【环境化学】第2.3章 大气环境化学-3.9 温室效应和温室气体

1、3.9 温室效应和温室气体3.9.1 温室效应产生原因3.9.2 主要温室气体3.9.3 碳交易3.9.4 北京汽车交通业清洁发展机制前景第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化10/2/20221Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing3.9.1 温室效应产生原因定义：温室效应：大气中的CO2吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。温室气体：能引起温室效应的气体称温室气体。太阳辐射返回外空间：大气直接反射返回外

2、空间、大气吸收后再辐射返回外空间到达地面：直接达到地面、通过大气散射到达地面第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体10/2/20222Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing3.9.1 温室效应产生原因地球表面接受的能量：达到地面的辐射被地面吸收紫外光（短波、少量）可见光（大量）红外光（长波）释放的能量：以长波辐射的形式返回外空间，能量输入输出平衡，维持地球的热平衡。第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9

3、 温室效应和温室气体10/2/20223Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing10/2/20224Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing3.9.1 温室效应产生原因产生原因：不同组分对长波辐射都有特征吸收光谱水分子：吸收700850nm和11001400nm红外辐射，吸收弱，不吸收8801100nm波段CO2：含量虽低，强烈吸收12001630nm的红外

4、辐射；对维持地球热平衡有重要影响。其效果如同温室的玻璃，允许太阳光的可见光射到地面，也能阻止地面重新辐射出来的红外光返回外空间。第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体10/2/20225Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing3.9 温室效应和温室气体3.9.1 产生温室效应的原因3.9.2 主要的温室气体3.9.3 碳交易3.9.4 北京汽车交通业清洁发展机制前景第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化10/2/20

5、226Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing3.9.2 主要的温室气体主要温室气体：CO2其他温室气体：CH4N2OHFCs（氢氟碳化物，氟代烃，Hydrofluorocarbons; CFC-11，CFC-12）PFCs（全氟化碳，Perfluorocarbons）SF6第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体10/2/20227Geochemistry & Environment Science Group, China Un

6、iveristy of Petroleum, Beijing10/2/20228Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing10/2/20229Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing3.9 温室效应和温室气体3.9.1 产生温室效应的原因3.9.2 主要的温室气体3.9.3 碳交易3.9.4 北京汽车交通业清洁发展机制前景第二章 大气环境化学 / 第三节 大气

7、中污染物的转化10/2/202210Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing3.9.3 碳交易(1) 产生背景(2) 碳交易现状(3) 我国发展方向(4) 我国现存问题第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体10/2/202211Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing(1) 产生背景京都议定书京都议定书，2005

8、年2月16日生效减排：减少温室气体的排放目标：2010年前，所有发达国家排放的温室气体的数量要比1990年减少5.2；2012年，发展中国家不承担减排责任；六种主要的温室气体：CH4、CO2、N2O、HFCs、PFCs、SF6第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体 / 3.9.3 碳交易10/2/202212Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing(1) 产生背景成本差异和供需关系减排成本发达国家能源利用率高、能源结构合理、新能源

9、被广泛采用、进一步减排难度大，成本高；发展中国家，能源利用率低，减排空间大，成本低结果：造成了相同的减排量在不同国家之间存在着不同的成本，形成了价格差供需关系：发达国家对CO2排放的需求很大，发展中国家供应能力强，碳交易由此产生。第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体 / 3.9.3 碳交易10/2/202213Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing碳交易的意义出发点：从全球角度看，二氧化碳排放总量比二氧化碳的产生源头重要得多与

10、其严厉强制各个国家削减排放量，不如由新的碳市场给那些污染者提供一个选择机会，要么花钱削减他们自身的排放量，要么继续排放CO2，并帮其他国家支付减排费用，降低后者的温室气体排放量。意义：建立试图扭转气候变化的市场机制第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体 / 3.9.3 碳交易10/2/202214Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing碳交易机制（国际合作减排机制）(1) 排放贸易（交易）Emission Trading（ET）(

11、2) 联合履行Joint Implementation（JI）(3) 清洁发展机制Clean Development Mechanism（CDM）共同特点：境外减排，全球范围内寻找最低的减排成本和途径第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体 / 3.9.3 碳交易10/2/202215Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing国家A二氧化碳排放量排放量定额超出国家B信用额排放贸易ET10/2/202216Geochemistry &

12、Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing国家A二氧化碳排放量排放量定额国家B信用额CO2碳排放信用额10/2/202217Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing清洁发展机制CDM发达国家与发展中国家之间的碳交易由于发达国家依靠自身减排能力难以满足京都议定书所设定的目标，发达国家可以通过帮助不承担减排义务的发展中国家减排温室气体，减少的温室气体排放量抵扣发达国家的温室气体排放量购买“核准

13、减排量”（Certified Emission Reduction，CER），从而履行减排义务。10/2/202218Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing国家A二氧化碳排放量排放量定额超出国家B10/2/202219Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing国家A排放量定额减排量国家B核准减排量10/2/202220Geochemistry & Envir

14、onment Science Group, China Univeristy of Petroleum, BeijingCDM实例英国面临严格的排放限制，导致生产成本高昂英国帮助中国燃煤电厂减少碳排放在中国投资风力发电（碳排放为零，即零排放）风力发电每发1度电，就“节省”燃煤电厂发电量1度，并由此降低燃煤电厂碳排放量。这样英国获得“核准减排量”获益分析：中国获得外国投资和能源基础建设英国以更低的成本履行其减排义务10/2/202221Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing3

