温室效应：其产生方式，原因，气体，后果 - 环境 - 2025

的温室效应是一个自然的方法，其中气氛保持由地球发射的红外辐射的一部分，因此将其加热。红外辐射来自太阳辐射在地球表面产生的热量。

发生此过程是因为地球是不透明的物体，吸收了太阳辐射并释放出热量。同时，由于存在大气，所以热量不会完全散逸到外层空间。

温室效应方案。资料来源：罗伯特·罗德（英语Wikipedia上的“龙”飞行），翻译成西班牙语felix，改编版图为Basquetteur

一部分热量被构成大气的气体吸收并向各个方向重新散发。因此，地球保持一定的热平衡，建立了15ºC的平均温度，从而保证了可以发展生命的可变范围

术语“温室效应”是在环境温度低于所需温度的气候中具有用于生长植物的温室的比喻。在这些农舍中，塑料或玻璃屋顶可以使阳光通过，但可以防止热量散发。

这样，无论外界温度如何低下，都能维持一个有利于植物生长的温暖的微气候。

温室效应中最相关的气体是水蒸气，二氧化碳（CO2）和甲烷。然后，由于人类产生的污染，其他气体被混入，CO2含量增加。

大气中的二氧化碳，水蒸气和甲烷

这些气体包括氮氧化物，氢氟烃，全氟化烃，六氟化硫和氯氟烃。

温室效应是好是坏？

温室效应对地球上的生命至关重要，因为它可以保证其存在的适当温度范围。大多数生化过程要求温度在-18ºC至50ºC之间。

在地质历史时期，地球的平均温度一直在波动，无论是升高还是降低。在过去的两个世纪中，全球温度一直在持续上升。

不同之处在于，目前的增长速度特别高，似乎与人类活动有关。这些活动产生的温室气体加剧了这一现象。

那是什么问题呢？

自18世纪中叶以来，由于工业化，人类不断向环境中添加污染物。在这些污染物中，有一种会导致温室效应的气体排放，要么是因为它们吸收热量，要么是破坏了臭氧层。

臭氧层位于平流层的上部，可过滤紫外线（较高能量）的太阳辐射。紫外线辐射越多，产生的热量就越多，此外还会产生诱变作用。

另一方面，诸如二氧化碳和甲烷的保温气体减少了地球排放的热量。在破坏臭氧层的气体中，所有的氟和氯化合物。

温室效应增加的后果是地球温度升高。反过来，这会导致一系列气候变化，包括极地和冰川冰的融化。

温室效应如何产生？

-地球大气

大气层

了解大气化学成分和结构的基本要素是了解温室效应的基础。

地球大气的化学成分

氮（N）占地球大气的主要成分，占79％，氧（O2）占20％。其余1％由各种气体组成，其中最丰富的是氩气（Ar = 0.9％）和二氧化碳（0.03％）。

这些气体不能吸收阳光，即太阳发出的短波能量（可见光谱和紫外线光谱）。

大气层

大气中比例最高的气体集中在从地表到50公里高的地带中。这是由于引力引起的，引力作用在构成大气的气体上。

在最初的50 km大气层中，识别出两层，第一层为0至10 km高，第二层为10至50 km高。第一个叫做对流层，它集中了大约75％的气体质量。

第二个是平流层，它集中了大气气团的24％，在其上部是臭氧层。臭氧层是了解温室效应的关键，因为它负责固定来自太阳的紫外线。

尽管在大气层的上方又延伸了三层，但最低的两层是温室效应的决定因素。

- 温室效应

产生温室效应的过程的主要元素是太阳，地球和大气中的气体。太阳是能量的来源，地球是该能量的接收者以及热量和气体的排放者，根据其性质而发挥不同的作用。

太阳能

太阳从根本上发出高能辐射，即与电磁光谱的可见光和紫外线波长相对应。该能量的发射温度达到6,000ºC，但大部分会一直散发。

到达大气层的100％的太阳能中，约30％反射到太空（反照率效应）。20％的气体被大气吸收，主要是被悬浮的颗粒和臭氧层吸收，其余的50％被地球表面加热。该视频反映了以下过程：

