第四章大气中的二氧化碳

1、本章重点本章重点1.1.碳循环碳循环2.2.空气中二氧化碳的日变化及影响因素空气中二氧化碳的日变化及影响因素3.3. 二氧化碳浓度升高对农作物的影响二氧化碳浓度升高对农作物的影响第四章第四章 大气中的二氧化碳大气中的二氧化碳引言引言二氧化碳是植物进行光合作用不可缺少的原料，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光合作用产物构成植物体95%的组成成分。近的组成成分。近年来，在高产田中的研究表明，无论氮磷钾、微年来，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，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。

2、此外，伴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，研究在越来越明显。因此，研究在21世纪世纪30年代以后农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。抢手的热门领域之一。第一节第一节 碳循环碳循环碳是构成生物的基本元素之一，自然界中碳是构成生物的基本元素之一，自然界中的碳可以是的碳可以是单质或化合物单质或化合物的形式存在，在的形式存在，在大气中二氧化碳占空气总体积的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

3、通过碳在自然界中的循环是通过二氧化碳二氧化碳来完来完成的。成的。自然界中碳的循环自然界中碳的循环CO2CO2腐败生物腐败生物水生植物水生植物煤煤石油和天然石油和天然气气CO2呼吸作用呼吸作用呼吸呼吸呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用光合作用光合作用1、CO2_作用_物_ 作用 CO2光合有机植物呼吸2、CO2_作用_ 物_ _ 吸收体内 氧化CO2光合有机动物 3、CO2_作用 _物动植物尸体 微生物分解CO2 光合有机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光合有机一、碳循环途径一、碳循环途径大气中的二氧化碳是通过什么被消耗的？大气中的二氧化碳是通过什么被消耗的

4、？ 大气中的二氧化碳通过植物大气中的二氧化碳通过植物光合作用光合作用被被消消耗耗，又随动植物的呼吸作用、有机物的燃，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，源源不断地重新烧以及腐烂分解等过程，源源不断地重新释放释放出来，结果使大气中的二氧化碳的数出来，结果使大气中的二氧化碳的数量与重新释放出的数量量与重新释放出的数量大至相等大至相等。碳循环碳循环现代工业迅速发展，人类大量燃烧煤现代工业迅速发展，人类大量燃烧煤和石油等燃料，这对碳循环会带来怎和石油等燃料，这对碳循环会带来怎样的影响？样的影响？增加了大气中二氧化碳的量，从而破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

5、大气温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室效应增强，从而导致全球气候变暖并引起一系列的后果。并引起一系列的后果。0 0500500100010001500150020002000亿吨1950年以来各国二氧化碳排放总量1950年以来各国二氧化碳排放总量系列1系列118611861 12781278 684684576576312312217217155155149149144144101101858578787676美美国国欧欧盟盟俄俄罗罗斯斯中中国国日日本本乌乌克克兰兰印印度度加加拿拿大大波波兰兰哈哈萨萨克克南南非非墨墨西西哥哥澳澳大大利利 图瓦卢面临图瓦卢面临“

6、灭顶之灾灭顶之灾”央视国际央视国际 20042004年年0202月月1919日日 11:0611:06前几年，一部名为前几年，一部名为未来水世界未来水世界的电影，向人们描述了一个地球被洪水淹的电影，向人们描述了一个地球被洪水淹没的场面。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。周围水域将出现罕见大潮，图瓦卢极有可能被海水吞没。 图瓦卢由图瓦卢由9 9

7、个个环形小珊瑚岛组成，海拔都在环形小珊瑚岛组成，海拔都在4.54.5米以下。最近几年，随着地球气温的上米以下。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。升，海平面提高，它随时面临被海水吞没的危险。 20002000年，图瓦卢就遭遇了一次年，图瓦卢就遭遇了一次 灭顶之灾。当时，该国的海平面上灭顶之灾。当时，该国的海平面上 升超过升超过3 3米，大部分地区都被海水淹米，大部分地区都被海水淹 没，低洼处的房屋全部没顶。图瓦卢没，低洼处的房屋全部没顶。图瓦卢政府曾多次向全世界发出紧急求救信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号，并曾经考虑在邻近的

8、国家购买土地，另建一个新的国家。但图瓦卢太地，另建一个新的国家。但图瓦卢太穷，拿不出钱来置地，只有举国移民。两年来，已经有穷，拿不出钱来置地，只有举国移民。两年来，已经有3 3千多人移居到了千多人移居到了新西兰，剩下新西兰，剩下 还有九千多人等着搬迁。还有九千多人等着搬迁。赤道1500E二、碳循环的破坏：温室效应二、碳循环的破坏：温室效应感受什么是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一块玻璃片，把它们同时在太阳下晒1 1小时左右，小时左右，分别测量水温，进行比较。分别测量水温，进行比较。测

9、量水温：测量水温：_杯水的温度较高杯水的温度较高. .解释原因：解释原因：盖有玻璃片的盖有玻璃片的太阳光透过杯口的玻璃后，会使杯内的水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面温度升高，而杯内的水的反射却很少能穿透玻璃穿透玻璃,这就是温室原理这就是温室原理.温室效应：温室效应：二氧化碳等温室气体过度排放，二氧化碳等温室气体过度排放，大量吸收地面长波辐射，致使气候变暖的效大量吸收地面长波辐射，致使气候变暖的效应。应。过去过去100100年，大气中二氧化碳浓度约增加了年，大气中二氧化碳浓度约增加了55ppM55ppM，地球气温升高，地球气温升高0.60.6摄氏度！二

