当前,由于“温室效应”带来全球性的气候变化,这与大气环境中的化学组分的变化有关,而大气环境中化学组分的改变,将引起一系列生态环境及社会影响。因此,研究大气变化所造成的影响及其对策、制定措施,加强国际协作日益成为首要的任务。
全球气候系统是一个变化着的复杂系统,能引起变化的因子颇多,如太阳能及宇宙星间变化,地球内壳变化,以及地球空间物理参数变化等等;当然还有与大气不断进行能量、水分和其他物质交换的海洋变化,以及与大气息息相关的陆地生态系统的变化和本身的物理、化学变化等有关。现在已经了解到10年至几百年内全球气候变化与大气化学组分变化有关。近代分子光谱与辐射传输理论证明,大气中的一些痕量气体,如CO2,H2O,O2,CH4,N2O,NOx,以及CFCs等,它们在地-气系统的辐射收支和能量平衡中起着决定性的作用,这才是当今气候引成的重要因素,而这些大气化学组分浓度变化,将对地球系统造成非常明显的扰动。
有关大气化学组分变化,有两方面的涵义,一方面是指新的大气化学组分的出现,如CFCs,即大气组分中的新成员,虽然浓度并不大,但其影响颇大。在另一方面,是已有大气组分的改变,这两方面的叠加将更加重全球气候的变化。其实,大气中的化学组分始终是在变化着的,仅是以往未被人们充分认识与重视而已。只有到了20世纪50年代,人们才开始逐渐认识到城市中人类活动和工业排放,已在很大程度上改变了当地或该区域范围内大气化学组分;到了本世纪70年代后期,由于大气化学研究飞速发展,人们进一步认识到全球范围内大气化学的组分正在改变。当然,这种变化有自然发展的过程,也有人类活动的不断影响;其中有数千年甚至更长时间的尺度变化,也有几年到几十年间即刻有明显表现的变化,而人类活动可能是造成几年到几十年间尺度变化的重要原因。大气中的许多化学组分来自工业源与生物源。这些既决定了大气的化学组分,也是全球变化中最活跃和最敏感的一些重要环节。大气中二氧化碳及其它温室气体的积累所引起的全球变暖,将可能是人类所面临的最大挑战,这个问题只有在国际范围解决。
根据美国EPA制定的政策及联合国环境规划署的调查、研究,提供下列数据供制定政策者参考。
1. 有关痕量气体对全球暖化的贡献百分率:CO2为49%;CH4为18%;N2O为6%;CFCs为14%;其他气体为13%。
2. 有关不同的产业部门对全球暖化所作贡献的百分率:能源为57%;(其中57%的分配比是:工业所耗能源为22%;运输所耗能源为20%;商业与居住所耗能源为15%;合计57%);林业为9%;农业为14%;CFCs工业为17%;其他工业为3%。
综上所述,为防止全球变暖,应控制的是工业方面及必须调整能源结构。
我国是世界上人口最多的国家之一。在世界7疼的耕地面积上承载着占世界22落的人口。拥有漫长的海岸线,广阔的沿海地区,又是人口和工业密集的地区;全国水资源短缺且分布极不均匀;因此气候变化的不利影响将会给我国造成严重的威胁。这是十分严峻的事实。
我国又是一个能源消费大国,化石燃料的消费量接近10亿吨标煤,且能源构成以煤为主。我国也是一个农业大国,水稻种植面积为世界领先,国民生产总值中农业约占1/4以上,根据国内外专家参照国外情况所作的初步估计,1985年我国CO2排放量占全球7宠左右,CH4的排放量约占13%,N2O的排放量约占7%,CFCs排放量约占2%。但是我国人均所占能源消费量远低于世界平均水平,主要农、牧产品的人均拥有量也不高,因此加速发展经济,必然会增加能源消费量,大幅度地提高农、畜产品的产量,会更快地发展工业与交通运输。无疑,我国今后温室气体排放势必有增无减,这是大势所趋。例如:按我国有些专家的初估,到2030年,中国CO2的排放量将从1985年的500 Mt(碳),将会增长到1600~1700(Mt)碳,并在全球排放量中所占比重,也将会显著的上升。以上数据是采取减少CO2排放量措施后的数字。如不采取有效的减排措施,预计还要高。这就是摆在我们面前的一系列严峻问题。
