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溫室氣體是指大氣中那些能夠吸收地球表面放射的長波紅外輻射、對地球有保溫作用的氣體。溫室氣體中最重要的是水汽,它在大氣中的含量不受人類活動的直接影響,直接受人類活動影響的主要溫室氣體是二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氯氟烴(CFCS)和臭氧(O3)等。

1 溫室氣體 -氣體

溫室氣體溫室氣體全球分佈

地球的大氣中重要的溫室氣體包括下列數種:水蒸氣(H2O)、臭氧(O3)、二氧化碳(CO2)、氧化亞氮(N2O)、甲烷(CH4)、氫氟氯碳化物類(CFCs,HFCs,HCFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)等。

2 溫室氣體 -匯與源

在《聯合國氣候變化框架公約》中,所謂溫室氣體的源,簡單的講,就是指溫室氣體向大氣排放的過程或活動;而溫室氣體的匯是指溫室氣體從大氣中清除的過程、活動或機制。

具體說:溫室氣體的源是指溫室氣體成分從地球表面進入大氣,如燃燒過程向大氣中排放CO2;或者在大氣中一些物質經化學過程轉化為某種氣體成分,如大氣中CO被氧化成CO2,對於CO2來說也叫源。

溫室氣體的匯則是指一種溫室氣體移出大氣,到達地面或逃逸到外部空間(如大氣CO2被地表植物光合作用吸收),或者是溫室氣體在大氣中經化學過程轉化,成為其它物質成分,如N2O在大氣中發生光化學反應而轉化NOx,對N2O就構成了匯。大氣溫室氣體的源有自然源和人為源之分。目前大氣溫室氣體濃度逐漸上升的主要因素是,人為活動引起的人為源的增加。 

3 溫室氣體 -危害影響

溫室氣體各種人造溫室氣體
對自然生態的影響

氣候變化及其影響是多尺度、全方位、多層次的,正面和負面影響並存,但負面影響更受關注。全球變暖對許多地區的自然生態系統已經產生了影響,如氣候異常、海平面升高、冰川退縮、凍土融化、河(湖)冰遲凍與早融、中高緯生長季節延長、動植物分佈範圍向極區和高海拔區延伸、某些動植物數量減少、一些植物開花期提前,等等。

對人類健康的影響

美國環境保護署認定,二氧化碳等溫室氣體是空氣污染物,「危害公眾健康與人類福祉」,人類大規模排放溫室氣體足以引發全球變暖等氣候變化。

對海洋動物的影響

聯合國及野生動物專家表示,由於溫室氣體導致海洋酸度增高,聲音傳播速度加快,海洋的噪音污染也因此加劇,海洋哺乳動物之間的「通信交流」變得更加困難。

4 溫室氣體 -發展趨勢

二氧化碳

大氣中的二氧化碳是植物光合作用合成碳水化合物的原料,它的增加可以增加光合產物,無疑對農業生產有利。

溫室氣體全球溫室氣體排放量

同時,它又是具有溫室效應的氣體,對地球熱量平衡有重要影響,因此它的增加又通過影響氣候變化而影響農業。此外,大氣中具有溫室效應的微量氣體還有甲烷、氯氟烴、一氧化碳、臭氧等,總的溫室效應中二氧化碳的作用約佔一半,其餘為以上各種微量氣體的作用。

二氧化碳濃度有逐年增加的趨勢,50年代其質量分數年平均值約315×10(-6),70年代初已增加至325×10(-6),目前已超過345×10(-6),平均每年增加1.0~1.2×10(-6),或每年約以0.3%的速度增長。綜合多數測定結果,在工業革命以前的二氧化碳質量分數為275×10(-6)。

大氣中二氧化碳濃度增加的主要原因是工業化以後大量開採使用礦物燃料。1860年以來,由燃燒礦物質燃料排放的二氧化碳,平均每年增長率為4.22%,而近30年各種燃料的總排放量每年達到50億噸左右。

大氣中二氧化碳增加的另一個主要原因是採伐樹木作燃料。森林原是大氣碳循環中的一個主要的「庫」,每平方米面積的森林可以同化1~2kg的二氧化碳。砍伐森林則把原本是二氧化碳的「庫」變成了又一個向大氣排放二氧化碳的「源」。據世界糧農組織(FAO,1982)估計,70年代末期每年約採伐木材24億立方米,其中約有一半作為燃柴燒掉,由此造成的二氧化碳質量分數增加量每年可達0.4×10(-6)左右。