10、氧化碳摄氏度！二氧化碳排放量预计排放量预计20002000年将达年将达260260亿吨，是亿吨，是18601860年年工革命开始时的工革命开始时的5050多倍。多倍。 臭氧层破坏臭氧层破坏 19841984年发现南极上空臭氧层空洞以来，人类也越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。空臭氧层也日益稀薄。 假如把这个温室看作是一个巨大的地假如把这个温室看作是一个巨大的地球，那么玻璃是什么？球，那么玻璃是什么？二氧化二氧化碳碳大气中的二氧化碳具有与温室玻璃大气中的二氧化碳具有与温室玻璃相似的作用，对地球起

11、着保温作用，相似的作用，对地球起着保温作用，从而产生从而产生“温室效应温室效应”。造成温室效应的原因是什么？造成温室效应的原因是什么？自然原因：自然界的碳循环自然原因：自然界的碳循环人为原因：大量使用煤、石油等人为原因：大量使用煤、石油等 燃料；大量砍伐森林燃料；大量砍伐森林温室效应对地球所带来的后果温室效应对地球所带来的后果2 2、导致全球气候变暖、导致全球气候变暖, ,从而造成生态平从而造成生态平衡铁破坏衡铁破坏. .1 1、“温室效应温室效应”加剧导致地球表面温度上升，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

12、会使沿海城市和农田被平面上升，最终可能会使沿海城市和农田被淹没淹没. . 3 3、一些流行病发生和传播、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20502050年年全球温度将上升全球温度将上升2 24 4摄氏度，南北极地冰山将大幅度融化，导致海平面大摄氏度，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。大城市：纽约，上海，东京和悉尼。图为这张拍

13、摄于图为这张拍摄于20022002年年2 2月月1717日的卫星照片显示了一块估计重达日的卫星照片显示了一块估计重达5050亿吨的冰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的一个惊人结果。尽管英国南极考察队的科学家早在4 4年前就预测到这块面年前就预测到这块面积为积为32503250平方公里、平方公里、200200米厚的冰雪区域将解体，但是没有料到它会解体得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如此之快. . 最明显的影响表现在农业方面

14、。最明显的影响表现在农业方面。随着二氧随着二氧化碳浓度的增加，植物的气孔（气体和水化碳浓度的增加，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，因为叶子的含碳二氧化碳的提高

15、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，这就需要更应中，害虫和病害较易蔓延，这就需要更多的农药治理。多的农药治理。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？适度的温室效应能保证地球上的气温衡定，适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。于动植物生存。近百年来，由于大量使用燃料，加上森林面积近百年来，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，在一定程度量增加较快，致使温室效应加剧，在一定

16、程度上导致全球气候变暖，并引起一系列恶果。上导致全球气候变暖，并引起一系列恶果。利：利：弊：弊：原来是一片温带草原，现在是这样原来是一片温带草原，现在是这样地球表面气温升高，各地降水和干湿状况也会发生变地球表面气温升高，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。区会变得更干旱，土地沙漠化，使农业减产。 京都议定书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是人类有史以来通过控制自身

17、行动以减少对气候变化影响的第一个国际文件。候变化影响的第一个国际文件。19971997年年1212月，在日本京都召开月，在日本京都召开的联合国的联合国气候变化框架公约气候变化框架公约缔约方第缔约方第3 3次大会上，通过了次大会上，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京都议定书定书。文件规定，。文件规定，3939个工业化国家在个工业化国家在20082008年至年至20122012年之间，年之间，3838个主要工业国的二氧化碳等个主要工业国的二氧化碳等6 6种温室气体排放量需在种温室气体排放量需在19901990年年的基础上平均削

18、减的基础上平均削减5.25.2，其中美国削减，其中美国削减7 7，欧盟削减，欧盟削减8 8，日本和加拿大分别削减日本和加拿大分别削减6 6。其他缔约方也各有减排比例。根。其他缔约方也各有减排比例。根据联合国的计划，据联合国的计划，京都议定书京都议定书最迟应在最迟应在20022002年开始实施。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但该议定书需要包括所有发达国家在内的至少5555个缔约方批准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5555。美国人口仅占全球人口的。美国人口仅占全球人口的5 5，二氧化碳排

19、放量占世界，二氧化碳排放量占世界总排放量的总排放量的22%22%，是世界上二氧化碳最大的排放源，欧盟二氧，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化碳排放量也占世界总排放量的1/71/7。 2050年全球增温分布图年全球增温分布图国家和国家和地区地区 欧共体欧共体 美国美国 中国中国 全球全球 损失损失(亿美元亿美元) 720 670190 2980 占占GNP比例比例(%) 1.6 1.4 5.3 1.6 二氧化碳倍增引起的二氧化碳倍增引起的全球变暖的损失全球变暖的损失怎样防止怎样防止 温室效应？温室效应？控制矿物燃料的控制矿物燃料的燃烧，合理开发、燃烧，合理开发、

20、合理利用燃料，寻合理利用燃料，寻找新能源如太阳能、找新能源如太阳能、生物能、地热等以生物能、地热等以减少二氧化碳的排减少二氧化碳的排故故 保护森林、保护植保护森林、保护植被，禁止乱砍滥伐，被，禁止乱砍滥伐，植树造林，利用森林植树造林，利用森林涵养水源，调节气温。涵养水源，调节气温。 控制人口激增。控制人口激增。 第二节第二节 空气中二氧化碳的日变化及影响因素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（一）大气中二氧化碳的日变化变化规律：白天低、晚上高。变化规律：白天低、晚上高。日出前，二氧化碳浓度为日出前，二氧化碳浓度为370 mg/kg;370 mg/kg;日出后，日出后，明显下降，平均每小时降低明显下降，平均每小时降低8 mg/kg; 98