气中原来基本不含氟氯烷烃,从上个世纪以来,人工合成的卤素碳化物不断大量排入大气,使其在大气中的浓度迅速上升,CFC—11和CFC—12是最重要的氟氯烷烃,它们不仅浓度高,保留时间也很长,因而其对环境的影响也是长期的。如果按目前的状况推测,那么大气中CFCs的总含量将由目前的1cm3×10-3/m3增加至2000年的1.5cm3×10-3/m3,其中CFC—11和CFC—12等对臭氧层有严重破坏的CFCs将有所减少,而新型的CFCs有可能大大增加。2温室效应与气候变暖CO2是造成温室效应最重要的气体,其浓度增加所造成的气候变暖作用,远远超过其它温室气体,目前地表和大气温度上升,有70%～80%是由于大气中CO2增加所造成的[1]。从表1看到,除了N2O之外,其它温室气体浓度的增加速度超过CO2的增加速度,这表明今后的全球气候变暖,CO2的作用在相对减少,而CFCs的作用迅速增强。尽管如此,到下世纪末,CO2增加造成的温度上升仍将占有效增温总数的50%左右,相当于其它温室气体的总和。按照英国气候变化政府间研究小组IPCC(IntergovernmentalPanelonClimateChange)的研究,随着温室气体的排放,在下个世纪,全球平均气温以大约每10年0.3℃的速度上升,按照这一趋势,到2025年全球平均温度将有可能上升1℃,到下个世纪末3温室效应对生态环境的影响3.1对海平面的影响全球变暖对海洋有以下两个影响,从而导致海平面上升。(1)全球变暖将造成海洋混合层水温上升,升温造成的热膨胀能显著地造成海平面的上升;(2)气温和海水温度的上升将造成极地冰冠的大量溶化,溶化的冰冠进入海洋,促成海平面上升。如果将来气温大幅度上升,对极地将产生巨大的影响,那时极地冰川和冰冠将大量溶化,其对海平面上升的贡献将远远超过混合层热膨胀的贡献。在下个世纪,全球海平面上升的平均速度约为每10年6cm,预计到2030年,海平面将上升20cm,到下个世纪末海平面将上升65cm[3],海平面的这一变化将会给沿海地区带来如下的影响和灾难:1部分沿海地区被淹没;2海滩和海岸将遭受侵蚀;3地下水位升高,导致土壤盐渍化;4海水倒灌与洪水加剧;5损坏港口设备和海岸建筑物,影响航运;6沿海水产养殖业将受到影响;7破坏供排水系统。3.2对农业的影响温室效应对植物的影响主要表现在两个方面:CO2含量增多对植物光合作用的影响;气候变暖给植物带来的影响。CO2是植物进行光合作用的基本原料,当CO2含量增多,可在一定程度上提高植物的生产能力;由于气温上升,一些原本寒冷的地区也将变得适合农作物生长,扩大了植物生长区域,这是有利的一面。但是,温室效应可以引发一系列环境和气候问题,如害虫繁殖、干旱加剧等,它们可以从根本上恶化农作物的生长环境,从而构成严重的危害,这对农业是相当不利的[4]。3.3对林业和牧业的影响全球变暖对林业和牧业的影响是多方面的。二氧化碳浓度增加,促使自然植被的光合作用增强,加上温度升高,生长期延长,所以草木的产量将会提高;由于气温上升,使植被带北移,即冷型温带森林或温带草原将代替目前的北方森林,而亚热带森林将由热带森林所代替;随着气温和降水的变化,林木和牧草的品种将有可能发生变化,特别是牧草,如果一种劣质草类更能适应变化了的环境,迅速生长并占领草原,将有可能使草原的生产率大大下降;气温升高,如果降水没有相应的增加,则空气湿度有可能下降,这样就增大了火灾发生的可能性;同时,暖冬可以减少害虫的越冬死亡率,从而加重虫害的威胁。3.4对健康与生态的影响全球气温变暖后,高纬度国家的疾病会增多,据统计资料表明,气温升高2℃～4℃,如无其它环境变化,人口死亡率即会升高[5]。全球变暖除对人体健康有影响外,还对地球上的一些物种有影响,某些物种可能不适应这种气候变化,从而导致物种的多样性减少。随着气候变暖,大气运动将发生相应的变化,全球的降水也随着发生变化,蒸发量将增大,大气中水气含量增多,从而在一定程度上增加降水量,但是全球增温将造成各地区降水量分布的不均匀,甚至在某些地区降水量可能会减少,导致干旱加剧和加速沙漠化进程[6]。4结语大气中温室气体的来源分为两个:自然和人类活动。各种温室气体在大气中的浓度增加,导致温室效应加强,其中二氧化碳是造成温室效应最重要的气体。温室效应增加,导致全球气候变暖,会使水资源、农牧业、森林业等受到影响;海平面上升会淹没许多沿海城市和低地;会使有些地区变得干燥,沙漠化加剧;生物多样性减少。总之,全球生态系统的变化最终将影响人类的健康和生存。参考文献1尹荣楼等.全球温室效应及其影响.北京,文津出版社,1993;1～24,129～2102Houghton,J.T.ClimateChange:TheIPCCScientificAssessment,CambridgeUniversityPress,19903IPCCFirstAssessmentReportOverviewandPolicyMakerSummariesand1992IPCCSupplement.ClimateChange:TheIPCCscientificAssessment,IPCC,19924Boer,M.&Koster,E.Greenhouse-ImpactonCold-ClimateEcosystemsandLandscape,ACooperatingJournaloftheInternationalSocietyofSoilScience,19925王汉臣.大气保护与能源利用.中国环境科学出版社,1992;300～3126Riordan,T.O.EnvironmentalScienceforEnvironmen-talManagement,LongmanScientific&Technical,1995作者简介:张潞女,36岁。1985年毕业于南开大学化学系。工程师,现从事环境影响评价工作。GreenhouseEffectandItsInfluenceonEcologicalEnvironmentZhangLu(TianjinEnvironmentalProtectionTechnicalDevelopmentCentre,Tianjin300191)AbstractNowadaysgreenhouseeffectistheglobalenvironmentalissue.Thestudyde-scribedthesourcesofgreenhousegasesandpredictedthefuturetendencyofgreenhousegas-es.Finallytheinfluenceofgreenhouseeffectonglobalclimateandecologicalenvironmentwasanalysedinthethesis.Keywordsgreenhouseeffectglobalwarmingecologicalenvironment