迎接气候挑战的优化措施

人们已经认识到气候变化所带来的后果的严重性，联合国环境规划署和世界气象组织于1988年成立了“国际气候变化专家委员会（IPCC）。该委员会于1990年出版的第一份评价报告强调需要采取行动，并成为一个权威性的气候变化信息源。1992年6月份在巴西的里约热内卢的会议上，154个国家和欧洲共同体签署了《联合国气候框架公约》，于1994年3月21日生效。该公约目标是使大气中温室气体浓度稳定在安全水平。要求发达国家必须制定削减和缓解其气体排放的国家计划，鼓励技术转让，以削减或防止温室气体人为排放。

目前，可以把控制温室气体剧增的基本对策概括为四个方面。

其一，是调整能源战略。东京大学学者研究表明，在继续保持经济增长的情况下，若想抑制CO2排放量。必须大幅度地引进清洁能源并大力推行节能措施。即调整能源战略可以从提高现有能源利用率，以及向清洁能源转化等方向着手。

提高现有能源利用率，减少CO2排放的措施通常是：采用高效能转化设备；采用低耗能工艺；改进运输，降低油耗；改进建筑保温；利用废热、余热集中供暖；加强废旧物资回收利用等。

能源消耗转化是指从使用含碳量高的燃料（煤），转向含碳量低的燃料（如天然气），或转向不含碳的能源，如太阳能、风能、核能、地热能、水力、海洋能发电等。

其二，是实行绿化政策。森林是CO2的汇集地，在环境改善方面发挥重要作用。森林的一个重要作用就是净化空气，调节气候，吸收CO2，每公顷森林年净产氧量为：落叶林16吨，常绿阔叶林20～25吨，针叶林30吨，而消耗CO2为上述值的1.375倍。反过来大面积砍伐森林，焚烧树木，将使固集的CO2迅速地进入大气。目前全世界热带雨林年损失1400万公顷，每年就少从空气中吸收4亿吨CO2，为抑制CO2的增长，大面积的植树造林是不可缺少的一个重要环节。

其三，需要控制人口，提高粮食产量，限制毁林。不发达国家人口失控和发达国家无节制消费及短期行为是造成温室灾害的重要原因之一。在全球推行控制人口数量，提高人口素质，使人口发展与环境和经济相适宜是社会发展的必然。解决第三世界的粮食问题，应依靠农业技术进步，发展生态农业，走提高单产之路，摒弃毁林从耕的落后农业生产方式。

其四，是要加强环境意识教育，促进全球合作，温室效应的产生根源众多，分布广，来源杂，既来自人类的经济活动，又来自人类的日常活动；既来自发达国家，也来自发展中国家。解决环境问题只靠一国的努力很难奏效，需要众多的国家，乃至全球的共同努力才能取得更好效果。应通过各种渠道和宣传工具，进行危机感、紧迫感和责任感的教育。我们应清醒地看到，温室效应产生的灾害是没有国界的，全世界人民应联合起来，共同接受这次严峻的气候挑战。

既然，人类在近两百年来利用日益发展的高科技生产力作武器破坏了地球环境的正常运行，作为地球的主宰的人类，一旦认识到自己所处的环境受到威胁，必将用更新、更高的科技来弥补所犯的过失，事实上正是如此，虽然前景不是十分明朗，但仍给人以信心和力量。

汽车，作为现代化交通的重要工具，其作用是不可估量的，因为其数量之多恐怕也是令人难以想像。每当一辆亮丽的汽车从你身边驶过，你一定为它漂亮的外形赞叹不已；或者你快乐地坐在舒服的车厢里，你可曾想过，汽车尾气的排放，是造成城市空气污染的一个重要因素，对大气成分的变化做出巨大的“贡献”，无论高级豪华轿车，还是运货的拖拉机，概莫能外。由法国国家运输安全研究所提供的数据表明：一辆年行驶5万公里的15吨卡车，每年排出一氧化碳177公斤，未燃尽废燃料140公斤，一氧化氮1056公斤、二氧化碳517公斤，对人类的健康和生命造成极大的威胁。因此，开发低公害汽车是限制排放有害气体的一种有效手段。在今后的长期规划中，在大城市进一步发展比柴油车、汽油车等污染小的新型汽车成为当务之急。

下面介绍一下几种新型低公害汽车。

电动汽车。从1971年起，日本通产省工业技术院用6年的时间实施了大型开发计划，耗资57亿日元，开发出了世界最高水平的电动汽车。根据这项成果，建立了日本电动车辆协会，并以其为中心，积极开展普及应用工作。到1992年末，日本拥有了1541辆电动汽车在公路上行驶，而全世界则拥有3万辆。以电池作电源的电动汽车在行驶过程中完全不排放废气，故称为无公害汽车。目前，日本道路上行驶的电动汽车，多为轻型面包车，而真正轿车和货车刚刚开始上市。电动汽车技术关键点在于电池，要求电池能量密度很大以保证一次充电行驶距离较长，能有较长的使用寿命。开发电动汽车是开发低公害汽车的首选目标。

