书城科普读物人与环境知识丛书:关注明天的阳光
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第13章 全球气候变暖(7)

因此,减少汽车耗油状况也已成为减排温室气体的一条途径。比如,日本和我国在汽车发展方向上,向着小排量方向前进,大幅改善了过去那种高油耗的状况。而在美国等国家,汽车在省油设计方面却没有明显的改善迹象,仍旧维持过度耗油的状况。不过,美国政府也逐渐意识到了这一点,在宣布通用汽车进入破产程序的发言中,美国总统奥巴马指出,新通用汽车将进入一个生产高质量、安全、节油的汽车的新阶段。

另外,需要特别指出的是,温室气体不只有二氧化碳一种,非二氧化碳温室气体的排放同样不容乐观,尤其是片面追求减排二氧化碳,而导致其他温室气体排放过多,产生更严重的温室效应,那就完全是本末倒置了。

来自垃圾场、天然气燃烧、母牛养殖、水稻种植以及煤矿开采过程中的甲烷,来自农业和交通排放的一氧化二氮(也称笑气),来自冰箱制冷剂、推进剂和发泡剂的制造中的卤代烃,这些都是重要的温室气体。这些气体在19世纪以来的全球变暖进程中单独所起的作用较小,但它们的综合影响却是相当巨大的。甲烷、一氧化二氮和卤代烃所产生的净暖化效应大约是二氧化碳暖化效应的2/3,再加上空气污染形成烟雾带来的升温,非二氧化碳气体的暖化效应大体上与二氧化碳相当。

因此,对于非二氧化碳温室气体的减排也非常重要。比如,对汽车排气进行限制,就相当于限制了氮氧化物与一氧化碳的排放,这种做法虽然没有达到直接消减二氧化碳的目的,但却同样能够起到减轻温室效应的效果。

二、使用替代清洁能源

减排温室气体就需要减少对传统能源的消耗,这就要求我们一方面提高对能源的利用效率,一方面使用可替代的清洁能源。

无论是工业生产中,还是人们的日常生活里,能源利用效率的提升都是有空间的。高能耗企业通过技术、流程的改进可以回收和重复利用能源,进而减少能源的消耗,自然就会达到减排温室气体的目的。随着人们生活水平的提高,人们日常生活中的能耗越来越大,尤其是住宅和办公室的冷暖气设备使用增多,注意选择节能产品、养成节能的良好习惯等等,都能为能源利用效率的提高作出贡献。

使用替代清洁能源被认为是最彻底地解决温室效应问题的途径。大力发展无污染的可再生的能源,如太阳能、风能、潮汐能,不仅能够达到给地球降温的效果,也可以消除其他污染和环境问题。还有,发展核能也是一个方向,核能污染与传统化石燃料使用造成的污染相比要小得多。

特别应指出,生物能源是一种干净的替代能源。生物能源是利用植物经由光合作用制造出来的有机物充当燃料,从而取代石油等化石燃料类的高污染性能源。虽然生物能源也会产生二氧化碳,这点固然是和化石燃料相同,不过生物能源是从大自然中不断吸取二氧化碳作为原料,故可成为重复循环的再生能源,能够起到抑制二氧化碳浓度增长的效果。

三、吸收温室气体

与减排温室气体、使用替代能源的出发点不同,考虑对温室气体的吸收和利用,是减轻温室效应,为地球降温的另外一种思路。对温室气体的吸收和利用,是从技术的角度来考虑如何把温室气体控制住,使其不产生温室效应。当然,保护森林和植被、植树造林的活动,对于吸收二氧化碳等温室气体,对于改善自然生态环境,是更具有普遍意义的方法。

目前,全球最公认的降低二氧化碳排放方法是CCS(碳捕捉及封存技术)。该技术要求首先对燃煤发电中产生的二氧化碳进行捕捉和收集,这与能源行业及其他工业活动中,在高压下收集浓缩二氧化碳气流的方法非常类似。

二氧化碳的收集有3种方式:后燃烧系统、预燃烧系统和加氧燃烧。操作条件决定收集方式。后燃烧收集碳的技术同现已大规模用于天然气分离二氧化碳的技术相似,预燃烧收集碳技术现已大规模应用于生产氢气,加氧燃烧收集二氧化碳的技术还处于示范阶段。