甲烷

近200年來,另一個主要的溫室氣體--甲烷的增加也十分迅速。人和草食動物的腸道、糞便、沼澤地,稻田等都是產生甲烷的「源」。此外,人類在開採天然氣和煤炭時,也向大氣中排放甲烷。在工業化以前,大氣中的甲烷的質量分數只有0.7×10(-6),現在已接近1.9×10(-6),預計到2030年可達到2.34×10(-6)。

氯氟烴

氯氟烴是近50年工業污染的結果,70年代初首次檢測到大氣中的氯氟烴。由於氯氟烴可以破壞大氣臭氧層而且本身又具有溫室效應,因而已受到各國重視。

根據以上綜合分析,如果按現在二氧化碳等溫室氣體濃度的增加幅度,到21世紀30年代,二氧化碳和其它溫室氣體增加的總效應將相當於工業化前二氧化碳濃度加倍的水平,可引起全球氣溫上升1.5~4.5℃,超過人類歷史上發生過的升溫幅度。由於氣溫升高,兩極冰蓋可能縮小,融化的雪水可使海平面上升20~140cm,對海岸城市會有嚴重的直接影響。 

5 溫室氣體 -減量方向

CO2排放減量

化石燃料燃燒為二氧化碳人為排放之主要來源,企業/產業於因應時,可資減量之方向包括:

溫室氣體溫室氣體排放總量排行

能源替代:以天然氣替代其他燃料。

採用高效率或節電設備。

引進再生能源(風力、太陽能等)。

評估及增進廢棄物再利用。

資源物回收。

節約用水、廢水減量以降低廢水處理負荷。

廢棄物減量,以降低廢棄物焚化、掩埋或其他物理化學處理程序之負荷。

節約用電:照明管理、夏季空調管理及建築物自然採光、防晒之設計。

環保標章或環境友善產品之開發、改良。

環境綠化。

控制人口增長。

CH4排放減量

甲烷(CH4)多屬天然排放,自然界的生物厭氧腐解作用本會有CH4之排放,如水體流動性不高之湖泊、濕地等均有較高貢獻。而人為活動造成的CH4排放因素則有自然水體受生活污水及工業廢水的污染、農業畜牧活動及工業製造程序等。

農業/畜牧業:

有機堆肥管理,及其臭氣的妥善處理或回收能源。

避免然燒農作廢棄物或以焚燒大區域農作地作為農耕/開發方式。

工業程序:

降低儲油輸油設施之洩漏、逸散。

燃燒系統妥善管理、維護,降低意外或跳機事件之頻率。

儲油槽設置隔熱裝置,降低逸散。

塗裝改採低油性或無油性塗料施作。

垃圾掩埋場沼氣引燃或回收能源。

廢水場厭氧處理之沼氣處理或回收熱能。

N2O排放減量

氧化亞氮(N2O)人為排放源多為農業/畜牧之相關活動,工業程序之排放則以需用氮元素相關化工原料製程為主如硝酸(Nitric Acid)、己二酸(Adipic Acid)(以硝酸為反應原料之一)等。

農業/畜牧業:

有機堆肥管理,及其臭氣的妥善處理或回收能源。

避免然燒農作廢棄物或以焚燒大區域農農作地作為農耕/開發方式。

工業程序:

提高相關化學品反應主產品生成率(程序替代或設備改良方式均可達成)。

相關化學品化學反應後端設置De-NOx設施。

焚化爐(特別是生物污泥焚化爐) 設置De-NOx設施。

生活污水妥善處理。

氫氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)排放減量

氫氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)多用於替代蒙特婁議定書列管破壞臭氧層物質(ODS):氟氯碳化物(CFCs)。HFCs、PFCs相關用途包括冰箱空調冷媒、滅火劑、氣膠、清洗溶劑、發泡劑等;而SF6則有用於絕緣氣體、滅火劑等。該三類管制溫室氣體於製造及使用階段均可能造成排放。

選用CFCs替代品時,同時考量GWPs(Global Warming Potentials)低者。GWPs參見表列。

空調、滅火系統之相關管路避免洩漏。

用於清洗溶劑時,配合其他清洗程序及清洗設施改善,提昇清洗效率,降低清洗溶劑用量。

清洗溶劑回收系統改善,提昇回收量、降低溶劑散失量。

發泡產品製造程序確實做好廢氣收集及處理。

6 溫室氣體 -政策目標

溫室氣體氣候變化與溫室氣體減排
1997年於日本京都召開的聯合國氣候化綱要公約第三次締約國大會中所通過的〔京都議定書〕,明訂針對六種溫室氣體進行削減,包括:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)。其中以後三類氣體造成溫室效應的能力最強,但對全球升溫的貢獻百分比來說,二氧化碳由於含量較多,所佔的比例也最大,約為55%。