甲醇车。日本通产省能源厅在1983年设立了石油产业发展中心，从燃料和汽车两个方面对汽车用甲醇作燃料问题进行了调查。日本甲醇汽车公司在运输省的指导下，陆续开展了甲醇车的租赁和销售活动。日本在1992年末拥有甲醇汽车191辆。全世界现在仅3000辆。甲醇通常是用天然气作原料制成的，而甲醇是液体，作为汽车燃料使用更加方便。只要将汽油车、柴油车供给装置、配管系统作少量修改就可以变为甲醇车。改造后的氮氧化合物（NOx）降低到什么程度还有待于观察测试，但排放黑烟问题全部解决了，这对改善环境是极为有利的。

天然气汽车是以天然气为发动机燃料的汽车，全世界目前有几百万辆在公路上运行，主要是在生产天然气国家，日本1992年这种车的拥有量为192辆。按燃料贮存形态可分为压缩型（CNG车）、吸附型（ANG车）、液化型（LNG车）。日本当前实用化的是压缩天然气汽车。目前，只要对汽油车的供气装置作些改动就可转化为天然气汽车。但是，甲烷和其他碳氢化合物原料相比，燃烧时CO2的生成量减少。若是由柴油机改用天然气时，要增加供气装置和电打火装置，压缩比适当降低。采用天然气作燃料，黑烟问题随之解决了。

燃氢汽车。水分解可生成氢，以氢为燃料可再变为水，成为可完全循环的燃烧，这和太阳能一样正是人们梦寐以求的汽车。当然，用氢作燃料不会排放CO及碳氢化合物，并且在极稀薄的混合气情况下就可燃烧，故NOx的排放也很少。问题是氢的贮存方法也是用高压气瓶压缩的方法、在绝热容器内液化贮存的方法及特种金属吸附的方法，不论哪种方法都有车载容器重量及贮存、填充、使用麻烦等问题，故而距离真正实用化要有相当长的时间。目前，日本正在研究在海面上用太阳能电池的电力分解海水制氢及利用国外廉价水力发电的电力制氢的方法，也在进行运输方面的研究。

能源再生型复合型汽车。复合型汽车是在车上装载多种不同类型的动力源，发挥各自的优点，补足其弱点，实现减少污染和降低能耗的目的。例如柴油发动机在启动、加速、爬坡等高负荷时，会排放出大量NOx及黑烟，当采用能源再生复合型方式时，在高负荷时可用电动机或油压马达辅助加力，从而减少柴油发动机主机的负荷。以城市内的公共汽车为例，可减少NOx20%～30%，黑烟50%～80%。另外，由于制动能的节约，可节能10%～25%。

液化石油气汽车。在开发代替汽油、柴油等燃料的汽车过程中，最现实的对策莫过于开发液化石油气（LPG）汽车。日本自1961年以来以出租汽车为主，至今普及液化石油气汽车约32万辆。其安全性、燃料成本等多方面的优点均有显示。目前全世界约有380万辆这种类型的轿车和卡车在运行。

据东京都环境科学研究所对使用石油气为燃料的垃圾车表明，该类型车NOx的排放比柴油机的规定少40%～50%，黑烟在检出下限以下。排气噪声也减少3～5分贝。全日本已设立了约2000处液化石油气供应站，故而，燃料的供应设备基本上齐备了。今后的课题是开发汽车总重超过2.5吨的大功率车型。

据日本通产省的调查，截至1992年，世界各国已经投入使用的“低公害汽车”，日本为2000辆，美国为3.6万辆，英国为20万辆，意大利23万辆。此外，美加利福尼亚州已明确规定，汽车厂商最迟必须从1998年开始销售电动汽车，到2003年，电动汽车销售量必须占汽车总量的10%。日本在20世纪末，总产量49万辆。

作为人口最多的中国，其经济正在蒸蒸日上，在环境保护方面也正在进行探索。我国第一支无污染的“绿色车队”于1995年在上海组成，启用清洁能源液化气作动力原料。试验表明，使用液化气的车辆，尾气中排放的CO比使用汽油的减少89%，碳氢化合物减少62%，噪音降低40%。其取得成绩虽然可观，但比起世界先进水平还是有一段距离，路还很长，需要我们加倍的努力。

另外一种，作为防护型环保用品，如近年来科学家研制的生态产品，产品形式多样，这种产业和市场在国际上日益兴旺，显示出强大的生命力，产生环保产品将会是一种发展趋势，会覆盖我们生活的方方面面，请你看一下一些最新生态产品。

生态电池。日本研制成一种以二氧化碳为燃料的生态电池。它的燃料除二氧化碳外，还有水和光线。利用它们合成碳水化合物，使微生物产生电流。它吸收空气中的二氧化碳，对环境无污染。在生态电池里放入水、微生物和电解质等，经照射后，电池能释放出1毫安电流。

