造成温室气体的原因范文

导语：如何才能写好一篇造成温室气体的原因，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

除了二氧化碳外,目前发现的人类活动排放的温室气体还有甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫。对气候变化影响最大的是二氧化碳。二氧化碳的生命期很长,一旦排放到大气中,最长可生存200年,因而最受关注。排放温室气体的人类活动包括所有的化石能源燃烧后排放的二氧化碳。在化石能源中,煤含碳量最高,石油次之,天然气较低。1860年以来,全球平均温度升高了0?郾6℃±0?郾2℃。近百年来最暖的年份均出现在1983年以后,20世纪北半球温度的增幅是过去1000年中最高的。

据资料显示,近百年来大气中温室气体浓度明显增加,大气中二氧化碳的浓度已达到过去42万年中的最高值。近百年里降水分布也发生了变化,大陆地区尤其是中高纬度地区降水增加,非洲等一些地区降水减少。有些地区极端天气气候事件(厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等)的出现频率与强度增加。

阅读上文后请同学们回答下列问题:

(1)什么是温室效应?其主要影响因素是什么?

(2)文中提到“我国是世界上气候变化的敏感区和脆弱区之一”,面对温室效应的影响你有什么想法?我们应该怎么做?

答案:(1)大气中的二氧化碳等气体透过太阳短波辐射,使地球表面升温,但阻挡地球表面向宇宙空间发射长波辐射,从而使大气增温。由于二氧化碳等气体的这一作用与“温室”的作用类似,故称之为“温室效应”,二氧化碳等气体则被称为“温室气体”。

篇2

所谓的乙醇燃料或乙醇汽油并不是只使用纯粹的乙醇作为燃料，而是将乙醇按比例加入汽油中作燃料。乙醇掺入汽油能让燃料变绿主要缘于两个作用：一是乙醇的辛烷值高达120，可取代污染物四乙基铅来防止汽车发生爆震；二是乙醇含氧量高，加入汽油后可以促进燃料充分燃烧，从而大量减少严重危害人体健康的一氧化碳、引发光雾生成的挥发性有机化合物和多种毒物的排放，还能降低二氧化硫的排放。

现在世界上无铅汽油添加剂大多使用甲基叔丁基醚（MTBE），其次是生物乙醇，它们都是辛烷值增强剂和增氧剂。但是，早在1997年美国国家环保局就认定MTBE污染饮用水。于是与该国农业部、能源部一起推动国家立法限制使用MTBE。而加利福尼亚等州政府已经制定法令，限期或已经停止使用MTBE。这样，生物乙醇就是目前最佳的选择。更为重要的是，作为生物乙醇原料的植物，如甘蔗、玉米等在生长过程中可吸收二氧化碳。

我国根据国情决定推广使用在汽油中掺入10％乙醇的E10汽油。由于同体积生物乙醇的燃烧热值比汽油低30％左右，而E10汽油中掺入乙醇比例小，所以不需要改造发动机。

但是，这种绿色燃料的推广还是要谨慎，原因之一是这样的燃料“绿色”成色不足，同样对环境有害。比如E10汽油会使乙醛排放加倍，虽然目前没有确切证据证明乙醛排放会明显危害环境，而且三元净化器能够基本清除乙醛。

――摘自《百科知识》，有删节

考点训练

1．下列属于推广使用乙醇燃料的原因的一项是（）

A．乙醇燃料并非只是使用纯粹的乙醇作为燃料，而是将乙醇按比例加入汽油中作燃料。

B．乙醇燃料是不污染大气和不增加温室气体的绿色能源，它可以取代石油等化石燃料。

C．乙醇燃料的含氧量高，促使汽油充分燃烧，从而大量减少危害人体、环境的气体的排放。

D．乙醇燃料可以减少引发光雾生成的有害物质和造成酸雨的重要因素二氧化碳的排放。

2．下列关于两种无铅汽油添加剂的说法，不正确的一项是（）

A．生物乙醇和MTBE都是辛烷值增强剂和增氧剂，它们都能够有效促使燃料充分燃烧。

B．与生物乙醇相比，MTBE会污染饮用水，所以加利福尼亚等州已经停止使用MTBE。

C．生物乙醇的原料是甘蔗、玉米之类的植物，是可再生的，这是能推广使用的有利条件。

D．生物乙醇的原料生长时吸收二氧化碳，所以与MTBE相比可以有效地减排二氧化碳。

3．下列对原文的推断，不正确的一项是（）

A．乙醇和汽油的燃烧热值不同，所以如果改变两者的比例，就必定要改变汽车发动机。

B．因为燃烧时会产生乙醛，且尚不清楚其对环境的影响，所以乙醇燃料的推广有待时日。

C．如果所有的汽车都能用上乙醇燃料，那么将能够有效地缓解全球范围内的温室现象。

篇3

作者简介：石岳峰，博士生，主要研究方向为农田温室气体排放。

基金项目：Climate, Food and Farming Research Network (CLIFF)资助；中国农业大学研究生科研创新专项（编号：KYCX2011036）。

摘要

农田是CO2，CH4和N2O三种温室气体的重要排放源, 在全球范围内农业生产活动贡献了约14%的人为温室气体排放量，以及58%的人为非CO2排放，不合理的农田管理措施强化了农田温室气体排放源特征，弱化了农田固碳作用。土壤碳库作为地球生态系统中最活跃的碳库之一，同时也是温室气体的重要源/汇。研究表明通过采取合理的农田管理措施，既可起到增加土壤碳库、减少温室气体排放的目的，又能提高土壤质量。农田土壤碳库除受温度、降水和植被类型的影响外，还在很大程度上受施肥量、肥料类型、秸秆还田量、耕作措施和灌溉等农田管理措施的影响。本文通过总结保护性耕作/免耕，秸秆还田，氮肥管理，水分管理，农学及土地利用变化等农田管理措施，探寻增强农田土壤固碳作用，减少农田温室气体排放的合理途径。农田碳库的稳定/增加，对于保证全球粮食安全与缓解气候变化趋势具有双重的积极意义。在我国许多有关土壤固碳与温室气体排放的研究尚不系统或仅限于短期研究，这也为正确评价各种固碳措施对温室气体排放的影响增加了不确定性。

关键词 农田生态系统；温室气体；秸秆还田；保护性耕作；氮素管理；固碳

中图分类号 S181 文献标识码 A

文章编号 1002-2104(2012)01-0043-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.01.008

人类农业生产活动产生了大量的CO2, CH4和N2O等温室气体，全球范围内农业生产活动贡献了约14%的人为温室气体排放量，以及58%的人为非CO2排放（其中N2O占84%，CH4占47%）[1]。在许多亚洲、拉丁美洲和非洲的发展中国家，农业更成为温室气体的最大排放源，同时由于人口快速增长带来了粮食需求的大量增加，使得未来20年中农田温室气体的排放量也会有所增加[2]。大气中温室气体浓度的升高可能引起的全球气候变化已受到各国的广泛重视。

农业生态系统中温室气体的产生是一个十分复杂的过程，土壤中的有机质在不同的气候、植被及管理措施条件下，可分解为无机C和N。无机C在好氧条件下多以CO2的形式释放进入大气，在厌氧条件下则可生成CH4。铵态氮可在硝化细菌的作用下变成硝态氮，而硝态氮在反硝化细菌的作用下可转化成多种状态的氮氧化合物，N2O可在硝化/反硝化过程中产生。在气候、植被及农田管理措施等各因子的微小变化，都会改变CO2，CH4和N2O的产生及排放。

