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《生命世界》

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《生命世界》杂志由中国科学院主管,中国科学院植物研究所、中国植物学会和高等教育出版社联合主办,于2004年4月创刊。《生命世界》杂志依托中国科学院和高等教育出版社的雄厚资源,集中高等院校及科研院所的专家作者队伍,以认真严谨的编辑态度确保稿件的质量及科学性,并以生动准确的语言、精心的版式设计及精美的印刷品质确保阅读的舒适与愉快,希望为关注生命、热爱自然的读者构建一个精神家园。

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化石燃料——二氧化碳排放的元凶

2009-12-18 00:39:27

  在燃烧过程中,化石燃料中的碳转变为二氧化碳进入大气,使大气中二氧化碳浓度增大。而二氧化碳作为一种温室气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散,其结果是地球表面变热起来,加重了温室效应。

  自工业革命以来,尽管因化石燃料的使用,人类社会的生产力大大提高,但随之引起全球气候变暖等一系列严重问题,也逐渐引起全世界各国的关注。

  化石燃料又叫做矿物燃料、矿石燃料。指埋藏地层中的不同地质年代的动植物遗体经历漫长地质条件的变化,以及温度、压力和微生物的作用而形成的一类可燃性矿物。

  所有的化石燃料都是由碳氢化合物组成的,所以燃烧时会释放二氧化碳。人为二氧化碳排放的主要来源是能源生产和交通运输的化石燃料燃烧。由于化石燃料的开采利用规模十分庞大,从而对环境的影响也令人关注。

  化石燃料的分类

  化石燃料可分为气体燃料(如天然气)、液体燃料(如石油)、固体燃料(如煤炭、油页岩、油砂等)。其中煤炭、石油、天然气使用的最为广泛,也是二氧化碳的主要来源。

  煤炭煤炭是埋藏在地下的植物受地下和地热的作用,经过几千万年乃至几亿年的炭化过程,释放出水份、二氧化碳、甲烷等气体后,含氧量减少而形成的。由于地质条件和进化程度不同,含炭量不同,从而发热量也就不同。按发热量大小顺序分为无烟煤、烟煤和褐煤等。煤炭在地球上分布较为广泛,不集中某一产地。


将化石燃料用于能源生产是二氧化碳主要的来源之一

  煤炭是一种混合物,有机质元素主要是碳,其次是氢,还有氧、氮和硫等。由于含炭量非常丰富,煤炭的燃烧会排放大量的二氧化碳。比如,据有关单位计算,我国煤炭燃料排放的二氧化碳量占矿物燃料排放二氧化碳量的八成以上,占中国温室气体总量的一半多,充分说明了煤炭燃烧在温室气体和二氧化碳排放中的显著地位。

  石油石油也叫原油,是水中堆积的微生物残骸,在高压的作用下形成的碳氢化合物。石油是一种可燃性粘稠液体,常跟天然气共存,是很复杂的混合物。石油经过精制后可得到汽油、煤油、柴油和重油。它石油的性质因产地不同而不同,密度、粘度和凝固点的差别很大,例如,凝固点有的高达30℃,有的低到-66℃。石油里的主要元素是碳,占到了83%~87%,从而造成了二氧化碳的大规模排放。此外,石油中还含有11%~14%的氢,以及少量的硫(0.06%~8%)、氮(0.02%~1.7%)、氧(0.08%~1.8%)和微量金属元素(镍、钒、铁、铜)等。

  目前,许多石油开采公司正在使用一种向储油层注入二氧化碳来提高采油率的技术。这种技术是将收集来的二氧化碳在压缩后通过泵压方式储存在废弃的油田和天然气气田、深层地下盐层水和煤层。二氧化碳与原油混合后,原油的黏性就会减弱,可以更容易流向地面。这样,不但减少了二氧化碳的排放,又增加了是石油的产量。

  天然气从广义上讲,天然气指埋藏在地层中自然形成的气体的总称。但通常所说的天然气仅指贮藏在地层较深部的可燃性气体(气态的化石燃料)和跟石油共存的气体(常称油田伴生气)。天然气的主要成分是甲烷。此外,根据不同的地质条件,还含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质。有的气田中还含有氦气。

  相对于煤炭和石油,天然气是一种洁净环保的优质能源,天然气燃烧时产生二氧化碳低60%。采用天然气作为燃料,可减少煤和石油的用量,因而大大改善环境污染。此外,由于天然气几乎不含硫、粉尘和其他有害物质,能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%,减少氮氧化合物排放量50%,有助于减少酸雨形成,舒缓地球温室效应。

  天然气也是较为安全的燃气之一,它不含一氧化碳,也比空气轻,一旦泄漏,立即会向上扩散,不易积聚形成爆炸性气体,安全性较高。

  对策与现实

  化石燃料排放二氧化碳有目共睹,人类也在正在积极寻找地对策:一方面采用各种环保技术,降低能源消耗;一方面开发更为环保各种新能源。

  不过我们也应看到,化石燃料目前仍然是世界一次能源的主要组成部分,在世界能源构成中占有绝对的优势(化石燃料占工业国能源消耗的八成)。化石燃料也是生产各种石油产品和化工产品的重要原料,而加工这类原料的工业,如石油炼制工业和石油化工、煤化工、天然气化工等在国民经济中均占有极为重要的地位。所以,尽管人类已充分认识到化石燃料对环境的影响,但由于化石燃料本身的性质以及其在国民经济中的地位,一段时间内,能源利用与二氧化碳等温室气体排放的矛盾还将继续存在。

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