第十七章阶段提升课

思维导图热点情境研究10碳源与碳汇平衡党的二十大报告指出:“加快发展方式绿色转型”“积极稳妥推进碳达峰碳中和”“完善碳排放统计核算制度,健全碳排放权市场交易制度”“建立生态产品价值实现机制,完善生态保护补偿制度”“提升生态系统碳汇能力。”二十届三中全会也指出,必须完善生态文明制度体系,协同推进降碳、减污、扩绿、增长,积极应对气候变化,加快完善落实绿水青山就是金山银山理念的体制机制。要完善生态文明基础体制,健全生态环境治理体系,健全绿色低碳发展机制。从近几年高考试题来看,碳源、碳排放、碳中和、碳达峰、碳汇平衡等成为命题的热点情境。热点情境一失衡危机,恢复创新热点情境载入金榜名师点睛1.概念和内涵碳源是指向大气中释放碳的过程、活动或者机制,碳汇是指通过种种措施吸收大气中的二氧化碳,从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。碳汇平衡是指自然生态系统(如森林、湿地、土壤、海洋等)通过光合作用等过程吸收并储存的二氧化碳量,与人为活动及自然过程释放到大气中的二氧化碳量之间达到的一种动态平衡状态。【理论剖析】碳源与碳汇平衡深刻揭示了地球生态系统中碳循环的动态平衡机制。碳源释放二氧化碳至大气,碳汇则吸收并储存之,两者间的平衡影响着大气中温室气体浓度,进而调控全球气候。这一原理强调了人类活动对自然环境的干预,以及维护碳源与碳汇平衡对于实现可持续发展、保护地球生态环境的重要性。2.发展阶段(1)初始阶段:主要由自然过程主导,如光合作用、呼吸作用、岩石风化、海洋吸收等。人类活动对碳循环的影响相对较小,碳源与碳汇之间保持着相对稳定的平衡状态。(2)工业化阶段:随着工业化的加速发展,化石燃料的大量燃烧和森林砍伐等人类活动导致碳源激增,大量二氧化碳等温室气体被排放到大气中。这一阶段,打破了原有的平衡状态,引发了全球气候变化。(3)认识与应对阶段:随着对气候变化问题的认识不断加深,各国开始采取措施增强碳汇和控制碳源。这一阶段,碳源与碳汇之间的平衡开始逐渐恢复,但仍面临诸多挑战。(4)碳中和目标阶段:为了实现碳中和目标,各国需要进一步加大减排力度并创新碳汇机制。在这一阶段,碳源与碳汇之间的平衡将实现更高水平的稳定,为全球气候治理提供有力支撑。【链接教材】❶阶段:光合作用与呼吸作用在生物圈内循环着碳元素,而岩石的风化及海洋的溶解作用则构成了地球表面碳的重要储存与释放机制。❷阶段:碳源与碳汇失衡,触发了全球气候的变化,引发了一系列的自然灾害,对人类活动带来威胁。❸阶段:为应对全球气候变暖,各国政府及国际组织纷纷采取行动,通过植树造林、节能减排等措施来增强碳汇能力。❹阶段:降低化石能源的依赖度,积极探索碳捕捉与封存、碳交易等,以实现碳源与碳汇之间的更高水平平衡。【案例探究】碳是组成生物体的基本元素之一,也是组成煤、石油、天然气的主要元素之一。碳循环是指碳元素在大气圈、水圈、生物圈以及岩石圈之间迁移、转化所构成的循环。《联合国气候变化框架公约》将碳汇定义为从大气中清除二氧化碳的过程、活动或机制,将碳源定义为向大气中释放二氧化碳的过程、活动或机制。下图为碳循环主要途径模式图。为将碳达峰、碳中和的美好蓝图化为美丽现实,各国纷纷优化能源结构,节能减排,中国也一直在路上。中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。任务1指出碳循环过程中主要的碳源和碳汇。提示:碳源:煤、石油、天然气燃烧;动植物呼吸;海洋生物呼吸。碳汇:陆地植物光合作用;海洋浮游生物光合作用;降水中和。任务2简述全球变暖对沿海地区可能带来的危害。提示:部分沿海低地被淹没;地下水位升高,导致土壤盐渍化,影响农业生产;港口设备和海岸建筑物被损坏,影响航运;影响沿海渔业。