減排政策

發達國家在減少溫室氣體排放方面主要是採取具有綜合性的經濟和財政政策,包括:自願協議、能源/二氧化碳稅、排放貿易、可再生能源或熱電聯產生產配額、能源效率標準、對可再生能源等的直接資金鼓勵如優惠費率、贈款、免稅措施等等。但是這些政策隨著實施情況的差別,也在發生不斷變化。以能源/CO2稅收為例,已經從單純稅收向「稅收+補貼」的形式轉變。

從上世紀90年代初,一些發達國家為了提高財政收入和/或降低對國外石油供應的依賴程度而開始實行能源或以燃料碳含量為依據的CO2稅。由於能源/CO2稅具有減少能源消費和溫室氣體排放的作用,許多發達國家都把能源/二氧化碳稅作為減少溫室氣體排放的重要措施。但是,後來,為了避免能源/二氧化碳稅影響本國工業在世界市場上的競爭力,一些國家對高耗能部門實行了低稅率,挪威降低了海上油氣生產的CO2稅率,瑞典製造業的CO2稅率已經改為標準稅率的35%,某些能源密集型工業的稅率也已經降低到接近為零稅率,英國的能源密集型工業的稅率僅為標準稅率的20%。為了激勵節能技術的發展,又避免影響本國工業在國際市場的競爭力,很多國家變稅收為補貼。實行了對可再生能源和熱電聯產等高能效技術的稅收優惠或減免政策,以鼓勵其供應和消費。從供應端來說,主要包括對與可再生能源生產或熱電聯產相關的各種稅收如生產稅、固定資產稅、增值稅、進口關稅等的優惠或減免。

減排目標
英國:英國政府為熱電聯產的發展制定了稅收優惠政策。2002年,英國的熱電聯產裝機為4700MW,按照政府的目標,在2010年時要建成高效的熱電聯產10000MW,為此英國政府對熱電聯產不徵收氣候變化稅,並以稅收優惠的形式對投資熱電聯產的企業提供投資補助。

法國:對熱電聯產企業減少50%的企業稅,地方政府可以將減少率提高到最多100%。對可再生能源的使用也實施了稅收優惠政策,通過稅收優惠和降低增值稅率,企業用於購買可再生能源設備的成本將降低15%,同時,對可再生能源投資的企業一年以後可以享受加速折舊的政策。

中國:到2020年中國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%,作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃,並制定相應的國內統計、監測、考核辦法。通過大力發展可再生能源、積極推進核電建設等行動,到2020中中國非化石能源佔一次能源消費的比重達到15%左右;通過植樹造林和加強森林管理,森林面積比2005年增加4000萬公頃,森林蓄積量比2005年增加13億立方米。

美國:將在哥本哈根氣候變化大會上承諾2020年溫室氣體排放量在2005年基礎上減少17%。

7 溫室氣體 -全球溫室氣體分析圖

 一個美國研究團隊歷時3年,對全球大氣層作了「立體式」取樣分析,2011年最終繪製出全球溫室氣體分析圖。

美國國家海洋和大氣管理局、哈佛大學等機構的研究人員首先利用「灣流V」遠程探測飛機,飛躍南北兩極,在全球範圍內採集不同季節、不同高度的空氣樣本。同時藉助先進測量工具,他們對大氣層中80餘種氣體和顆粒進行了分析,最後根據樣本數據和電腦模型計算,繪製出全球各季溫室氣體分析圖,描繪了大氣層中各溫室氣體的分佈、流動狀況。

研究人員表示,他們已初步得出陸地植物和海洋吸收、排放的二氧化碳總量,這有利於分析二氧化碳在大氣層中的循環過程,從而估算不斷增加的溫室氣體排放量如何影響氣候變化。

此外,研究人員發現大氣層中黑色碳顆粒分佈範圍遠超此前估計。他們指出,這種主要來自汽車尾氣、工業廢氣的顆粒大量吸收太陽輻射能,會影響雲層形成,並加速冰蓋的融化。

此前,全球溫室氣體數據主要來自地表測量,新的測量方法優勢在於獲取的數據更全面,也更能反映溫室氣體和顆粒在大氣層中的流動狀況。

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