而通过增加农田生态系统中的碳库储量被视为一种非常有效的温室气体减排措施。农田土壤碳库除受温度、降水和植被类型的影响外，还在很大程度上受施肥量、肥料类型、秸秆还田量、耕作措施和灌溉等农田管理措施的影响。通过增施有机肥、采用免耕/保护性耕作、增加秸秆还田量等措施，可以减少农田土壤CO2净排放量，同时起到稳定/增加土壤有机碳含量作用。农田碳库的稳定/增加，对于保证全球粮食安全与缓解气候变化趋势具有双重的积极意义[3]。中国农田管理措施对土壤固碳的研究主要集中在土壤碳的固定、累积与周转及其对气候变化的反馈机制，正确评估农田土壤碳固定在温室气体减排中的作用，加强农田碳汇研究具有重要意义。

1 农田固碳

土壤是陆地生态系统的重要组成成分，它与大气以及陆地生物群落共同组成系统中碳的主要贮存库和交换库。土壤碳分为土壤有机碳（soil organic carbon, SOC）和土壤无机碳（soil inorganic carbon, SIC）。SIC相对稳定，而SOC则时刻保持与大气的交换和平衡，因此对SOC的研究是土壤碳研究的主要方面。据估计，全球约有1.4×1012-1.5×1012t的碳是以有机质形式储存于土壤中，土壤贡献给大气的CO2量是化石燃料燃烧贡献量的10倍[4]，因此SOC的微小变化都将会对全球气候变化产生重要影响。同时，土壤碳库与地上部植物之间有密切关系，SOC的固定、累积与分解过程影响着全球碳循环，外界环境的变化也强烈的影响着地上部植物的生长与土壤微生物对土壤累积碳的分解。

Lal认为SOC的增加可以起到改善土壤质量，增加土壤生产力，减少土壤流失风险，降低富营养化和水体污染危害的作用，且全球耕地总固碳潜力为0.75-1.0 Pg•a-1, IPCC 第四次评估报告剔除全球农业固碳1 600-4 300 Mt a-1（以CO2计），其中90%来自土壤固碳[5]。农田生态系统是受人类干扰最重的陆地生态系统，与自然土壤相比，农田土壤在全球碳库中最为活跃，其土壤碳水平直接受人类活动的影响和调控空间大，农田土壤碳含量管理及对温室气体影响机制正日益受到学术界的广泛关注。农田管理措施是影响SOC固定、转化及释放的主要因素，同时还受土地利用方式、气候变化等多因素的共同影响，因此对农田碳库的评价及调整措施需全面考虑多种因素的交互作用。

2 农田固碳措施对温室气体排放的影响

近年来，农田土壤固碳的研究已经成为全球变化研究的一大热点。大量研究表明，SOC储量受诸多因素的影响，如采用保护性/免耕措施、推广秸秆还田、平衡施用氮肥、采用轮作制度和土地利用方式等，上述管理措施的差异导致农田土壤有机碳库的显著差别，并影响农田温室气体排放水平。

2.1 保护性耕作/免耕措施

保护性耕作作为改善生态环境尤其是防治土壤风蚀的新型耕作方式，在多个国家已经有广泛的研究和应用。中国开展的保护性耕作研究证明了其在北方地区的适用性[6]，并且已进行了保护性耕作对温室效应影响的相关研究。统计表明2004年全球范围内免耕耕作的面积约为95 Mha, 占全球耕地面积的7%[7], 并且这一面积有逐年增加的趋势。

常规耕作措施会对土壤物理性状产生干扰，破坏团聚体对有机质的物理保护，影响土壤温度、透气性，增加土壤有效表面积并使土壤不断处于干湿、冻融交替状态，使得土壤团聚体更易被破坏，加速团聚体有机物的分解[8]。免耕/保护性耕作可以避免以上干扰，减少SOC的分解损失[9]。而频繁的耕作特别是采用犁耕会导致SOC的大量损失，CO2释放量增加，而免耕则能有效的控制SOC的损失，增加SOC的储量，降低CO2的释放量[10]。West和 Post研究发现从传统耕作转变为免耕可以固定0.57±0.14 Mg C ha-1yr-1[11]。但对于保护性耕作/免耕是否有利于减少温室气体效应尚不明确，这是由于一方面免耕对减少CO2排放是有利的，表现为免耕可以减少燃油消耗所引起的直接排放；另一方面，秸秆还田以后秸秆碳不会全部固定在土壤中，有一部分碳以气体的形式从农田释放入大气[12]。

免耕会导致表层土壤容重的增加，产生厌氧环境，减少SOC氧化分解的同时增加N2O排放[13]；采用免耕后更高的土壤水分含量和土壤孔隙含水量（Water filled pore space, WFPS）能够刺激反硝化作用，增加N2O排放[14]；同时免耕导致的N在表层土壤的累积也可能是造成N2O排放增加的原因之一，在欧洲推广免耕措施以后，土壤固碳环境效益将被增排的N2O抵消50%以上[15]。但也有新西兰的研究表明，常规耕作与免耕在N2O排放上无显著性差异[16]，还有研究认为凿式犁耕作的农田N2O排放比免耕高，原因可能是免耕时间太短，对土壤物理、生物性状还未产生影响。耕作会破坏土壤原有结构，减少土壤对CH4的氧化程度[17]。也有研究表明，翻耕初期会增加土壤对CH4的排放，但经过一段时间（6-8 h）后，CH4排放通量有所降低[18]。

总之，在增加土壤碳固定方面，保护性耕作和免耕的碳增汇潜力大于常规耕作；在净碳释放量方面，常规耕作更多起到CO2源的作用，而保护性耕作和免耕则起到CO2汇的作用；在碳减排方面，免耕和保护性耕作的减排潜力均大于常规耕作；由于N2O和CH4的排放受多种因素的综合影响，因此耕作措施对这两种温室气体排放的影响还有待进一步研究。

2.2 秸秆管理措施

作物秸秆作为土壤有机质的底物，且作物秸秆返还量与SOC含量呈线性关系，因此作物秸秆是决定SOC含量的关键因子之一。秸秆还田有利于土壤碳汇的增加，同时避免秸秆焚烧过程中产生温室气体。因此，秸秆还田是一项重要而又可行的农田碳汇管理措施。秸秆还田以后，一部分残留于土壤中成为土壤有机质的来源，另一部分将会以CO2气体的形式散逸到大气中，因此，随着秸秆还田量的增加CO2排放也会增加。有研究表明，秸秆经过多年分解后只有3%碳真正残留在土壤中，其他97%都在分解过程中转化为CO2散逸到大气中[19]。秸秆还田会增加土壤有机质含量，而有机质是产生CH4的重要底物，因此秸秆还田会增加CH4的排放。综合考量，秸秆还田措施会引起CH4排放的增加，但直接减少了对CO2的排放，同时秸秆还田相对提高了土壤有机质含量，有利于土壤碳的增加，对作物增产具有积极作用。

秸秆还田措施对农业生态系统C、N循环的影响可表现为：一方面由于供N量的增加，可促进反硝化和N2O排放量的增加；另一方面表现为高C/N的秸秆进入农田后会进行N的生物固定，降低反硝化N损失；同时在秸秆分解过程中还可能产生化感物质，抑制反硝化[20]。我国采用秸秆还田农田土壤固碳现状为2389Tg•a-1，而通过提高秸秆还田量土壤可达的固碳潜力为4223Tg•a-1[3]，与国外研究结果相比较，Vleeshouwers等研究认为，如果欧洲所有农田均采用秸秆还田措施，欧洲农田土壤的总固碳能力可达34Tg•a-1[21]。La1预测采用秸秆还田措施后全球农田土壤的总固碳能力可达200Tg•a-1[22]。随着农业的发展及长期以来氮肥的过量投入，氮肥损失也是日益严重，可通过秸秆还田措施与氮肥的配合施用降低氮肥的反硝化作用及N2O的排放。但秸秆还田后秸秆与土壤的相互作用异常复杂，因此需要进一步开展秸秆施入土壤后与土壤的相互作用机理及田间实验研究。

