第四章--大气中的二氧化碳.ppt

本章重点 碳循环空气中二氧化碳的日变化及影响因素二氧化碳浓度升高对农作物的影响 第四章大气中的二氧化碳 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 自然界中碳的循环 CO2 CO2 腐败生物 水生植物 煤 石油和天然气 CO2 呼吸作用 呼吸 呼吸作用 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 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 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 图瓦卢面临 灭顶之灾 央视国际2004年02月19日11 06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 拿不出钱来置地 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 测量水温 杯水的温度较高 解释原因 盖有玻璃片的 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 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 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 2 导致全球气候变暖 从而造成生态平衡铁破坏 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 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 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 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 适于动植物生存 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 利 弊 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 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 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 怎样防止温室效应 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 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 控制人口激增 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370mg kg 日出后 明显下降 平均每小时降低8mg kg 9 00到17 00 二氧化碳浓度维持330mg 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 作物收获后 积雪覆盖时 二氧化碳浓度始终维持在320mg 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200mg