地球

像任何物体一样，地球会发出辐射，在这种情况下，它就是长波辐射（红外）。地球发射的红外辐射来自其白炽中心（地热能），但发射温度低（接近0ºC）。

但是，地球接收的太阳能也将其加热并发出额外的红外辐射。

另一方面，由于地球的反照率（浅色调或白色），地球反射了太阳辐射的重要部分。该反照率主要归因于云，水和冰。

考虑到反照率和从行星到太阳的距离，地球的温度应为-18ºC（有效温度）。有效温度是指人体仅应考虑反照率和距离而应具有的温度。

但是，地球的实际平均温度在15ºC左右，与有效温度相差33ºC。在实际温度与有效温度之间的明显差异中，气氛起着根本性的作用。

气氛

地球温度的关键是大气，如果不存在，地球将被永久冻结。大气对大部分短波辐射透明，但对大部分长波（红外）辐射不透明。

通过让太阳辐射通过，地球会加热并发出红外辐射（热量），但大气层会吸收其中的一部分热量。这样，大气层和云层变热并向各个方向散发热量。

温室效应

大气中保留红外辐射导致的全球变暖过程就是所谓的温室效应。

温室在Kew庭院（英国）里。资料来源：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kew_gardens_greenhouse.JPG

该名称取自农业温室，那里种植的植物需要比生产区域中现有植物更高的温度。为此，这些生长房屋的屋顶可以使阳光通过，但可以保留散发的热量。

这样，有可能为那些需要其生长的物种创造温暖的微气候。

原因

尽管温室效应是一个自然过程，但它会被人类行为（人类行为）改变。因此，有必要区分现象的自然原因和人为改变。

- 自然原因

太阳能

太阳发出的短波（高能）电磁辐射加热了地球表面。这种加热导致将长波（红外）辐射即热量散发到大气中。

地热能

行星的中心是白炽灯，产生的热量比太阳能产生的热量还要多。这些热量主要通过火山，喷气孔，间歇泉和其他温泉通过地壳传递。

大气成分

组成大气层的气体的特性决定了太阳辐射到达地球并且红外辐射被部分保留。一些气体（例如水蒸气，CO2和甲烷）在保持大气热量方面特别有效。

温室气体的自然贡献

那些由于地球表面变暖而保留红外辐射的气体称为温室气体。这些气体以二氧化碳的形式自然产生，是由生物的呼吸作用产生的。

海洋还与大气交换大量的二氧化碳，自然火也贡献了二氧化碳。海洋是其他温室气体（例如氮氧化物）的天然来源。

另一方面，土壤中的微生物活性也是CO2和NOx的来源。此外，动物的消化过程还会向大气中排放大量甲烷。

-人为原因

发热

人类活动不仅产生增加温室效应的气体，而且还提供额外的热量。所提供的热量的一部分来自化石燃料的燃烧，另一部分来自反照率效应的降低。

地球表面的温度分布。资料来源：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SurfaceTemperature.jpg