2.3 氮肥管理措施

在农田生态系统中，土壤中的无机氮是提高作物生产力的重要因素，氮肥投入能够影响SOC含量，进而对农田碳循环和温室气体排放产生重要影响。长期施用有机肥能显著提高土壤活性有机碳的含量，有机肥配施无机肥可提高作物产量，而使用化学肥料能增加SOC的稳定性[23]。农业中氮肥的投入为微生物生长提供了丰富的氮源，增强了微生物活性，从而影响温室气体的排放。但也有研究在长期增施氮肥条件下能够降低土壤微生物的活性，从而减少CO2的排放[24]。有研究表明，CO2排放与土壤不同层次的SOC及全N含量呈正相关性，说明在环境因子相对稳定的情况下，土壤SOC和全N含量直接或间接地决定CO2排放通量的变化[25]。对农业源温室气体源与汇的研究表明，减少氨肥、增施有机肥能够减少旱田CH4排放，而施用缓/控释氮肥和尿素复合肥能显著减少农田土壤NO2的排放[26]。但也有研究表明，无机氮肥施用可减少土壤CH4的排放量，而有机肥施用对原有机质含量低的土壤而言可大幅增加CH4的排放量[27]。长期定位施肥实验的结果表明，氮肥对土壤CH4氧化主要来源于铵态氮而不是硝态氮，因为氨对CH4氧化有竞争性抑制作用。此外，长期施用氮肥还改变了土壤微生物的区系及其活性，降低CH4的氧化速率，导致CH4净排放增加[28]。全球2005年生产的100 Mt N中仅有17%被作物吸收，而剩余部分则损失到环境中[29]。单位面积条件下，有机农田较常规农田有更少的N2O释放量，单位作物产量条件下，两种农田模式下N2O的释放量无显著性差异[23]。尿素硝化抑制剂的使用可以起到增加小麦产量，与尿素处理相比对全球增温势的影响降低8.9-19.5%，同时还可能起到减少N2O排放的目的[30]。合理的氮素管理措施有助于增加作物产量、作物生物量，同时配合秸秆还田等措施将会起到增加碳汇、减少CO2排放的作用。同时必须注意到施肥对农田碳汇的效应研究应建立在大量长期定位试验的基础上，对不同气候区采用不同的氮肥管理措施才能起到增加农田固碳目的。

2.4 水分管理措施

土壤水分状况是农田土壤温室气体排放或吸收的重要影响因素之一。目前全球18%的耕地属水浇地，通过扩大水浇地面积，采取高效灌溉方法等措施可增加作物产量和秸秆还田量，从而起到增加土壤固碳目的[31]。水分传输过程中机械对燃料的消耗会带来CO2的释放，高的土壤含水量也会增加N2O的释放，从而抵消土壤固碳效益[32]。湿润地区的农田灌溉可以促进土壤碳固定，通过改善土壤通气性可以起到抑制N2O排放的目的[33]。土壤剖面的干湿交替过程已被证实可提高CO2释放的变幅，同时可增加土壤硝化作用和N2O的释放[34]。采用地下滴灌等农田管理措施，可影响土壤水分运移、碳氮循环及土壤CO2和N2O的释放速率，且与沟灌方式相比不能显著增加温室气体的排放[35]。

稻田土壤在耕作条件下是CH4释放的重要源头，但通过采取有效的稻田管理措施可以

减少水稻生长季的CH4释放。如在水稻生长季，通过实施一次或多次的排水烤田措施可有

效减少CH4释放，但这一措施所带来的环境效益可能会由于N2O释放的增加而部分抵消，

同时此措施也容易受到水分供应的限制，且CH4和N2O的全球增温势不同，烤田作为CH4

减排措施是否合理仍然有待于进一步的定量实验来验证。在非水稻生长季，通过水分管理尤

其是保持土壤干燥、避免淹田等措施可减少CH4释放。

许多研究表明，N2O与土壤水分之间有存在正相关关系，N2O的释放随土壤湿度的增加而增加[36]，并且在超过土壤充水孔隙度（WFPS）限值后，WFPS值为60%-75%时N2O释放量达到最高[37]。Bateman和Baggs研究表明，在WFPS为70%时N2O的释放主要通过反硝化作用进行，而在WFPS值为35%-60%时的硝化作用是产生N2O的重要途径[38]。由此可见，WFPS对N2O的产生释放影响机理前人研究结果并不一致，因此有必要继续对这一过程深入研究。

2.5 农学措施

通过选择作物品种，实行作物轮作等农学措施可以起到增加粮食产量和SOC的作用。有机农业生产中常用地表覆盖，种植覆盖作物，豆科作物轮作等措施来增加SOC，但同时又会对CO2，N2O及CH4的释放产生影响，原因在于上述措施有助于增强微生物活性，进而影响温室气体产生与SOC形成/分解[39]，从而增加了对温室气体排放影响的不确定性。种植豆科固氮植物可以减少外源N的投入，但其固定的N同样会起到增加N2O排放的作用。在两季作物之间通过种植生长期较短的绿被植物既可起到增加SOC，又可吸收上季作物未利用的氮，从而起到减少N2O排放的目的[40]。

在新西兰通过8年的实验结果表明，有机农场较常规农场有更高的SOC[41]，在荷兰通过70年的管理得到了相一致的结论[42]。Lal通过对亚洲中部和非洲北部有机农场的研究表明，粪肥投入及豆科作物轮作等管理水平的提高，可以起到增加SOC的目的[31]。种植越冬豆科覆盖作物可使相当数量的有机碳进入土壤，减少农田土壤CO2释放的比例[39]，但是这部分环境效益会由于N2O的大量释放而部分抵消。氮含量丰富的豆科覆盖作物，可增加土壤中可利用的碳、氮含量，因此由微生物活动造成的CO2和N2O释放就不会因缺少反应底物而受限[43]。种植具有较高C：N比的非固氮覆盖作物燕麦或深根作物黑麦，会因为深根系统更有利于带走土壤中的残留氮，从而减弱覆盖作物对N2O产生的影响[44]。综上，通过合理选择作物品种，实施作物轮作可以起到增加土壤碳固定，减少温室气体排放的目的。

2.6 土地利用变化措施

土地利用变化与土地管理措施均能影响土壤CO2，CH4和N2O的释放。将农田转变成典型的自然植被，是减少温室气体排放的重要措施之一[31]。这一土地覆盖类型的变化会导致土壤碳固定的增加，如将耕地转变为草地后会由于减少了对土壤的扰动及土壤有机碳的损失，使得土壤碳固定的自然增加。同时由于草地仅需较低的N投入，从而减少了N2O的排放，提高对CH4的氧化。将旱田转变为水田会导致土壤碳的快速累积，由于水田的厌氧条件使得这一转变增加了CH4的释放[45]。由于通过土地利用类型方式的转变来减少农田温室气体的排放是一项重要的措施，但是在实际操作中往往会以牺牲粮食产量为代价。因此，对发展中国家尤其是如中国这样的人口众多的发展中国家而言，只有在充分保障粮食安全等前提条件下这一措施才是可考虑的选择。

