二氧化碳!你是凶手吗?

2011年12月，世界气候大，会在南非德班开幕。会上讨论的“节能减排”，主要针对的就是，“碳排放”，碳排放即二氧化碳的排放。因为不少科学家相信：地球暖化的元凶是二氧化碳。“元凶”真的是二氧化碳吗?

无法掩盖的事实

工业革命以来，人类消耗各种能源并由此产生各种污染。煤炭、石油这些原本被埋在地底下的能源，经过人类多种利用后，其中的碳以二氧化碳的方式大量释放，导致空气中二氧化碳浓度提高，其他各种化学污染更是难以计数。

节能减排会议有一个很大的争议：发达国家认为自己承担的义务多，发展中国家承担的义务少，这与国家实力严重不协调。之所以欧美发达国家能够“发达”，是因为它们已经走过了高排放、高污染的阶段，发展中国家之所以叫“发展中”，因为它们正好走在这一步。可现实情况是，发达国家希望发展中国家承担更多的义务，其理由就是――你们现在排得更多。

大气平衡

空气保持平衡的流程是：动物从空气中吸进氧气，呼出二氧化碳，另一方面，植物吸收二氧化碳进行光合作用，又产生氧气，这样空气才会保持平衡。

从20世纪60年代开始，我们可以看到空气中的二氧化碳浓度呈现出稳步上升的趋势。在北半球的秋季和冬季，浓度开始上升，到春季前夕达到最高点，然后，二氧化碳浓度在春季和夏季又开始下降。这是因为植物在生长期，从必需物质中吸收的二氧化碳比释放的二氧化碳多。

大气中二氧化碳浓度的上升趋势与全球变暖趋势成正比，这不得不让人产生怀疑，因此二氧化碳成了头号嫌疑。偏偏二氧化碳自身又有一个让人指责的“把柄”：它能够吸收从地面反射回太空的长波辐射，让这些能量留在地球内部。于是“证据确凿”，二氧化碳成为全球气候变暖的“罪魁祸首”。

人们得出一个结论：二氧化碳浓度增加，许多应该被辐射到宇宙的能量被二氧化碳挽留在地球，于是地球的气温越来越高。从此以后，二氧化碳与它的“帮凶”们有了一个新名字――温室气体，其他的“帮凶”还有甲烷、臭氧和一氧化二氮等。

真相在哪里?

科学的一个重要精神就是质疑精神，不少科学家对于二氧化碳是影响地球温度的罪魁祸首持怀疑态度，相当多的科学家提出了反例。

反例一：人类比较了解的所有行星(包括地球)。二氧化碳都没有起到明显的保温作用

火星上的二氧化碳浓度是地球的30倍，照理说火星大气的保温效果应该比地球大气更强，但是，火星上一个已知的结论不支持二氧化碳是“温室气体”的观点：地球昼夜平均温差小于20℃，火星昼夜温差却超过100℃。

在地球上，各地大气中二氧化碳的分布基本上是均匀的，那么按照“温室气体”的逻辑，各地昼夜温差也应基本一致。而事实是湿度大的近赤道地区晴天昼夜温差在10℃左右，湿度小的近两极地区晴天昼夜温差在20℃左右，沙漠地区昼夜温差更是超过30℃；而阴天时，全球各地昼夜温差都只有20℃左右。

反例二：人类活动不能使大气中二氧化碳浓度明显增加

目前的估算结果表明，每年因人类活动排入大气的二氧化碳为280亿吨，只是自然界呼吸作用排出二氧化碳(每年总量约为5500亿吨)的5％，并且排入大气的二氧化碳绝大部分被水和植物吸收。

另外，海水的pH值大于8而呈弱碱性，很容易吸收二氧化碳。因此在地球上大气中的二氧化碳总量只占水中总量的1／60，二氧化碳增量中的98.3％被水吸收了，空气中的二氧化碳增加量很低。

在空气中，二氧化碳的含量约是0.0385％，而氧气的含量约是21％，氧气的浓度是二氧化碳浓度的700倍。氧气是由二氧化碳通过植物的光合作用而来，因此二氧化碳很容易转化成氧气。通过光合作用，大气中增加的二氧化碳有99.9％转变成了氧气。

水蒸气才是祸首?

根据以上的分析，有科学家提出了另外的观点：没错，近年来地球气候确实有暖化现象，二氧化碳浓度持续提高，但二氧化碳浓度提高，未必真正导致地球暖化。造成地球暖化的最大凶手其实是水蒸气!

水蒸气面目“和善”，所以，人们长期忽视了水蒸气和气温升高之间的联系。当人们认真研究水蒸气对气温的影响时才发现，它简直比二氧化碳的“罪行”更加严重!

水是地球上最丰富的物质，它会在固、液、气三种形态中变化，其热学性质非常丰富，它的任何一点微小变化，产生的热效应都远比二氧化碳在大气中对红外线的吸收产生的热效应大。

空气中的分子吸收辐射的能力与分子结构有很大关系。占空气成分绝大多数的氧气和氮气，都属于对称的双原子分子，吸收光辐射的能力就很弱。据估算，空气中的氧气大概只吸收了被大气吸收的太阳辐射总量的2％，而氦气基本上对吸收太阳光没有做出贡献。二氧化碳分子、臭氧分子是三原子分子结构，这样的结构相对容易吸收各种波长的辐射。水蒸气也由三个原子构成，两个氢原子和一个氧原子，它对辐射的吸收能力甚至比二氧化碳强得多。

卫星观测等数据显示，在上个世纪最后20年，地球大气平流层的水蒸气浓度先是逐渐增加，但从2000年至今，其浓度下降了约10％。美国研究人员根据这些数据以及气候模型进行分析后发现，自2000年以来平流层水蒸气浓度的下降对全球平均温度的变化产生了影响。他们的测算显示，平流层下部水蒸气浓度下降很可能是促使全球平均气温走势“扁平化”的一个重要因素，这一动向促使过去10年间全球变暖的速度减缓了大约25％，而在1980年至2000年平流层水蒸气浓度增加期间，全球变暖正处于加速时期。这一研究成果表明，平流层水蒸气浓度对全球气温变化具有重要影响。

科学家认为，无论从数量，还是对热能的吸收能力来看，水蒸气的温室效应占绝对主要地位。所以产生了晴天时低湿度的地方昼夜温差比高湿度的地方大的情况，这更解释了许多情况，如沙漠中的昼夜温差远大于海洋的情况。

未解之谜

无论是二氧化碳还是水蒸气导致全球气候变暖，全世界的科学家还没有形成一致认可的结论。更有不少气候学家通过研究不同化石层来确定地球几十亿年的气候记录。不少的化石证据表明，地球历史上曾反复出现过气温升高与降低的过程。这说明，气候周期性变化或许是由地球的本身特质所决定的。

至于气候变暖，这是个不争的事实，但是具体原因从科学角度来讲，着实难以盖棺定论。

节能减排的意义

如果全球各政治经济大国能够就节能减排达成一致协议，从直接效果来看，由工业生产造成的二氧化碳等温室气体排放量将有效降低。或许二氧化碳不是气候变暖的真凶，但节能减排的意义远不止如此――

第一，节能减排可以有效减少工业生产对化石能源的消耗，有效降低工业生产所带来的化学污染、可吸入颗粒物排放与能源消耗；

第二，节能减排如果形成硬性规定，将迫使各签约国家强制推行，必然推动全球范围内的技术进步，让工业生产的效率得到提高：

第三，迫使签约国内部推广并实行更多的节能计划，有助于让公众养成节能习惯。