必须指出,我国政府是一贯重视环境保护的,现已将其列为基本国策。当政府制定社会和经济发展计划时,同时制定了各种减少污染的相应措施。例如:在节约能源和提高能源利用率方面,政府曾投入过大量经费,取得了较好的效果,使我国单位国民生产总值能耗从1980年的2.0 Kgce/美元,下降到1988年的1.26 kgce/美元,(1980年不变价)。相应地减少了CO2的排放量。我国政府仍将致力于寻求有效措施,改善环境污染情况,减少温室气体排放,避免发达国家在工业化过程所经历的发展-污染-治理的老路,实施经济发展、社会发展与环境保护同时并举的方针。
为了要实施以上方针,必须要捉出今后我国将来减少CO2、CH4和CFCs排放的有效途径,以下简要地概述我国对全球气候变化适应性对策研究。
一、减少CO2排放的对策研究
1. 提高能源的利用效率
(1)日本是世界各国能源利用效率较高的国家,因此在提高能源利用效率方面,我国应向日本学习先进技术与经验,尤其在高能耗的工业部门,必须尽量利用现代的高效先进技术的工艺,改造与提高我国能源利用效率。
(2)采用热电联供的管理措施,凡是可以做到热电联供的地区,例如对工艺供热,区域供热和其他供热源一律采取联片供热与做到热电联供。
(3)采用清洁煤技术进行发电,主要是加压流化床燃烧技术的应用和一体化气化组合的循环技术的利用。这对燃煤大国来讲是一条出路。
(4)对高能耗的工业,应进行合理布局,尽可能地接近能源生产基地,如煤矿、天然气甶、水电站等附近为宜,避免运输及架设输电线路方面等浪费。
(5)在广大农村地区,广泛开展使用省柴灶与节煤灶。有条件的地区,还可以尽量推广沼气池等炉灶。
2. 建立健全国际合作计划,开展对CO2的吸收、固定和利用体系
围绕气候变化问题,CO2是温室效应的罪魁祸首,固定与吸收CO2将是一个良策。除了海洋交换吸收CO2外,唯一的出路是陆地生态的作用,如能利用植树造林及种植植物与农作物来吸收,同定与利用CO2,将是一个百年大计。当前,提到议事日程上来的已有许多国际合作计划,例如:从海洋生态角度进行研究的“全球海洋生态系动力学”(GLOBEC)计划,以及“世界天气监测”(WWW)计划与“世界海洋监视”(WOW)计划等等。
3. 大力发展不含碳的能源和低碳能源代替煤炭的途径
(1)水力发电:一定要既做到具有开发水力资源的效益,又保护生态平衡为前提,例如长江三峡水力资源的开发,必须要充分考虑到有利于该地区的生态平衡,绝不要走得不偿失的道路,如果我们以开发水力资源(发电),而换来了生态破坏,这是十分要不得的,我们决不能以破坏环境去保护环境的理由一样,盲目行动,尽可能做到万无一失。
(2)核能发电与供热:虽然这也是一种不含碳的能源,但是它具有放射性,建设核能发电也要考虑到选址合理与安全问题,弄不好后果不堪设想。我建议:到山区发展核能比平原安全:到内地发展比沿海合理:到落后地区发展比经济发展地区利用更适宜。总之,要慎之再慎。
(3)充分利用各种可再生能源:太阳能、风能、潮汐能,我认为有条件的地区,应大力发展、利用这种可再生的能源。这是上策。
(4)天然气:我国天然气极为丰富,应该充分发掘、利用,在全国各地有条件的地方,均应开发利用。
(5)地热资源:西藏与华北有些地区,地热资源极为丰富,同样应该加紧开发利用。
(6)开发利用生物质能(诸如沼气利用等)。
(7)各项技术和方法的费用-效益分析硏究:
i)费用;ⅱ)技术可行性;ⅲ)进入市场的能力;ⅳ)比能耗下降和CO2排放量减少(在这一点上,也许是无可比拟的)。