3 结语与展望

农田管理中存在显著增加土壤固碳和温室气体减排的机遇，但现实中却存在很多障碍性因素需要克服。研究表明，目前农田温室气体的实际减排水平远低于对应管理方式下的技术潜力，而两者间的差异是由于气候-非气候政策、体制、社会、教育及经济等方面执行上的限制造成。作为技术措施的保护性耕作/免耕，秸秆还田，氮肥投入，水分管理，农学措施和土地利用类型转变是影响农田温室气体排放的重要方面。常规耕作增加了燃料消耗引起温室气体的直接排放及土壤闭蓄的CO2释放，而免耕、保护性耕作稳定/增加了SOC，表现为CO2的汇；传统秸秆处理是将秸秆移出/就地焚烧处理，焚烧产生的CO2占中国温室气体总排放量的3.8%，而秸秆还田直接减少了CO2排放增加了碳汇；氮肥投入会通过对作物产量、微生物活性的作用来影响土壤固碳机制，过量施氮直接增加NO2的排放，针对特定气候区和种植模式采取适当的氮素管理措施可以起到增加土壤碳固定，减少温室气体排放的目的；旱田采用高效灌溉措施，控制合理WFPS不仅能提高作物产量，还可增加土壤碳固定、减少温室气体排放；间套作农学措施、种植豆科固氮作物以及深根作物可以起到增加SOC的目的，减少农田土壤CO2释放的比例；将农田转变为自然植被覆盖，可增加土壤碳的固定，但此措施的实施应充分考虑由于农田面积减少而造成粮食产量下降、粮食涨价等一系列问题。

在我国许多有关土壤固碳与温室气体排放的研究尚不系统或仅限于短期研究，因此为正确评价各种管理措施下的农田固碳作用对温室气体排放的影响增加了不确定性。本文结果认为，保护性耕作/免耕，秸秆还田，合理的水、氮、农学等管理措施均有利于增加土壤碳汇，减少农田CO2排放，但对各因素协同条件下的碳汇及温室气体排放效应尚需进一步研究。在未来农田管理中，应合理利用管理者对农田环境影响的权利，避免由于过度干扰/管理造成的灾难性后果；结合农田碳库特点，集成各种农田减少温室气体排放、减缓气候变化的保护性方案；努力发展替代性能源遏制农田管理对化石燃料的过度依赖，从而充分发掘农田所具有的增加固碳和温室气体减排的潜力。

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Advance in Evaluation the Effect of Carbon Sequestration Strategies on

Greenhouse Gases Mitigation in Agriculture

SHI Yuefeng1 WU Wenliang1 MENG Fanqiao1 WANG Dapeng1 ZHANG Zhihua2

（1. College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China;

2. College of Resources Science & Technology, Beijing Normal University, Beijing 100875, China）

Abstract

Agricultural field is an important source for three primary greenhouse gases (GHGs), including CO2, CH4 and N2O. Unreasonable agricultural managements increase GHGs and decrease the effect of soil carbon sequestration. Agricultural activities generate the largest share, 58% of the world’s anthropogenic noncarbon dioxide (nonCO2) emission, and make up roughly 14% of all anthropogenic GHG emissions. And soil carbon pool is the most active carbon pools in ecosystems. In addition, soil carbon pool could be a source or sink of GHGs.

篇4

关键词：全球气候变暖科学技术生态科技新兴产业

中图分类号：X43文献标识码：A文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0172-03

全球范围内正在发生以变暖为主要特征的气候变化，气候异常、灾害频发，科学技术的发展给全球气候带来的负面的影响，引发了许多极端气候。另一方面，科学技术的发展，会让人类减少对传统能源的消耗，减少温室气体的排放，能够减缓人类发展给自然带来的灾害。只有全球各国在一定的框架协议内，坚持相互协作、相互理解，以生态科技作为主要的发展方式，才能维持世界的可持续发展。

1全球气候变暖的影响

自20世纪70年代以来，国际科学界在分析气候变化事实，探究气候变化机理，预估未来气候变化趋势等方面，已取得了明显进展。近百年来全球地表平均温度的总体上升趋势是客观存在的。工业革命以来，煤、石油等化石能源的大规模使用是大气中二氧化碳浓度持续增加的重要原因。人类活动很可能是1950年以来大部分全球地表平均温度升高的主要原因。[1]

除了全球温度的升高，冰川的融化，全球气候变暖引发了巨大的自然灾害。

国际红十字会与红新月联合会世界灾害报告说，因2004年年底的印度洋海啸吞噬了22.5万人的生命，2004年全球因自然灾害丧生的人数达到25万，是2003年的3倍多，2002年的11倍，也是1994—2003年平均数的3倍。2004年共发生自然灾害719起，是近10年来第三个自然灾害最多的年份，经济损失大约在1000亿美元至1450亿美元之间。

2005年瑞士再保险公司公布的数据，2005年全球自然灾害频发，造成死亡和失踪人数高达95573人，自然灾害数约为360起，造成经济损失1590亿元。

2006年，据联合国网站统计显示，在发生的自然灾害中，包括226次洪水，66次风暴和30次极端气温灾害，丧生人数是21342人，经济损失达190亿美元。

2007年，国际红十字与红新月联合会，全球共发生405次自然灾害，比2006年的423次有所下降，自然灾害导致的死亡人数为10年以来最低。2007年受自然灾害影响的人数比2006年增加了40%，达到2.01亿人，造成的经济损失达635亿美元。

2008年据联合国国际减灾战略（ISDR）秘书处公布的统计数据显示，去年全年全球死于自然灾害的总人数为235816人，从近10年来看仅次于发生印度洋地震海啸的2004年。5月袭击缅甸的强热带风暴造成138366人遇难，同在该月发生的中国四川汶川大地震中有87476人丧生。这两次灾害的死亡人数占到了总数的约95%。此外，2008年自然灾害造成的经济损失高达1810亿美元，从近20年来看仅次于美国遭遇卡特里娜飓风袭击的2005年和日本阪神大地震的1995年。

2009年，国际减灾战略署（UNInternationalStrategyforDisasterReduction）称，今年共发生245起自然灾害，较2005年的10年内最高纪录434起有明显降低。初步数据显示，在今年发生的所有灾害中，224起与气候有关，灾害共造成总损失为190亿美元。

联合国减灾署报告称2010年全球发生重大自然灾害373起，导致超过2亿人受灾，29.68万人丧生，造成近1090亿美元经济损失。

2011年日本大地震，2011年7月下旬至今，受台风和强降雨的影响，泰国连降暴雨引发洪水，中部地区受灾尤其严重，洪水造成全国数百万人受灾、400多人死亡，1/3省份被淹，多个工厂停产。2011年8月，“艾琳”登录美国，造成21人死亡，百万人失去电力供应，部分地区遭遇洪水灾害，估计损失高达70亿美元。

2012年全球因自然灾害造成的经济损失达1600亿美元，其中保险损失约为650亿美元，仅飓风“桑迪”就造成了大约250亿美元的损失。但总体而言，2012年的经济损失远远低于上年。

2013年全球全年总计经济损失达1250亿美元，其中投保资产310亿美元，分别低于近10年的平均值1840亿美元及560亿美元。虽然去年全球共发生了880多起自然灾害，高于近10年的平均值790起，并造成全球两万多人死亡，但是死亡人数与近10年受自然灾害致死的平均值106000人相比，已大幅下降。

2014年全年共发生自然巨灾事件980件，致7700人丧生，巨灾造成损失1100亿美元，总体而言，2014年全球未发生极端恶劣的自然巨灾，损失总额远低于过去10年总额的平均值。①

科学家们对过去几十年气候变化的分析表明：这些变化发生得比历史水平要更高，且在不断加速。地球已进入一个气候快速变化的阶段，它很可能比过去几千年自然发生的变化还要快。[2]