收集到的二氧化碳必须运送到一个合适的场所进行封存。在技术层面上,使用管线或者船舶就可以运送二氧化碳,而二氧化碳在30℃和5个大气压条件下就可以保持液态。二氧化碳存储方式又分成4种:一是通过化学反应将二氧化碳转化成固体无机碳酸盐;二是工业直接应用,或作为多种含碳化学品的生产原料;三是注入海洋1000米深处以下;四是注入地下岩层。第四种方式最具潜力,向地层深处注入二氧化碳的技术,在很多方面与油气工业已开发成功的技术相同,有些技术从20世纪80年代末就开始使用了。

人们对二氧化碳的捕捉及封存已经积累了大量经验,比如,利用二氧化碳提高采油技术已广泛应用于美国二叠纪盆地、加拿大的韦伯恩油田和挪威的斯雷普纳等油田。CCS技术用于燃煤电站的主要基础设备也能够在工业上进行生产,但完整的技术系统还没有,现在需要的是大型CCS示范项目为未来发展铺平道路。同时,政策上的支持对这种技术的推广也非常必要。

另外,日本学者提出在吸收剂中使用沸石对火力发电中排出的二氧化碳做物理式吸收,或者使用胺化学溶剂进行化学吸收。美国学者提出向海中施铁,使海生植物大量繁殖,从而实现大量吸收二氧化碳的目的,也都是降低二氧化碳含量的思路和方法。

除了考虑通过技术手段来实现对二氧化碳的捕捉、封存,以及吸收,依靠植物吸收二氧化碳,是被最广泛认为行得通的降低温室效应的方法。

植物的光合作用是地球上规模最大的吸收二氧化碳的过程,因为植物的基本生理过程之一是光合作用。今天,以热带雨林为主的全球森林,正在遭到人为持续不断的急剧破坏。由于森林破坏而被释放到大气中的二氧化碳,其数量相当可观。因此,保护原始森林,停止当前这种毫无节制的森林破坏行为,是扭转温室气体不断增多趋势的不二途径。另一方面,实施大规模的植树造林,培植草原,搞好城市绿化也是减少大气中二氧化碳的重要手段。

2009年4月9日,美国总统科学顾问约翰·霍尔德伦提出了一个大胆计划,提议向平流层发射污染颗粒使阳光偏离应对全球气候变暖。据称,美国总统奥巴马正在考虑这一法案。

霍尔德伦原是哈佛大学气候和能源方面的物理学家,2009年初出任白宫科技政策办公室主任。他认为如果全球气候变暖趋势依旧不能得到有效遏制,那么只能出此下策。他说:“我们还得对这个方案进行仔细研究,如果别的办法不管用,那么我们别无选择。”

霍尔德伦的设想是:向平流层发射二氧化硫颗粒和氧化铝灰尘,或是特别设计的喷雾剂。平流层是高层大气,距地面16~50千米。他希望通过这种人工手段,在阳光被吸收前反射回太空,使地球温度下降。可以通过海军炮艇、火箭和高空飞机,甚至热气球向空中发射污染颗粒。

霍尔德伦承认,这一方案可能具有很严重的副作用,并不能彻底解决因温室气体排放量飙升导致的一切问题。但是,霍尔德伦坚持认为,应对全球气候变化必须采取强有力的措施,他还打了个形象的比方,将当前气候变暖趋势比作是“雾天驶向悬崖边的汽车,更糟糕的是,汽车的刹车还坏了”。

科学界普遍反对如此大规模地人为改变环境。反对者担心,破坏地球大气层本就脆弱的平衡可能会带来比全球气候变暖更严重的后果。霍尔德伦认为,人类不能再这样无所作为地等下去了,否则,后果不堪设想。他简要介绍了几个有关气候变化的快速迫近的“引爆点”,如北极地区海冰在夏季彻底消失。他说,一旦发生这样的灾难,那么将增大“真正令人无法容忍的后果”的可能性。

霍尔德伦还提出开发“人造树”对抗全球变暖趋势。“人造树”可以从大气中吸收二氧化碳(人类活动产生的最主要温室气体)并储存起来。根据霍尔德伦的描述,这种人造树看上去像挂着百叶窗的门桩,与植物光合作用的功能一样,可以从空气中吸收二氧化碳。问题是,这一设想似乎一开始投入太大,且还停留在设计阶段。不过,霍尔德伦仍认为是可行的。