二、减少CH4排放的对策研究
1. 农业系统
(1)大力研究水稻种植制度和耕作制度的改进,必须要在不降低水稻产值的条件下,进行减少CH4排放的研究。例如从施肥、灌溉、轮作、间作……等主要方面进行系统的研究。
(2)改进反刍家畜的饲养及饲料添加剂的使用,这也是降低与减少CH4在家畜胃肠系统以及粪便中排放CH4的一种有效途径。应加紧进行调研及进行必要的系统研究。
(3)在城乡均须改进入、畜粪便管珂,并大力推广农村地区沼气池的发展,达到有效利用与使用沼气,避免CH4的扩散,并提高沼气的利用率。
2. 矿井瓦斯的综合利用及其控制
(1)矿井瓦斯的抽取及管理是所有煤矿的主要任务,来不得半点怠慢。必须认真对待。
(2)矿井瓦斯的富集及其综合利用是所有矿山控制矿井瓦斯的必由之路。对CH4的利用与控制,有助于提高矿井瓦斯的富集及综合利用。
(3)全国矿井瓦斯的综合利用,对控制我国CH4在矿山的抽取、管理、富集及综合利用是唯一的出路。
三、减少CFCs排放的对策研究
必须指出,臭氧的减少是由人类活动中排放CFCs引起的。该学说在目前各种学说(包括太阳活动学说,大气环流学说等)处于主导地位,现已被普遍接受。另外,还发现CFCs物质是一种温室气体,在导致全球气候变暖中所起作用占15~20%。也是一种不可轻视的温室效应的气体。
1990年6月在伦敦召开了关于“1987年9月在蒙特利尔通过的消耗臭氧层物质的议定书”的第二次会议,明确缔约国1995—1997年3年平均的实际人均消费量CFCs不得超过0.3公斤/人,年相比较,以其低值为控制基准;还将该物质由两类扩大为六类,增加了其他CFC物质(为第三类)、其他哈龙(为第四类)、四氯化碳(为第五类)和甲基氯仿(第六类)等,使受控物质扩大到几十种,并规定2000年停止其消费生产,对发展中国家要求在2010年停用;此外还规定《议定书》生效一年后,禁止缔约国从非缔约国进口受控物质;从1993年1月起,禁止人均年生产消费量少于0.3公斤的缔约国向非缔约国出口受控物质;并要在1994年前禁止缔约国从非缔约国进口使用受控物质制品(如含CFCS的冰箱等);还规定缔约国要设法阻止向非缔约国出口生产和使用受控物质的技术,规定得一清二楚。
我国针对以上情况,具体制定了以下适应性对策的控制措施。
(1)目前我国正式生产CFCs和哈龙类受控物质,包括CFC-11、CFC-12、CFC-113和哈龙-1211、哈龙-1301。1989年CFCs生产能力为4.10万吨,实际产量为2.10万吨;哈龙生产能力为0.65万吨,实际产量为0.351万吨。两者合计2.45万吨,实施消耗为3.15万吨、进口0.822万吨,少量0.122万吨出口。按11亿人口平均为0.04公斤,远低于《议定书》规定0.3公斤标准。即使到2000年,预计CFC消费量达7万吨,哈龙到1万吨,人均仅为0.067公斤(按12亿人口计算),完全在《议定书》控制范围内。
(2)“转轨”问题,初步估计,我国在无国际资助条件下,“转轨”所需技术改造和生产建设的投资约为28.35亿元,加上固定资产、产值与社会保险等经济损失为261亿元,问题是十分棘手的。
(3)我国虽已参加“公约”,但由于对限制受控物质影响尚未全面系统评价,至今未参加《议定书》。尽管如此,我国的适应性对策措施,只有“转轨”是唯一出路。但要尽可能利用国际基金及资助来实现替代物的转换,执行《议定书》规定的限控指标,并本着自力更生的原则,在科研、生产、技改、基建等方面做出安排。为适应需要,加强统一规划与协调;制定“转轨”工作规划和“启动”计划;落实资金,独立自主地开展替代物和替代技术的研究及开发;同时还要通过各种渠道争取国际资助和技术转让,积极开展国际上的学术交流以及信息交流,以促进“转轨”。