2科学技术与全球气候变暖的关系

全球气候变暖除了自然的因素之外，人类活动引起温室气体浓度增加，引发的“温室效应”是主要原因之一。

三种主要的温室气体，包括二氧化碳、甲烷和氧化亚氮，在过去的万年期间尺度上的变化情况。自人类工业革命以来，大气中的二氧化碳、甲烷、氧化亚氮三种主要的温室气体浓度明显上升，超过了自然界在过去约100万年以来的最大值，温室气体浓度的升高明显和人类活动特别是化石能源的燃烧所排放的温室气体增加有密切的关系。

科学技术是人类达到理想境界的阶梯，是创造财富和发展社会经济的强大手段。回顾人类的历史，正是科学技术的新突破带来了一次又一次产业革命和人类社会的日益繁荣。

科学技术提高劳动者的素质、改善劳动组织的结构，大幅度提高劳动生产率；科学技术提高劳动工具的科技水平和质量，向自动化、智能化发展，提高工具的产出水平，同时科学技术提高劳动对象的质量和范围，开拓经济增长新领域，使废物、贫矿和信息成为新对象。[3]

科学技术提高对人们日常生活方式产生了重大的改变，由于生活质量的提高，“以车代步”“冬暖夏凉”、信息产业的发展、农业的发展对能源的需求量更大。

人们在享受科技带来的巨大好处的同时，也逐渐意识到科学技术的发展是一把“双刃剑”。由科学技术发展推动的西方工业革命，给全球带来了巨大的发展，但与此同时也引起了全球变暖、臭氧层受损、荒漠化加剧、物种灭绝等问题，因此，在利用科学技术造福于社会的同时，一定要慎重地考虑它的负面影响，不能因为过分追求利益而忽视了潜在的巨大危险，应该正确的处理科学技术发展与全球气候变化的矛盾。

3科学技术的发展趋势

然而无论如何，科学技术是第一生产力。科学只有继续向前发展，人类才可能日益进步。如果因为科学的一些负面作用，而放弃对科学的追求，必然会得不偿失。

科学技术的不合理应用确实影响生态失衡，但它不是导致生态危机的根源。相反，科技落后才是导致生态问题的内在机制。科技落后，导致落后的生产方式、生产技术，使资源过度地消耗，生态环境遭到破坏。科技落后，资源能源利用率低，排放的废弃物多，它是环境经济决策失误的原因之一。[4]只有大力推进节能减排，新能源和新材料的使用，淘汰落后的高耗能高污染行业或企业，才能在兼顾科学技术发展的同时，维持人类社会的可持续发展。

（1）抑制高耗能、高排放行业过快增长。严格控制高耗能、高排放和产能过剩行业新上项目，进一步提高行业准入门槛，强化节能、环保、土地、安全等指标约束，依法严格节能评估审查、环境影响评价、建设用地审查，严格贷款审批。建立健全项目审批、核准、备案责任制，严肃查处越权审批、分拆审批、未批先建、边批边建等行为，依法追究有关人员责任。严格控制高耗能、高排放产品出口。中西部地区承接产业转移必须坚持高标准，严禁污染产业和落后生产能力转入。

（2）加快淘汰落后产能。抓紧制定重点行业“十三五”淘汰落后产能实施方案，将任务按年度分解落实到各地区。完善落后产能退出机制，指导、督促淘汰落后产能企业做好职工安置工作。

（3）“互联网+”推动传统产业转型升级。过去十几年，互联网的发展很清楚地显示了这一点：“+”媒体产生网络媒体，“+”娱乐产生网络游戏，“+”零售产生电子商务。互联网让金融变得更有效率，更好地为实体经济服务，更符合“普惠金融”的精神。阿里巴巴集团创始人马云认为，包括批发业、广告业和新闻业在内的17种行业，将被互联网颠覆。[5]

（4）调整能源结构。在做好生态保护和移民安置的基础上发展水电，在确保安全的基础上发展核电，加快发展天然气，因地制宜大力发展风能、太阳能、生物质能、地热能等可再生能源。

（5）提高服务业和战略性新兴产业在国民经济中的比重。大力支持和推进七大新兴产业的发展，推动新能源汽车、新型环保材料、新型建筑材料等产业的发展。

（6）生态科技。政府应该在迫在眉睫的生态科技难题上迅速推进，如绿色国民经济核算技术系统，如报账人体健康的防污染防止技术，如大面积生态退化的修复技术，如区域污染治理的综合技术，如生态监测预警的科技系统等。[6]

（7）推动现代农业和农业技术发展，实现退耕还林。推动农业技术的革新，争取用更少的土地养活更多的人。加大林业的建设，实现科技造林、护林，实现林业的科学技术的进步。

总之，减缓气候变暖的主要目标是减少温室气体的排放，而科学技术的主要目标是改进现有的技术，推进新的技术，实现绿色环保与可持续发展的完美结合。摒弃传统的用高耗能、高排放和高污染作为发展模式，革新科技发展新思路。

4结语

全球气候变暖已经为不争的事实，科技的发展在全球大部分国家依然依赖会产生大量温室气体的传统能源（煤、石油、天然气）的使用，包括设备、骑车所需要的能源，人类生活所需要的能源，而这些传统能源在燃烧或使用过程中不可避免的会产生大量的二氧化碳等温室气体，引发了温室效应，增加了地球的负荷，引来了地球对人类社会的报复。

不需要抱怨是科学技术的发展而导致的目前的现状，不应该放弃目前的发展，而是应该进一步的审视目前关于科学技术发展的态度，关于科学技术的推广和合作，合理的调节利益和可持续发展的矛盾，将科学技术是第一生产力上升到维持可持续发展上来。减少温室气体的排放，关心新兴产业和农业、林业科学技术的发展，掌握可持续发展的科学技术。

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篇5

水生植物修复污染水体过程中，因有机物的降解及氮磷的去除，释放温室气体，对环境造成二次污染。温室效应造成的气候变化引起了人们的广泛关注，温室气体浓度的增加是引起温室效应的主要原因，因此温室气体的“源一汇”受到了广泛的关注。大气中CO2,CH4、和N2O的浓度增加对温室效应增强的总贡献率占了将近80 %，是温室效应的主要贡献者，且其大气浓度仍分别以年均0.5% ,0.8%和0.3%的速率在增长。目前，对于温室气体排放的研究多集中于农田、水库、湖泊及天然湿地等方面，对于污水处理过程中温室气体(CO2,CH4、和N2O)排放研究很少，而水生植物修复污染水体过程中温室气体排放的研究鲜见。

依托生态治理工程，采用江苏省农业科学院自主研发的原位收集和释放气体装置，监测凤眼莲( Eachhornaa crassapes)深度净化污水厂尾水过程中温室气体(CO2,CH4、和N2O)排放通量的季节变化特征和沿程变化特征，并探讨温室气体排放通量的相关环境因素，为凤眼莲深度净化污水厂尾水生态工程提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 污水处理厂与深度净化塘概况

南京市高淳区东坝污水处理厂(31。17'28.0" N ,119。02'29.3" E)，主要污水来源于东坝镇及附近的生活污水，采用A20工艺处理污水，日接纳污水能力为2 000 t，实验期间日均处理生活污水1 024 t o未构建尾水深度净化生态工程前，生活污水经污水厂处理后直接排入连通太湖的青河。

