第四章 大气中的二氧化碳

一、碳循环途径
光合 作用→有机 1、CO2→____ ____物→植物呼吸 _______ 作用 →CO2 光合 有机 2、CO2→___作用→ ___ 物→动物 _ __ 吸收→体内 氧化→CO2 光合 有机 3、CO2→____作用→ ____物→动植物尸体→ 微生物分解→CO2 有机 光合 4、CO2→___作用→ ____物→动植物残体→地下 漫长反应→煤、石油、天然气→燃烧 →CO2
图为这张拍摄于2002年2月17日的卫星照片显示了一块估计重达50亿吨的冰 雪区域从南极大陆解体，分散成数以千计的冰山的情景。这是全球气候变暖 的一个惊人结果。尽管英国南极考察队的科学家早在4年前就预测到这块面 积为3250平方公里、200米厚的冰雪区域将解体，但是没有料到它会解体得 如此之快.
最明显的影响表现在农业方面。随着二氧 化碳浓度的增加，植物的气孔（气体和水 蒸气通过的细孔）只要张开得小一点即可 收入同样数量的二氧化碳，这样，植物由 于蒸发所损失的水份就减少了，结果是植 物会长得更大。农作物生长较快，就可能 较快地把土壤中的养分吸光，农家就不得 不购买更多的化肥。粮食的质量可能随着 二氧化碳的提高而下降，因为叶子的含碳 量可能增加，含氮量可能减少。在温室效 应中，害虫和病害较易蔓延，这就需要更 多的农药治理。
E
赤道 1500
政府曾多次向全世界发出紧急求救信
号，并曾经考虑在邻近的国家购买土
地，另建一个新的国家。但图瓦卢太 穷，拿不出钱来臵地，只有举国移民。两年来，已经有 3千多人移居到了 新西兰，剩下 还有九千多人等着搬迁。
二、碳循环的破坏：温室效应
感受什么是温室效应
取二只塑料杯，各装一半的清水，在一只杯上盖 一块玻璃片，把它们同时在太阳下晒1小时左右， 分别测量水温，进行比较。
2050年全球增温分布图
二氧化碳倍增引起的全球变暖的损失
国家和 地区 欧共体 美国 中国 全球
损失
(亿美元) 占GNP 比例(%)
720
670
190
2980
1.6
1.4
5.3
1.6
怎样防止 温室效应？
①控制矿物燃料的 燃烧，合理开发、 合理利用燃料，寻 找新能源如太阳能、 生物能、地热等以 减少二氧化碳的排 故 ②保护森林、保护植 被，禁止乱砍滥伐， 植树造林，利用森林 涵养水源，调节气温。 ③控制人口激增。
（三）影响因素 直接因素：作物群体大小与光合作用强度； 间接因素： 1.太阳辐射 2.云 3.风速 4.温度
(二) 二氧化碳浓度的年变化
1750年以来CO2变化曲线
大气CO2浓度变化实测曲线
第三节 二氧化碳对作物的影响
温室效应有什么利弊？我们可以采取 哪些措施来防止温室效应的加剧？
利： 适度的温室效应能保证地球上的气温衡定，适
于动植物生存。
弊： 近百年来，由于大量使用燃料，加上森林面积
因滥砍滥伐而急剧减少，使大气中二氧化碳的 量增加较快，致使温室效应加剧，在一定程度 上导致全球气候变暖，并引起一系列恶果。
地球表面气温升高，各地降水和干湿状况也会发生变 化。现在温带的农业发达地区，由于气温升高，蒸发 加强，气候会变得干旱，农业区会退化成草原；干旱 区会变得更干旱，土地沙漠化，使农业减产。
大气中的二氧化碳是通过什么被消耗的？
大气中的二氧化碳通过植物光合作用被消 耗，又随动植物的呼吸作用、有机物的燃 烧以及腐烂分解等过程，源源不断地重新 释放出来，结果使大气中的二氧化碳的数 量与重新释放出的数量大至相等。
碳循环
现代工业迅速发展，人类大量燃烧煤 和石油等燃料，这对碳循环会带来怎 样的影响？
È Õ ± ¾
Î Ú ¿ Ë À ¼
Ó ¡ ¶ È
¼ Ó Ä Ã ´ ó
² ¨ À ¼
¸ þ È ø ¿ Ë
Ä Ï ² Ç 85
Ä « Î ÷ · ç 78
° Ä ´ ó À û 76
µ Á Ï Ð 1 1861 1278 684 576 312 217 155 149 144 101
图瓦卢面临“灭顶之灾”央视国际 2004年02月19日 11:06
第四章 大气中的二氧化碳
本章重点
1.碳循环 2.空气中二氧化碳的日变化及影响因素 3. 二氧化碳浓度升高对农作物的影响
引言
二氧化碳是植物进行光合作用不可缺少的原料， 光合作用产物构成植物体95%的组成成分。近 年来，在高产田中的研究表明，无论氮磷钾、微 量元素、光、温、水等如何充足，碳的供应不足， 就会成为进一步提高产量的障碍因素。此外，伴 随着大气中二氧化碳浓度的不断升高，温室效应 越来越明显。因此，研究在21世纪30年代以后农 作物怎样适应高浓度二氧化碳成为众多科学家最 抢手的热门领域之一。
第一节 碳循环
碳是构成生物的基本元素之一，自然界中 的碳可以是单质或化合物的形式存在，在 大气中二氧化碳占空气总体积的0.03%， 碳在自然界中的循环是通过二氧化碳来完 成的。
CO2
自 然 界 中 碳 的 循 环
ห้องสมุดไป่ตู้