后者是由于诸如沥青之类的深色人造表面对太阳能的吸收更大。各种调查表明，大城市产生的净热输入为1.5至3ºC。

工业活动

工业上通常会将额外的热量以及影响温室效应的各种气体散发到大气中。这些气体可以吸收和释放热量（例如：CO2）或破坏臭氧层（例如：NOx，CFC等）。

汽车交通

城市中高浓度的车辆是造成大气中大部分二氧化碳排放的原因。汽车交通约占化石燃料燃烧产生的二氧化碳总量的20％。

电力和供热生产

燃烧煤炭，天然气和石油衍生物用于发电和供热几乎占了二氧化碳的50％。

制造业和建筑业

这些工业活动加在一起燃烧化石燃料所产生的二氧化碳几乎占20％。

森林大火

森林火灾也是人类活动引起的，每年都会向大气释放数百万吨的温室气体。

垃圾场

废物的积累和发生的发酵过程以及所述废物的燃烧是温室气体的来源。

农业

农业活动每年向大气中贡献超过300万吨的甲烷气体。在这方面贡献最大的农作物是水稻。

就稻米而言，甲烷的贡献来自其耕作系统产生的生态系统。这是因为将大米种植在一片水上，从而造成了人工沼泽。

在沼泽中，细菌在厌氧条件下分解有机物，产生甲烷。这种作物最多可贡献注入到大气中的甲烷的20％。

甘蔗的另一种管理方式是产生温室气体，因为甘蔗在收割前被燃烧并产生大量的二氧化碳。

反刍动物

反刍动物（如牛）通过细菌在其消化系统中进行的发酵过程消耗纤维草。对于每个动物，所述发酵每天向大气中释放3至4升的甲烷气体。

仅考虑牛，估计贡献相当于温室气体的5％。

- 连锁反应

导致温室气体增加的全球温度升高引起了连锁反应。随着海洋温度升高，向大气中释放的二氧化碳也增加。

同样，两极和永久冻土的融化会释放出被困在那里的二氧化碳。同样在较高的环境温度下，森林火灾的发生率也更高，并且释放出更多的二氧化碳。

温室气体

一些气体（例如水蒸气和CO2）在温室效应的自然过程中起作用。就人类而言，除二氧化碳以外，人类活动还涉及其他气体。

不同温室气体积累的全球趋势曲线。来源：Gases_de_efecto_invernadero.png：道格拉斯·格林衍生作品：Ortisa（谈话）衍生作品：Ortisa

《京都议定书》设想了六种温室气体的排放，其中包括二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）。此外，还包括一氧化二氮（N2O），氢氟烃（HFC），全氟化烃（PFC）和六氟化硫（SF6）。