如图1所示，深度净化塘采用三级串联方式组成。深度净化塘各级长度均为105 m，深1.2 m，其中第一级深度净化塘宽为25 m，第二、三级深度净化塘为27.5 m，总有效容积为7 500 m3，之间采用土夯方式隔开，深度净化塘底部和岸堤均铺设防水布防止底部渗漏至地下水。进水口和出水口均设置流量计监测污水净化量。出水口设置溢流堰保持深度净化塘水深为1 m。污水厂尾水全部进入深度净化塘，其水力负荷为((0.13 ± 0.03) m3·m-2·d-1，TN负荷为((1.21 ± 0.10) g·m-2·d-1, CODMn负荷为（0.57 ± 0.02) g·m-2·d-1, TP负荷为(0.05 ± 0.00)mg ·m-2·d-1。 2015年5月底凤眼莲种苗投放完毕，种苗投放量为0.6 kg·m-2。在进水口、一级、二级及三级净化塘出水口沿程设置4个监测点(图1)，将采气装置放置在监测点连续采气，并在附近设置水质监测点采集水样。〕

 

1.2 进水情况

该尾水深度净化生态工程进水为高淳县东坝污水处理厂尾水，尾水水质执行GB 18918-2002一级A标准，水质因季节和时节不同有所差别。工程运行期间，污水处理厂尾水ρ（TN）为(9.27±3.31)mg·L-1 ,ρ( TP)为(0.39±0.O5)mg·L-1 }P } NHa+-N)为(0.4910.07) mg·L-'，CODn,为(4.3810.65)mg·L-'，水体p( DO)为(5.4012.21)mg·L-' , pH值为7.3610.28 。

1.3采样及分析方法

采用江苏省农业科学院自主研发的气体收集装置(图2)采集气体，综合考虑凤眼莲的生长特征、温度和产气量变化等因素，在8-9月，一次采气过程持续7d，连续采气，采集3次;10-11月，一次采气过程约持续15 d，连续采气，采集2次。为减少误差，统一在上午8 ; 00-11 ; 00采集气体，气体的采集和测定方法参考文献[21}。每个采样点设置3套采气装置。当集气罩内气体积聚形成气泡时，根据排水集气法原理自动将气体吸入集气瓶，通过集气瓶的质量变化来计算产气量。采用气相色谱仪测定各气体组分浓度，采用峰面积外标法定量各气体浓度，各组分气体释放通量的计算方法为

En=Cn}   X Pn}, X E，(1)

E=(oielTj X 2}3.} s/(2}3.} s+t)，(2)

V=(W，一巩)/D。(3)式(1)一(3)中，乓a为气体释放通量，即单位面积水体单位时间释放气体的量，g·m_zm·h-'-乓a为气体组分浓度，%;pn}为标准状态下被测气体密度，g·L-' ; E为标准温度标准压力下水体释放气体的速率，mL·m_zm·h-' ; V为收集的气体体积，L;S为集气罩覆盖水体的面积，mz ; T为收集气体所用时间，h;，为收集气体过程中的平均温度，℃;W，为试验开始前装满水的集气瓶质量，g } }z为收集气体结束后集气瓶质量，g;D为室温(O}t}50℃)下水的密度，g·mL-'。

采用德国SEAL AA3连续流动分析仪测定进水及各级出水总氮(TN),铰态氮(NHQ'-N) ,硝态氮}N03--N}和总磷ATP)浓度，采用酸性高锰酸盐滴定法测定高锰酸盐指数(CODM )，采用多功能水质测定仪(YSI Pro Plus, USA)现场测定水温(c) , DO浓度和pH值。每隔15 d采集凤眼莲植株，采用重量法现场测定生物量。〕

 

1.4数据分析

采用Excel 2007和Sigmaplot 12.5软件进行数据整理和相关性分析，用Origin 8.5软件作图。统计检验显著性水平为a = 0.OS〕2结果与分析2.1试验期间水体主要理化指标变化

2015年6-11月，深度净化塘凤眼莲单位面积生物量和总生物量分别由(0.6010.09) kg " m-Z和(4.5010.64)  t增至(22.73 1 2.82 )  kg " m-Z和(170.50121.17 ) t。由表1可知，水体温度变化范围为13 } 27 0C , 8月水温最高。DO浓度变化维持在3.0 7.0 mg " L-‘之间，属好氧状态，10-11月进水DO浓度大幅增高，各级出水DO浓度也呈递增趋势。水体pH值基本维持在7.07.6左右，属于微生物硝化反硝化的最佳pH值范围，随月份推移变化的幅度高于沿水流方向上的变化幅度。由上述结果可知，凤眼莲三级净化生态工程水体主要理化指标季节变化较明显，沿程变化较小，基本维持在一个较稳定的生态系统中。〕

 

水体氮磷污染物指标如图3所示，水体主要污染物TN , NHQ'-N , N03--N及TP都得到有效降解。监测周期内，进水p(TN) ,p(NHQ'-N) ,p(N03 -N)及p(TP)平均值为9.27,0.49,7.63和0.39 mg·L-'，三级净化出水平均值为2.96,0.21,2.20和0.14 mg·L-'，其中TN浓度接近地表V类水标准，TP浓度优于地表V类水标准，三级净化去除率达68.07% ,71.14% , 57.28%和64.21 %，凤眼莲深度净化生态工程对污水厂尾水具有明显的氮磷去除及水质改善效果。监测周期内，进水CODn,均值为4.38 mg } L-'，三级净化出水均值为4.75 mg·L-'略高于进水，原因可能是污水厂尾水CODn,处于较低水平，深度净化塘对尾水有机物的进一步去除效率不高，且水生植物根系的分泌物会在一定程度上增加CODn,。三级净化出水CODn,低于111类水标准〕

 

2.2温室气体排放特征

2.2.1排放通量

2015年8-11月，对凤眼莲深度净化生态工程中温室气体(COZ,CH、和NZO)排放进行监测，根据每月实际采样分析结果，计算凤眼莲深度净化尾水系统中COz,CH、和Nz0的月平均排放通量(表2) o

 

表2显示，凤眼莲深度净化塘COZ,CH、和NZO排放通量范围分别为。}0.136,0}0.263和0.6082.561 mg·m_Zm·h-'，平均排放通量为0.05 8 , 0.076和1.539 mg } m-Z } h-'。在整个试验周期内，凤眼莲深度净化塘累积排放1.273 kg C0z,1.685 kg CHQ及33.590 kg NzO。

2.2.2月份变化特征

如表2所示，随着月份变化，COZ , CH、排放通量呈现明显降低趋势，8月排放通量达最大值，排放通量分别为0.136和0.608 mg } m-Z } h-' ,10月和11月排放通量接近零，这可能与冬天水温降低及DO浓度、pH值升高有关。由表3可知，COZ和CHQ排放通量与水温的相关系数分别为O.s67(P<0.Os)和0.s24(P<0.Os)，呈显著正相关关系;COZ排放通量与 DO浓度、pH值的相关系数分别为-o.sss ( P<o.os ) , -o.606 ( P< o.os，呈显著负相关关系;CH、排放通量与DO浓度、pH值的相关系数分别为一0.3s4和一0.471，呈负相关关系，但相关性不显著。

NZO排放通量没有明显的季节变化趋势，排放通量从大到小依次为9,11,10和8月。9月排放通量达最大值，为2.s61 mg·m_zm·h-' } NZO是硝化过程中的副产物，反硝化过程的中间产物，是不完全硝化或不完全反硝化的产物。研究表明，NZO的生成及排放与水温、DO浓度、pH值、底物浓度及植物覆盖度等因素密切相关。该研究中Nz0排放通量与水温、DO浓度及pH值相关系数分别为-0.130,-0.217和一0.178，均未表现出相关性。