任务3为实现碳中和,请从碳源和碳汇角度分析主要手段有哪些?提示:①碳源:更新理念、保护现有碳库,减少化石能源的使用量,节约能源,减少碳排放;政策指引;加大技术投入,提高能源利用效率;进行清洁生产,减少碳排放;加强国际合作等。②碳汇:加强植被、水域的保护和植树造林等,加强对二氧化碳的吸收。【命题预测】鄱阳湖位于江西北部,是我国第一大淡水湖,湖域面积广阔。环鄱阳湖区曾是重要的碳汇区(碳吸收区),但2010年后整体转化为了碳源区(碳排放区)。下图示意1980—2020年环鄱阳湖区累计的碳排放量和碳吸收量。据此完成1、2题。1.环鄱阳湖区整体由碳汇区变为碳源区,主要是因为()A.全球气候变暖 B.环境污染加重C.耕地面积扩大 D.城镇化快速推进2.为减少环鄱阳湖区碳排放量,下列措施可行的是()A.植树造林,增加生态用地面积B.设置基本农田,维持稳定C.提高科技水平,加大清洁能源比重D.进行生态移民,控制人口【解析】1选D,2选C。第1题,由图可知,鄱阳湖环湖核心区是碳排放的主阵地,同时该地区碳吸收能力较弱。环湖核心区主要是经济较为发达的城市,随着城镇化进程的快速推进,城镇建设用地挤占水域、耕地、林地等,人口、产业集中,导致碳吸收作用减弱的同时增大了碳排放,使环鄱阳湖区整体由碳汇区变为碳源区,D正确,C错误;环境污染加重是城镇化快速推进出现的问题之一,不是环鄱阳湖区整体由碳汇区变为碳源区的主要原因,B错误;碳排放的结果是加剧全球气候变暖,全球气候变暖不是环鄱阳湖区整体由碳汇区变为碳源区的主要原因,A错误。第2题,植树造林、增加生态用地面积能增加碳的吸收,但不能减少碳排放,A错误;设置基本农田,能保护耕地,但不能减少碳排放,B错误;提高科技水平有利于提高能源利用率,增加清洁能源比重能减少煤炭等化石燃料的使用,有利于减小碳排放强度,C正确;环鄱阳湖区是江西省经济发达的地区,不适合进行生态移民,D错误。热点情境二碳中平和,汇林均衡热点情境载入金榜名师点睛1.背景随着不良气候变化的灾难性影响日益凸显,全球减少碳排放的紧迫性愈发显著。自工业化时代以来,以二氧化碳为主的温室气体排放量急剧上升,导致温室气体浓度不断攀升,强化了大气层阻挡热量逃逸的能力,进而加剧了温室效应。尽管近年来全球碳排放量的增速有所放缓,但二氧化碳排放量尚未触顶,预示着未来气候变化问题仍将严峻。减少碳排放以应对气候变化已逐渐成为全球共识。【理论剖析】工业化进程加速了温室气体排放,尤其是二氧化碳,其浓度持续上升增强了大气保温能力,加剧温室效应,引发极端气候事件频发。尽管碳排放增速减缓,总量仍高,未来气候变化挑战严峻。因此,全球共识聚焦于减少碳排放,共谋气候安全。2.案例(1)宁夏泾源牛粪堆肥碳汇实践宁夏泾源县创新性地利用牛粪堆肥技术,将农业废弃物转化为资源,同时实现了碳减排。该项目通过科学管理,减少了牛粪分解过程中甲烷的排放,有效增加了碳汇。其碳减排量成功交易,为农民带来经济收益,也为农业废弃物处理与碳汇平衡提供了新思路。(2)安吉竹林碳汇改革样板安吉县作为竹林碳汇改革的先锋,构建了集碳汇收储、交易、反哺于一体的综合体系。通过竹林增汇工程,增强生态系统固碳能力,同时推动竹产业发展,实现生态效益与经济效益的双丰收。安吉模式为其他地区竹林资源管理与碳汇平衡提供了宝贵经验。【链接教材】❶农业废弃物资源化利用,既能促进碳减排,缓解温室效应,又体现了碳循环在自然环境中的关键作用,探索了碳市场应用。❷通过林地光合作用固碳,增碳汇储量,助力应对全球气候变化,实现绿色发展与可持续发展的双赢。❸资源集约化和规模化经营,体现了资源管理与利用的高效性。❹通过碳汇交易平台,促进碳汇市场循环,彰显碳交易潜力与绿色金融对可持续发展的推动。