水蒸气

水蒸气因其吸收热量的能力而成为最重要的温室气体之一。但是，由于液态和固态的水反射太阳能并冷却地球，因此产生了平衡。

二氧化碳（CO2）

二氧化碳是大气中主要的长寿命温室气体。近几十年来，这种气体占温室效应增加的82％。

2017年，世界气象组织报告的全球CO2浓度为405.5 ppm。这比1750年（工业化前时代）之前的估计水平增加了146％。

甲烷（CH

甲烷是第二重要的温室气体，约占全球变暖的17％。甲烷的40％来自自然资源，主要是湿地，而其余60％​​由人类活动产生。

这些活动包括反刍农业，水稻种植，化石燃料开采和生物质燃烧。2017年，大气中的CH4浓度达到1,859 ppm，比工业化前的水平高257％。

氮氧化物（NOx）

NOx有助于破坏平流层臭氧，增加穿透地球的紫外线辐射量。这些气体源于硝酸和己二酸的工业生产以及化肥的使用。

到2017年，这些气体的大气浓度达到329.9 ppm，相当于工业化前时期估计水平的122％。

氢氟碳化合物（HFC）

这些气体用于各种工业应用中以替代CFC。但是，氢氟碳化合物也会影响臭氧层，并在大气中具有很高的活性持久性。

全氟化碳（PFC）

PFC在焚化设施中生产，用于铝熔炼过程。像氢氟碳化合物一样，它们在大气中具有很高的持久性，并影响平流层臭氧层的完整性。

六氟化硫（SF6）

这种气体还对臭氧层产生不利影响，并在大气中具有很高的持久性。它用于高压设备和镁的生产中。

氯氟烃（CFC）

氟氯化碳是一种强大的温室气体，会破坏平流层的臭氧，并受到《蒙特利尔议定书》的管制。但是，在某些国家（例如中国），它仍用于各种工业过程中。

温室效应对生物有什么影响？

- 边界条件

我们知道，在一定温度水平以上是不可能的。只有一些嗜热细菌能够在温度高于100ºC的环境中栖息。

体温

通常，允许大多数活动寿命的温度变化幅度为-18ºC至50ºC。同样，在-200ºC和110ºC的温度下，生命形式也可能处于潜在状态。

大多数动植物物种对室温的耐受范围甚至更受限制。

-温度的动态平衡

温室效应是地球上生命的积极自然过程，因为它保证了至关重要的温度范围。但这是只要在太阳能输入和红外辐射输出之间保持适当的平衡即可。

余额

平衡得到保证，因为自然产生的温室气体几乎与固定化的一样多。海洋产生约300吉吨的CO2，但吸收量略高一些。

同样，该植被会产生约440千兆吨的二氧化碳，同时会固定约450吨。

污染造成的温室效应的后果

人为污染造成了额外的温室气体排放，打破了自然动态平衡。尽管这些金额远少于自然产生的金额，但足以打破这种平衡。

这对行星的热平衡以及地球上的生命都具有严重的后果。

全球暖化

温室气体浓度的增加导致全球平均温度的增加。实际上，自工业化前时代以来，全球平均温度估计已升高了1.1°C。

另一方面，有迹象表明，2015年至2019年是迄今为止有记录的最热时期。

冰融化

温度的升高导致全球极地冰和冰川融化。这意味着海平面上升和海流改变。

气候变化

尽管在全球变暖导致的气候变化过程中尚未达成完全共识，但现实情况是地球的气候正在发生变化。这在洋流，风型和降雨等方面的变化中得到了证明。

人口失衡

由于温度升高，栖息地的变化影响了物种的种群和生物学行为。在某些情况下，某些物种会增加其种群并扩大其分布范围。

但是，那些生长和繁殖温度范围非常狭窄的物种可以大大减少其种群。

粮食产量减少

许多农业和畜牧业地区产量下降，因为该物种受到温度升高的影响。另一方面，生态变化导致农业害虫扩散。

公共卫生

媒介传播疾病

随着行星平均温度的升高，一些疾病媒介动物会扩大其地理范围。因此，热带病病例超出了其自然范围。

休克

温度升高会产生所谓的热冲击或中暑，这意味着极度脱水。这种情况会导致严重的器官衰竭，特别是影响儿童和老人。

预防与解决方案

为了防止增加温室效应，有必要减少引起温室效应的气体的排放。这就需要采取从公众意识，通过国家和国际立法到技术变革的措施。

但是，据政府间气候变化专门委员会（IPCC）称，减少排放量还不够。另外，有必要降低当前大气中温室气体的浓度以阻止全球变暖。

从这个意义上讲，一种解决方案是增加植被覆盖以固定大气中的二氧化碳。另一个是实施技术性空气过滤系统以提取二氧化碳并将其固定在工业产品中。

迄今为止，为达成《京都议定书》等国际协议所做的努力尚未实现其目标。另一方面，提取大气中二氧化碳的技术发展仅处于原型阶段。

预防

为了防止增加温室效应，有必要减少温室气体的产生。这意味着一系列行动，包括发展公民良知，立法措施，技术变革。

意识

一个公民意识到温室效应的增加会导致全球变暖的问题是根本的。这样，提供了必要的社会压力，以便政府和经济大国采取必要的措施。

法律框架

解决温室气体产生问题的主要国际协议是《京都议定书》。但是，到目前为止，该法律文书在降低温室气体排放率方面还没有有效。

一些排放率较高的主要工业化国家没有签署该议定书第二期的延期。因此，要想取得真正的效果，就必须建立更严格的国家和国际法律框架。

技术变革

需要对工业过程进行重新设计以减少温室气体排放。同样，有必要促进可再生能源的使用并减少化石燃料的使用。

另一方面，必须总体上减少污染废物的产生。

解决方案

据专家介绍，减少温室气体排放是不够的，此外，必须降低大气中的电流浓度。为此，已经提出了可以使用非常简单或复杂的技术的各种替代方案。

碳汇

为此，建议增加森林和丛林的覆盖范围，并实施绿色屋顶等策略。植物将大气中的二氧化碳固定在植物结构中，然后从大气中提取出来。

排碳泵

迄今为止，从能源的角度来看，从大气中提取二氧化碳是昂贵的，并且具有很高的经济成本。但是，正在进行研究以寻找有效的方法来过滤空气和去除CO2。

这些建议之一已经在试验工厂阶段，并且由卡尔加里大学和卡内基·梅隆大学开发。该工厂使用氢氧化钾溶液作为集水器和苛性钙，通过其过滤空气。

在此过程中，空气中所含的CO2被保留，形成碳酸钙（CaCO3）。随后，加热碳酸钙并释放CO 2，将所得纯化的CO 2用于工业用途。

书目参考

1. Bolin的Bolin和BR的Doos的温室效应。
2. Caballero，M.，Lozano，S.和Ortega，B.（2007）。温室效应，全球变暖和气候变化：地球科学的观点。大学数字杂志。
3. 卡莫纳（Carmona，JC），玻利瓦尔（Bolívar），DM和路易斯安那州吉拉尔多（Giraldo）（2005）。畜牧生产中的甲烷气体及其替代品，以测量其排放并减少其对环境和生产的影响。哥伦比亚畜牧科学杂志。
4. Elsom，DM（1992）。大气污染：一个全球性问题。
5. 马丁内斯（Martínez，J.）和费尔南德斯（Fernández，A.）（2004年）。气候变化：墨西哥的观点。
6. Schneider，SH（1989）。温室效应：科学与政策。科学。