2.2.3沿程变化特征

三级净化生态工程温室气体排放通量沿程变化特征如图4所示。在沿程方向上，温室气体排放通量呈现出先升高后降低趋势，呈现明显的沿程变化特征，总体上进水端高于出水端。COZ排放通量在二级净化塘出水口达到最大值，排放通量为0.092 mg·m_Zm·h-' , C H、和Nz0在一级净化塘出水口达到最大值，排放通量分别为0.178和3.657mg " m_Z " h_'。由表1可知，沿程方向上水温没有明显变化，DO浓度维持在好氧状态，且pH值维持在在最佳范围，NZO产生量与碳氮浓度密切相关，排放量与水生植物覆盖度有关，TN和N03--N呈递减趋势。相关性分析结果(表3)表明，NZO排放通量与TN和N03--N相关系数分别为0.477和0.428 ,呈正相关关系。

3讨论

3.1凤眼莲三级净化生态工程温室气体排放通量

与相关研究相比，该研究中COZ和CH、排放通量较小，NZO排放通量较大。沙晨燕等[z3}运用静态箱一气相色谱法对Olentangy河湿地4种不同类型河滨湿地的CH、和COZ排放通量进行研究，发现不同类型河滨湿地CH、和COZ排放通量从大到小依次为自然湿地(( 0.33 } 85.7 mg } m-Z } h-' )、人工湿地( 0.02 20.5 mg·m_zm·h-')和半人工湿地(-0.040.09 mg } m-Z } h-' ) , COZ排放通量由大到小依次为自然湿地(13.1 } 53.5 mg } m-Z } h-' )、半人工湿地(一0.7一132.9 mg·m_zm·h一‘)和人工湿地(一13.3-51.6 mg·m_zm·h-' )。黄国宏等应用封闭箱法对辽河三角洲芦苇湿地CH、释放通量的研究结果表明，在5-11月，其释放通量为一968 } 2 734 },g·m_2m·h-' }  WU等[251利用人工湿地系统处理污水的研究表明，潜流和表面流人工湿地系统N20平均通量为296.5和28.2 },g·m_Zm·h-'，远低于笔者研究结果。根据KHALIL等对全球N20产生源的估计，污水处理过程N20年释放量为0.3x10'2一3.Ox10'2 kg，占全球N20总释放量的2.5%一25 % }  KA-MPSCHREUR等综合分析相关文献得到:在实验室规模的生物脱氮过程中可能有。一90%的氮会转化为N20;在大规模城镇污水厂的污水生物脱氮过程中可能有。一14.6%的氮转化为N20}

3.2   COZ和CHq排放通量影响因素

尾水深度净化生态工程系统内，C02和CH、主要通过植物传输由水体进入大气，植物传输受水生植物种类、覆盖度及植物传输机制的影响。水温不仅可以通过影响气体分子的扩散速度及其在水体中的溶解度来直接影响气体交换通量，还可以通过影响微生物活性间接影响温室气体产生的地球化学过程[2A1。监测周期内，C02和CH、释放通量与水温呈显著正相关关系，这与以往的研究结果[zy-3z}相一致。pH值直接影响水体碳酸盐体系(C02 , C032和HC03-)的动态平衡及分布，控制水体C02浓度,，水一气界面C02交换通量与pH值通常表现为负相关关系。笔者研究结果表明:COZ释放通量与pH值呈显著负相关关系，CH、释放通量与pH值呈负相关关系，与以往研究结果相同。但COZ和CH、排放通量与凤眼莲生物量呈显著负相关关系，与以往研究结果不一致。这可能是因为水温是控制COZ和CH、排放的关键因素，11月凤眼莲生物量增加，但生长缓慢，水温下降幅度很大。

TREMBLAY等[351的研究显示:DO浓度与水库中COZ,CH、释放通量呈显著负相关关系。沉积物中产生的甲烷不完全进入气泡中，一部分通过扩散上升到水面。上升过程中，由于DO浓度逐渐升高，产生的大部分甲烷被有氧一缺氧临界面的甲烷氧化菌消耗。笔者研究发现，COZ释放通量与DO浓度呈显著负相关关系，CH、释放通量与DO浓度呈负相关关系。对碳循环而言，有机物在有氧状态下产生COZ和CHQ，在缺氧状态下主要产生CHQ，因此，COZ和CH、排放通量与水体有机物浓度有关。笔者研究中COZ,CH、与CODn,无相关性，可能是因为进水有机物浓度过低，基本不降解，因此由有机物降解产生的COZ和CH、量很少。

3.3  NZO排放通量影响因素

水温直接影响微生物活性及酶活性，笔者研究结果表明，NZO释放通量与水温没有相关性，这与以往研究结果不符，但目前对于水生植物修复技术及人工湿地处理系统中水温与NZO释放的相关关系没有明确结论。可能是由于水生植物的存在造成了复杂的硝化一反硝化微生物环境，不是简单的水温影响微生物活性进而影响NZO产生的过程。有研究表明在植物生长季，由于植物组织向根系传输了更多氧气，改变了根际溶氧微环境，从而促进人工湿地系统释放出较多。但也有研究表明人工湿地系统的最高释放量发生在植物枯萎衰败的秋季。笔者研究结果显示:11月，凤眼莲开始腐败脱落，NZO释放通量开始增加，此与上述研究结果相符。植物可通过吸收作用除氮，植物生物量越多，吸收的氮也越多，NZO的排放就越少该研究结果显示NZO排放通量与凤眼莲生物量呈正相关(P>0.OS)，与其他文献结果不一致。

pH值通过影响微生物的活性间接影响NZO释放通量，微生物活性一般在中性或弱碱性环境下最高，pH值越低，NZO释放通量越大，两者之间呈负相关关系[ao。笔者研究中，NZO释放通量与pH值没有相关关系，可能是pH值变化范围较小，基本维持在最佳的反应条件，pH值不是控制CH、和NZO产生的关键因素，而是其他因素造成Nz0释放通量的变化。NZO是硝化过程中的副产物，反硝化过程的中间产物。硝化过程中DO浓度过低是造成NZO产生的最主要原因;反硝化过程中DO浓度过高可导致NZO还原酶活性降低或失活进而造成NZO积累。

4 结论

(1)通过凤眼莲生态工程深度净化污水厂尾水，出水水质得到较大改善。出水p STN)和P }Tp}分别为(2.9611.77)和(0.1410.08) mg·L-'，远低于GB 3838-2002一级A标准。

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关键词 甲烷 水稻田 微生物燃料电池

中图分类号：X703 文献标识码：A

1引言

为了减缓全球变暖的趋势，温室气体的减排已经引起国际社会的广泛关注。

大气中的甲烷含量已经从工业革命前1750年的0.75 mol・mol-1上升到2005年的1.77 mol・mol-1，升高了约2.5倍，尽管甲烷绝对量显著小于主要的温室气体二氧化碳，但是单位质量的甲烷全球增温趋势是二氧化碳的25倍（IPCC，2007）。研究表明二氧化碳和甲烷的浓度上升对温室效应的总贡献率达到70%左右，二者是温室效应的主要贡献者，并且在大气中的浓度每年以0.5%和0.8%的速度增加。

稻田是甲烷的主要排放源之一，拒估计全球所有的人为活动导致甲烷排放的总量中，从水稻田排放的甲烷约占15%-20%。通过数据的挖掘发现不同类型的湿地甲烷的排放有着显著差异，而甲烷的排放通量均值最大的是稻田，所以如何降低水稻田中甲烷的排放量就成了国内外研究的重点。