15、.9.3 碳交易(1) 产生背景(2) 碳交易现状(3) 我国发展方向(4) 我国现存问题第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体10/2/202222Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing(2) 碳交易现状2002年，荷兰和世界银行开始，5欧元/吨2004年，6欧元/吨2006年，31欧元/吨 280亿美元 CO2总交易量13亿吨欧洲气候交易所（ECX）：4.5亿吨第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9

16、 温室效应和温室气体 / 3.9.3 碳交易10/2/202223Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing2006年4月，北京神雾热能技术有限公司成为芝加哥气候交易所（CCX）的第一家中国企业会员北京神雾热能技术有限公司（以下简称北京神雾公司）是一家为全球化石能源（煤炭、石油、天然气及其衍生物）消耗市场提供节能减排技术及解决方案的高新技术企业。 每年CO2减排600万吨，按4美元/吨计算，2400万美元收益将与采用北京神雾公司技术和设备的公司分享(2) 碳交易现状第二章 大气

17、环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体 / 3.9.3 碳交易10/2/202224Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing3.9.3 碳交易(1) 产生背景(2) 研究现状(3) 我国发展方向(4) 我国现存问题第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体10/2/202225Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of P

18、etroleum, Beijing我国CO2排放总量高Jones, 2006, Nature从2000到2006，中国能源消耗从13.5亿吨煤增至24.6亿吨2006年，中国CO2排放总量为62亿吨。超过美国58亿吨，成为世界上最大的CO2排放国中国人均CO2排放低于世界平均水平，为美国的1/410/2/202226Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing我国CDM份额高亚洲84中国60印度152006 不同地区所提供的清洁发展机制项目减排额所占比例全球最主要的温室气体排放权

19、卖家10/2/202227Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing我国减排任务重中国在2007年9月发布的“可再生能源中长期发展规划”，到2010年，可再生能源占能源消耗的10，2020年达到15%欧盟在2007年3月，2020年达到20中国政府在CO2减排和环境保护方面决心巨大CDM可以为发展再生资源、提高能源利用效率提供资金和技术支持10/2/202228Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy

20、of Petroleum, Beijing3.9.3 碳交易(1) 产生背景(2) 研究现状(3) 我国发展方向(4) 我国现存问题第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体10/2/202229Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing(4) 我国现存问题如何解决以下问题：建立一个全国性的碳管理系统，对全国的碳排放进行有效规划和管理鼓励发展和使用低碳排放的新能源建立碳汇市场税收激励政策第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转

21、化 / 3.9 温室效应和温室气体 / 3.9.3 碳交易10/2/202230Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing高能耗、高污染投入环保产业：为发达国家发展高技术环保产业提供巨大商机和市场，同时，对中国自身环保产业的发展提出挑战国家履约：未来也要求发展中国家承担减排义务，从卖方变成买方，将为发展中国家的发展带来更大的负面影响，此前靠卖出大量配额谋利的中国企业需要重新打算(4) 我国现存问题第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气

22、体 / 3.9.3 碳交易10/2/202231Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing3.9 温室效应和温室气体3.9.1 产生温室效应的原因3.9.2 主要的温室气体3.9.3 碳交易3.9.4 北京汽车交通业清洁发展机制前景第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体10/2/202232Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum,

23、 Beijing 3.9.4 北京汽车交通业清洁发展机制前景国内交通运输业发展情况改革开放20年，我国交通运输业迅猛发展机动车大量消耗石油、严重污染环境2020年，我国新能源汽车的比例将占全部汽车的二分之一 第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体10/2/202233Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing10/2/202234Geochemistry & Environment Science Group, China Univ

24、eristy of Petroleum, Beijing10/2/202235Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing北京市汽车交通状况北京市汽车保有量855万（2017年8月）达到国际大都市汽车保有量饱和标准；机动车增长速度惊人；北京市公交出行比例低。 3.9.4 北京汽车交通业清洁发展机制前景第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体10/2/202236Geochemistry & Environment Science Gro

25、up, China Univeristy of Petroleum, Beijing10/2/202237Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing10/2/202238Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing 北京市燃油汽车CO2排放情况燃料中碳元素：还原态，燃烧时被氧化成CO2假设：汽油H/C比值：1.9-2.6，平均2.31 (CH2.3)n 1.575

26、n O2 n CO2 1.15n H2O n14.3克 n44克14.3g汽油燃烧产生44g CO214.3kg汽油燃烧产生44kg CO2 3.9.4 北京汽车交通业清洁发展机制前景第二章 大气环境化学 / 第三节 大气中污染物的转化 / 3.9 温室效应和温室气体10/2/202239Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing 14.3kg汽油 44kg CO2汽油平均密度：0.720kg/L汽车油耗：10L/100km一辆汽车：行驶100km 100.720(44/14.

27、3) = 22kgCO2平均每辆车每天行驶50km，排放11kgCO2 一辆车每年产生11365 = 4015 kg = 4.0吨CO2 855万辆汽车产生4.0855 = 3420万吨CO2 /年10/2/202240Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing平均油耗9.1L/100km现有技术水平可达油耗6.1L/100km油耗减少空间3L/100km，1.5L/50km 若每车每天行驶50公里 855万辆汽车 每天：节油1.5855 = 1283万升 每天：减排12831040.72(44/14.3) = 2.8万吨CO2 每年：减排2.8365 = 1022万吨CO2CO2减排措施： 降低油耗10/2/202241Geochemistry & Environment Science Group, China Univeristy of Petroleum, Beijing 北京市汽车平均 国际大城市平均 1.62L不减少 排气量1.67L 排气量1.62L 乘用车舒适度 减少0.05L排气量平均排气量减少0.1L，油耗下降0.3L/100km (0.15