生态塑料。解决废塑料的处理、盖住城市垃圾中散发的臭味，一直是困扰人们的问题。美国3M公司推出一种新方法，将一种能被生物降解的氨基甲酸乙酯泡沫塑料喷在垃圾上，在新倒垃圾重压下，这些泡沫被压实，最后自行分解消失掉，并消除散发的臭味。(www.xing528.com)

生态轮胎。德国制造出一种生态轮胎已投放市场。它比普通轮胎轻，生产需用能源可减少30%。它的天然橡胶含量比普通轮胎高，故耐热、耐磨。由于它减少了摩擦，使用它的汽车，耗油量减少70%，生态轮胎的另一优点，使用期比其他轮胎延长11%。

生态防火器材。丹麦推出各处可降解的防火器材，它们是以纤维素诱导制成的热塑性塑料为原料。这种防火器材埋在地下几个月，就能自动分解，无污染。燃烧时只冒烟不着火，不释放毒气，不破碎，不怕油。溶于水和洗涤剂。

生态办公用纸。美国国际纸的公司投产一种纸浆原料，它的50%来自废弃报纸和杂志。由于废纸中有油墨存在，特从德国获得消除墨迹技术。这种办公用纸适用于商业表格、复印、文具和其他用途。

生态冰箱。德国费隆家用器材公司生产一种生态冰箱。冰箱的制冷剂氟里昂严重地破坏臭氧层和引起温室效应，改革冰箱的制冷剂是迫在眉睫的任务，有些国家已经禁止氟里昂产品了。国内无氟节能冰箱已于去年在科龙公司开发并投入生产，采用异丁烷和环戊烷天然碳氢化合作制冷剂和发泡剂，彻底地解决了冰箱生产所带来的臭氧层破坏和温室效应问题。

其他诸如此类的生态产品如生态化妆品、生态渔网、生态画等等，并且形式多样的新产品正相继出现，必将渗透到生活中各个领域并不断发展壮大。

以上说明了一些科技领域中为防止温室气体继续增加，防止空气进一步污染而做的探索，并逐步实施的科技新发展状况。自然，与此同时，在政治法律上必须禁止或约束一些工业有害废物的排放，关于此方面的具体措施不在本书范围内，请恕不详细介绍。

由于地球的大气结构已经遭到初步破坏，并且继续恶化的趋势在短期内不能阻止，因此有必要利用科学技术对现有大气状况进行改造，仅仅依靠自然力量在一两百年内是不会完全恢复的，况且恶化的趋势仍在继续。

日本通商产业省执行“地球环境保护计划”，其中主要是“CO2固定化，有效应用技术研究”，以治理“温室效应”为主要内容。

研究治理CO2增多的方法可以概括为：

1．应用细菌、海藻固定CO2技术，这称之为微生物法；

2．应用复合糖固定CO2技术，可称之为生物法；

3．应用氢化学反应固定CO2技术，即化学法；

4．CO2高温分离、回收利用技术。这主要是物理法。

在这些方面，日本研究得最为活跃，下面简单述说一下日本研究状况。

日本财团法人“地球环境产业技术研究机构”在1991年开始以治理“温室效应”为主线的8个课题研究，如今已有一些突破。重点研究“CO2固定化应用技术”，研究微生物固定CO2，应用氢化学反应固定CO2，生成有用物质的化学转换法研究等。

日本电力各企业开始“治理CO2技术研究”。重点进行了烟气中分离出CO2技术研究，研究了化学、物理吸取法和CO2燃烧法；在CO2处理研究方面，设想在高压下将CO2压缩为液体，深埋入海底，利用海水压力，CO2形成笼形包络物状以干冰类似形态存在；在CO2固定化技术研究方面，主要致力于微生物固定法和生成有用物质的化学转换法。日本电力中央研究所研究应用化学方法从烟气中回收CO2，液化后深埋海底技术，并进了880Nm3/h规模的实验。

最近，日本科技厅提出今后30年在16个科技领域中日本科技将达到的水平，其中第三个项目是2008年完成“保护地球环境所需的CO2固定技术”，以及21世纪的50项新技术中就有重要的一项“CO2处理技术”。

其中微生物法即利用细菌法。海藻类固定CO2技术发展较快，被认为是有效而实际中较易实行的方法。日本东京电力公司发现并成功地培养了CO2吸收能力、固化能力为热带雨林4倍的藻类。这项研究是着眼于温度越高、植物的光合作用越快的性质，对日本境内高温温泉旁生长的微细藻类进行了调查。伊亚七岛、式根岛海岸温泉采集的蓝藻样品进行了分析后，认为这些地区的蓝藻具有最高CO2吸收、固化能力。

蓝藻不仅吸收CO2能力，并且也可吸收亚硝酸及亚硫酸作营养物质，故而对解决酸雨问题也是有益的。

蓝藻在25～50℃间可繁殖，最佳培养温度为45℃，在此情况下4小时细胞即可分裂一次。微细藻在海水中即可繁殖，大量培植时可用海水，这也是应用的一个优点。

为了加深读者对海藻与大气的关系的认识，更好地说明生物法的作用，请阅读下一节。