全球氣候變化與CO2減排方案的探討

(新疆生產(chǎn)建設兵團環(huán)境保護科學研究所，新疆烏魯木齊 830002)

0 引言

全球的氣候變化問題已經(jīng)引起世界各國的重視和關注，雖然溫室氣體對全球氣候變化的影響機理尚不明確，但國際上普遍認為，溫室氣體是造成當前全球氣溫急劇升高最主要的影響因素［1］。溫室氣體包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HCFS)、全氟碳化物(PCFS)及六氟化硫(FS6)，其中 CO2是最主要的溫室氣體，大約占總量的60%以上［2］。因此，為減少溫室效應引起的全球氣候變化帶來的危害，減少CO2的人為排放量起著至關重要的作用。

1 全球氣候變化趨勢分析

工業(yè)革命以來的一百多年中，迅速發(fā)展的科學技術和工業(yè)生產(chǎn)給人類的生活帶來了巨大而顯著的變化，人類能夠更加自由的利用和支配自然。但是在人民生活水平日益提高的同時，人類也不得不為自身賴以生存的自然環(huán)境的惡化而擔憂。其中由于溫室氣體的大量人為排放所引起的溫室效應正引起人類的廣泛關注。

由于CO2的人為排放，在過去的150年間已經(jīng)引起全球CO2增加了30%，并正以每年1．5%的速率增加。并且大量研究數(shù)據(jù)表明溫室效應已引起全球平均溫度的升高，有科學家預測到2100年全球溫度將升高1℃ ～3．58℃，并呈現(xiàn)繼續(xù)惡化的趨勢［3］。據(jù)1995年IPCC發(fā)表的“business as usual”報告，全球CO2濃度將達到750 ppmv，是工業(yè)革命前的兩倍，并將持續(xù)不斷的增加［4］。

2 溫室氣體的減排方案

已有研究結果表明，CO2排放量與人口(P)、經(jīng)濟發(fā)展(GDP)、產(chǎn)品耗能(E)、能源含碳量(C)和CO2匯存量(SCO2)有直接關系:

從上式可以看出，CO2的排放量增加的推動力包括人口、人均GDP、單位經(jīng)濟產(chǎn)量耗能、能源的富碳程度和CO2的碳匯量等，下面將分別從這五個方面探討CO2節(jié)能減排方案的制定。

1)控制人口。

從人類的發(fā)展史可以看出，只有在經(jīng)歷了大的戰(zhàn)爭、瘟疫或災害時，人口才會出現(xiàn)下降的趨勢，自然狀態(tài)下，即使采取計劃生育等措施，減少當前世界人口仍然是一個不可能完成的任務，通過降低人口減少CO2排放量實施起來有較大困難。

2)降低人均GDP。

GDP是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志，在當前經(jīng)濟全球化的背景下，發(fā)展各國國內(nèi)經(jīng)濟生產(chǎn)，提高自身經(jīng)濟地位成為社會發(fā)展的主旋律，通過降低國內(nèi)經(jīng)濟生產(chǎn)來減少CO2排放量顯然不會被各國所接受。

3)減少單位GDP耗能量。

單位GDP耗能量是衡量一個國家或地區(qū)產(chǎn)業(yè)結構分布是否合理的重要標志。減少單位GDP耗能量就是要求提高能源利用效率，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、綠色經(jīng)濟，在不影響經(jīng)濟發(fā)展的前提下最大限度地減少生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的CO2排放量，但以當前的科學技術水平，實現(xiàn)完全的循環(huán)經(jīng)濟、綠色經(jīng)濟還有待出現(xiàn)技術上的突破。

4)能源結構的轉(zhuǎn)變。

能源結構的轉(zhuǎn)變主要包括四個方面的內(nèi)容:a．從富碳燃料向富氫燃料的轉(zhuǎn)變，如以天然氣替換煤作為主要燃料;b．對礦物燃料進行脫碳處理，該方法只有在具備了CO2收集和埋存的前提下實行，且使燃料成本很高，社會難以接受;c．使用可再生能源，如太陽能、水能、熱能、風能等，雖然世界上可再生能源的使用量近年來飛速增長，但畢竟產(chǎn)能量有限，不足以完全替代化石燃料能源;d．使用核能，但由于核電站建設存在的潛在危險，公眾對核電站的態(tài)度是核電站大規(guī)模建設最大的障礙，且核能屬于儲量有限的礦產(chǎn)資源。

5)增加碳匯量。

碳匯是指森林植物通過光合作用將大氣中的二氧化碳吸收并固定在植被與土壤當中，從而減少大氣中二氧化碳濃度的過程。增加碳匯量無疑需要我們減少對森林植被的破壞，大力開展植樹造林、退耕還林活動。

6)其他方法。

通過上述討論，當前切實可行的減排方法包括提高化石燃料的能源利用率、使用低碳或無碳的新興能源作為化石燃料的替代品或進行CO2的收集和儲存。雖然前兩種方法均可達到減少CO2人為排放的目的，但在未來很長一段時間內(nèi)，化石燃料仍將是社會發(fā)展最主要的推動力，無法從根本上解決CO2向大氣中大量排放的事實。CO2地質(zhì)處置是將工業(yè)點源捕集回收的CO2運輸至儲存場地，通過儲存使其長期與大氣隔離，達到減少CO2向大氣中的排放量的目的。目前的主要研究為CO2地質(zhì)埋存的方法有:油田、不再開采的煤層和深部咸水層等。目前國際上多個國家正開展該領域的機理和工程實踐研究。且僅深部咸水層的CO2地質(zhì)埋存潛力就達到2005年～2050年間全球CO2排放總量的5倍以上。

3 結語

從上面的分析可以看出，通過減少人口和人均GDP兩種途徑降低CO2排放量是不可行的;通過提高能源利用效率降低單位產(chǎn)量耗能量、使用清潔低碳能源替代化石燃料和大力植樹造林增加碳匯均可一定程度上減少CO2的排放量，但無法從根本上解決CO2已經(jīng)對全球氣候變化帶來的潛在危險;CO2地質(zhì)儲存是一種新興的具有強大生命力的解決溫室氣體排放的有效方法。

［1］段振豪，孫 樞，張 馳，等．減少溫室氣體向大氣層的排放—CO2地下儲藏研究［J］．地質(zhì)評論，2004，50(5):92-93．

［2］徐 浚，張軍營，潘 霞，等．二氧化碳儲存技術的研究現(xiàn)狀［J］．煤炭轉(zhuǎn)化，2005，28(3):80-86．

［3］劉延鋒，李小春，白 冰．中國CO2煤層儲存容量初步評價［J］．巖石力學與工程學報，2005，24(16):2952-2974．

［4］谷麗冰，李治平，侯秀林．二氧化碳地質(zhì)埋存研究進展［J］．地質(zhì)科技情報，2008，27(4):80-84．