【案例探究】农田生态系统是陆地重要的三大生态系统之一,占陆地总生态系统的38.5%,在全球碳循环和碳平衡过程中发挥重要作用,它既是碳排放源,又是重要的碳汇系统。下图示意农田生态系统碳循环图。任务1结合示意图,分析农田既是碳排放源,又是重要的碳汇系统的原因。提示:农田是碳源,指的是农作物和土壤呼吸、土壤中微生物分解向大气中释放二氧化碳;农业活动和化肥使用,释放甲烷等温室气体,且排放量大。农田具有碳汇功能是因为农作物通过光合作用吸收大气中的二氧化碳,储存在动植物体内;动植物在微生物的作用下,经过长时间作用,最终变为有机碳的形式储存在土壤中。任务2除保护性耕作外,指出提高农田的碳汇功能的具体措施。提示:固碳方面:增加秸秆还田;增加有机肥使用;加强高标准农田建设等提高土壤中有机碳含量,增强农田土壤固碳能力。减排方面:提高化肥、农药、薄膜的利用率,从而降低土壤呼吸和肥料使用中的温室气体排放;改变灌溉方式,发展节水灌溉;采用轮作、套种减少资源浪费。任务3分析提高农田碳汇功能的重要意义。提示:增加土壤有机质含量,有利于农业增产增收;减少二氧化碳排放,减缓全球变暖速度;减少化肥农药使用,减轻环境污染。【命题预测】一科研团队以碳循环为研究目标为某岛屿编制低碳城镇发展规划分别统计了碳源系统(碳的排放来源)、碳汇系统(碳的吸收消耗)和社会各排放部门碳的流量结构(下图示意)。该岛植被覆盖率高,年均自然和人为共排放CO29.6万吨,自然生态系统共可吸收CO20.7万吨。据此完成1、2题。1.推测该岛屿最可能位于()A.山东省 B.浙江省C.广东省 D.海南省2.促进该岛屿碳源与碳汇系统趋向平衡的主要措施是()A.增加岛屿植被覆盖率B.大量减少岛屿人口数C.提高可再生能源比重D.扩大贝藻养殖的规模【解析】1选A,2选C。第1题,根据图例可知,碳源系统大部分来自化石燃料使用,可以推测出该岛屿的工业比较发达,山东工业发展较好,资源比较丰富,化石燃料使用较多,A正确。在社会各排放部门碳的流量结构中,供暖的占比最大,根据所学知识可知,我国供暖主要集中在北方地区,南方地区没有集中供暖(暖气),所以浙江省、广东省、海南省不符合题意,B、C、D排除。第2题,碳源控制、碳汇建设和碳平衡推进等方面加强低碳管理,如通过产业升级转型来降低能源活动相关的碳排放,继续重视林业碳汇建设工作及加强湿地碳汇保护,定期更新发布碳平衡时空评价结果,新能源的开发使用,提高可再生能源比重,C正确。该岛屿与植被覆盖率已经达到高标准了,A错误。减少岛屿人数不能从根本上解决工业碳排放的问题,B错误。扩大贝藻养殖的规模对碳的吸收没有显著效果,D错误。碳汇是指清除或减少大气中二氧化碳的过程及机制,是实现碳中和目标的重要途径。人工地质碳汇技术将二氧化碳注入地下枯竭油气田中,在封存二氧化碳的同时,也能提高采油率,我国已通过运用此技术实现了经济与社会效益的双赢。下图示意二氧化碳的驱油过程。完成3~5题。3.在自然状态下,我国下列区域中碳汇能力最强的是()A.内蒙古高原 B.东北平原C.西南山区 D.东南丘陵4.常规油气田地区运用人工地质碳汇技术对二氧化碳进行封存的必备条件为()A.向斜构造广泛分布B.盖层岩石孔隙度较小C.地表断裂发育较好D.前期勘探开发程度低5.人工地质碳汇技术能提高采油率主要是因为二氧化碳注入后可导致储集层中的原油()①黏度降低 ②黏度提高③流动性减弱 ④流动性增强A.①③ B.②④ C.②③ D.①④【解析】3选C,4选B,5选D。第3题,在自然状态下,陆地上以植被碳汇为主。森林的碳汇能力高于草原与耕地,且天然林高于人工林。内蒙古高原以草原为主,东北平原以耕地为主,西南山区分布有广泛的天然林,植被覆盖率更高,东南丘陵地区以人工林为主,因此西南山区的碳汇能力最强。第4题,常规