CO2 呼吸作用
呼吸 光合作用
CO2 光合作用
呼吸作用
水生植物
腐败生物
煤 石油和天然气
前几年，一部名为《未来水世界》的电影，向人们描述了一个地球被洪水淹 没的场面。 今天，太平洋上的一个小岛国图瓦卢真的就将面临这样的问
题。根据该国气象部门发出的警告，今明两天，由于新月的影响，该国 周围水域将出现罕见大潮，图瓦卢极有可能被海水吞没。 图瓦卢由9个 环形小珊瑚岛组成，海拔都在4.5米以下。最近几年，随着地球气温的上 升，海平面提高，它随时面临被海水吞没的危险。 2000年，图瓦卢就遭遇了一次 灭顶之灾。当时，该国的海平面上 升超过3米，大部分地区都被海水淹 没，低洼处的房屋全部没顶。图瓦卢
原来是一片温带草原，现在是这样……
《京都议定书》是人类有史以来通过控制自身行动以减少对气 候变化影响的第一个国际文件。1997年12月，在日本京都召开 的联合国《气候变化框架公约》缔约方第3次大会上，通过了 旨在限制各国温室气体排放量的协议，这个协议就是《京都议 定书》。文件规定，39个工业化国家在2008年至2012年之间， 38个主要工业国的二氧化碳等6种温室气体排放量需在1990年 的基础上平均削减5.2％，其中美国削减7％，欧盟削减8％， 日本和加拿大分别削减6％。其他缔约方也各有减排比例。根 据联合国的计划，《京都议定书》最迟应在2002年开始实施。 但该议定书需要包括所有发达国家在内的至少55个缔约方批准 才能生效，原因是这些国家和地区的排放量占世界总排放量的 55％。美国人口仅占全球人口的5％，二氧化碳排放量占世界 总排放量的22%，是世界上二氧化碳最大的排放源，欧盟二氧 化碳排放量也占世界总排放量的1/7。
增加了大气中二氧化碳的量，从而破 坏了碳在自然界的平衡，致使大气温 室效应增强，从而导致全球气候变暖 并引起一系列的后果。
1950Ä ê ÄÄÄ ÷Ä ú ÄÄÄÄÄ· Ä× ÄÄ
2000 1500 Ò Ú ¶ Ö 1000 500 0
à À ¸ ú
Å ² Ã Ë
¶ í Â Þ Ë ¸
Ö Ð ¸ ú
假如把这个温室看作是一个巨大的地 球，那么玻璃是什么？
二氧化碳
大气中的二氧化碳具有与温室玻璃 相似的作用，对地球起着保温作用， 从而产生“温室效应”。
造成温室效应的原因是什么？
自然原因：自然界的碳循环 人为原因：大量使用煤、石油等 燃料；大量砍伐森林
从 1950 年到 1985 年全球排放的二氧化 碳、氯氟烃、氮氧化物、甲烷等温室气 体增加了20倍。20世纪大气中温室气体 浓度呈指数增加，地球的温室效应被人 为增强，导致全球温度上升和相随而来 的海面上升。全球变暖已经成为人类生 存困境的第一号问题。
温室效应对地球所带来的后果
1、“温室效应”加剧导致地球表面温度上升， 因而地球两极冰山和冰川开始融化，会使海 平面上升，最终可能会使沿海城市和农田被 淹没.
2、导致全球气候变暖,从而造成生态平 衡铁破坏. 3、一些流行病发生和传播.
科学家预测：如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展，到 2050年 全球温度将上升2－4摄氏度，南北极地冰山将大幅度融化，导致海平面大 大上升，一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中，其中包括几个著名的国际 大城市：纽约，上海，东京和悉尼。
测量水温：__________杯水的温度较高.
解释原因：太阳光透过杯口的玻璃后，会使杯内的水
面温度升高，而杯内的水的反射却很少能 穿透玻璃,这就是温室原理.
盖有玻璃片的
温室效应：二氧化碳等温室气体过度排放， 大量吸收地面长波辐射，致使气候变暖的效 应。 过去100年，大气中二氧化碳浓度约增加了 55ppM，地球气温升高0.6摄氏度！二氧化碳 排放量预计2000年将达260亿吨，是1860年 工革命开始时的50多倍。 臭氧层破坏 1984 年发现南极上空臭氧层空洞以来，人类也越 来越多的受到紫外线的困扰。最近，北极上 空臭氧层也日益稀薄。
第二节 空气中二氧化碳的日变化及影响因素 （一）大气中二氧化碳的日变化 变化规律：白天低、晚上高。
日出前，二氧化碳浓度为370 mg/kg;日出后， 明显下降，平均每小时降低8 mg/kg; 9：00 到17：00，二氧化碳浓度维持330 mg/kg左右; 后又继续增加，知道日出前达到最大值。
（二）农田中二氧化碳的日变化
1.作物收获后，积雪覆盖时，二氧化碳浓度 始终维持在320 mg/kg; 2.有作物覆盖的地面上，情况复杂：如在北京的农田 中，作物生长旺盛时，自上午10：00到下午16：00， 二氧化碳浓度均较低，常接200 mg/kg;夜间二氧化碳 浓度最高值可达329 mg/kg;白天二氧化碳不足，主要 依靠与上层大气之间乱流交换与土壤呼吸释放的二氧 化碳进行补充。