微生物燃料电池（MFCs）是一种用产电微生物将有机物的化学能直接转化成电能的装置，有机底物在厌氧条件下被产电微生物分解，释放出电子，电子直接被阳极捕获或者经过电子中介体、纳米导线等物质间接到达阳极，并经由外电路传递到阳极与电子受体（一般是O2）结合，从而形成电流。

2水稻田实施MFCs技术的研究发展

水稻田是实施MFCs技术的重要生境，根据已有实验数据表明，在水稻田里引水MFCs技术可以控制温室气体的排放，因为在水稻田以及湿地中引入MFCs技术后，产电微生物就会与产甲烷微生物形成一种竞争关系，在大多数情况下，产电微生物比产甲烷微生物具有更强的竞争基质的能力，从而可以抑制甲烷的排放，全世界水稻田栽种面积约为15？09hm2，潜在的年产能能力可以达1.8？019J。实验结果表明MFCs技术的应用不会对原有的水稻田的生态环境造成影响，也几乎不会对水稻田的产粮功能有任何不利的影响。因此，如果水稻田能够用于产电，这样既能抑制温室气体的排放也可以获得额外的附加效益。

水稻田土壤中含有丰富的产电微生物可以采用运行MFCs装置，在2007年Kaku等人就在水稻田中埋入了石墨毡电极，证明可以持续产电，得到的最大功率密度为6mW・m-2 。近几年的研究中Rosa等人将阳极埋设在种植水稻的淹水稻田土壤中，阳极浸没在淹水层，并且采用导线连接阴历和阳极，从而构建MFCs，以土壤有机质和根系分泌物为电子供体，以水中的溶解氧为电子受体进行产电，并设置对照组。结果显示，运行MFCs以后，稻田土壤中的甲烷排放量比对照组减少了50%。Rismani―Yazdi等将纤维素作为碳源底物置于MFCs中进行产电，发现随着MFC产电电流的增加，甲烷累计排放量降低。运行MFC的优势在于不使用化学药剂也不消耗能源，相反还能产生少量的电能，是一项值得深入探索的绿色可持续的减排技术。

邓欢等人将添加质量分数为0.5%的稻秆的土壤装入MFCs反应器中，淹水并种植水稻后运行MFCs，发现能够显著的减少甲烷的排放。土壤中添加稻秆是出于环保理念，因为我国每年产生的农作物秸秆高达5.7亿吨，秸秆还田能够有效提高土壤有机质，改善土壤团聚体，并且取代秸秆燃烧，避免环境污染，所以秸秆还田也得到大力提倡。添加稻秆使土壤含有更多的有机质，而且MFCs闭路运行，这都有利于产电菌生长和产电能力的提升。在MFCs运行的过程中，产电菌在阳极表面逐渐富集和训化，产电电流逐步提高。经过一段时间后达到峰值，之后产电电流有所降低。主要原因包括可利用有机物碳浓度降低，以及MFCs阳极表面的产电菌在产电过程中厌氧分解有机质产生氢离子，导致土壤中PH值降低，从而抑制了产电菌的活性，以往的研究表明，PH值降低也会抑制产甲烷菌活性。产电菌通过分解有机底物进行产电，从而会与产甲烷菌争夺土壤中有机质，产电菌对有机底物乙酸的亲和系数远低于产甲烷菌，在研究中添加有机底物同步促进了产甲烷菌和产电菌的活性，造成产电菌和产甲烷菌的活性时间重合，从而活跃的产电菌能够有效的抑制甲烷的产生，对于不添加有机底物运行MFCs的装置没有显著减小甲烷排放，可能是由于缺乏有机底物，产电菌活性较低，产电较为微弱，因此和产甲烷菌争夺有机底物的能力稍显不足。而且有机底物较少造成甲烷排放和产电的峰值推迟出现，MFCs运行可能错过了抑制甲烷排放的最佳时期。另外不添加外来有机底物的土壤PH值下降幅度较小，所以土壤抑制产甲烷的效果较差。

3总结

目前还有好多工作需要进一步开展，现在采用MFCs进行温室气体减排的研究较少，尚需要更多的研究证明减排的效果，探索进一步提高减排效果和降低MFCs构建和运行成本的方法。例如需要从源头上找到甲烷排放的影响机理，探索减少甲烷排放的方法；根据已经有的稻田或湿地中建立甲烷排放的预算模型，预测未来水稻田和湿地温室气体的排放通量，为准确评估全球变暖变化趋势提供基础数据；同时还要加强有关影响MFCs性能因素的研究，比如电极材料的优化，燃料电池的结构，传递体以及其他的环境因素对产电效率以及产电量的影响，争取将产电的效能提高到最大化。

参考文献

[1] 杨斌娟，钱海燕，黄国勤，等.秸秆还田及其研究进展[J].农学学报，2012（2）.

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1.1大气问题

1.1.1温室气体的排放及全球变暖

温室气体是指CO2、CH4、水蒸汽等对长波辐射有强烈作用的气体，其中CO2的作用最大，它能使大气浓度增大，引起全球变暖，其含量占温室气体的50%以上，主要由化石燃料（煤、石油和天然气）的燃烧产生，自工业革命以后，CO2含量迅速增长，此外，人类活动破坏了大量植被树木，也是使CO2含量上升的一个重要原因。其它温室气体含量也呈现逐年升高趋势，大气中CH4和NOx的含量与工业革命前相比已大幅升高。

1.1.2臭氧层破坏

O3是3个氧原子的分子，其电价键比O2的共价键弱得多，所以O3的化学性质更具活性。地面水平的O3会使活体生物的细胞损伤，所以是一种有毒气体，对生物体的健康构成威胁。但是位于大气顶部的O3却是生物圈的保护层，O3层能吸收太阳光中的紫外线而使大部分紫外线不能辐射到地球表面。紫外辐射能中断DNA复制，使生物繁殖失败，又会使DNA在复制过程中发生突变，从而导致癌变。对植物而言，紫外线能使光合作用系统受到严重破坏，使初级生产力大幅下降，所以臭氧层使生物发展成为可能，是陆生生物存在的前提。近年来对臭氧层的观测结果显示，臭氧层厚度已严重变薄并且缺损，臭氧层的破坏，究其原因是人类活动的结果，研究表明，氯氟烃能上升到平流层降解O3，据计算结果显示1个氯原子能降解100000个臭氧分子，Cl-在其反应中起类似催化剂的作用。

1.1.3烟尘及光化学烟雾污染

烟尘由固体颗粒物和液滴组成，粒径为0.01μm～1μm。钢铁、有色金属冶炼、火力发电、水泥和石油化工生产、车辆尾气排放、垃圾燃烧、采暖锅炉和家庭炉灶排放的烟气等，都是烟尘污染的主要来源，其中以燃料燃烧排出的烟尘量最多。据统计，大致每燃烧1t煤就有3kg～11kg烟尘飘到空气中。烟尘会影响人体健康状况，而且还可以和其它有害气体结合一起作用于生命有机体。光化学烟雾是以汽油做动力燃烧后出现的一种空气污染现象，降低空气可见度，具有特殊气味，对人的呼吸系统危害极大。

1.2水污染

水污染分为四种，即海洋污染、江河污染、湖泊污染和地下水污染。水污染的严重后果是水体富营养化，由于无机营养物过剩导致藻类大量繁殖，大量藻类致使水中光线不足，对其它水生生物造成严重影响。藻类及其它浮游生物死亡后被需氧微生物分解，不断消耗水中的溶解氧或被厌氧微生物分解，致使水中溶氧量严重不足，不断产生H2S等气体，从两个方面使水质恶化，有些鱼类和浮游动物甚至死亡，生物多样性降低，水域生态系统遭受严重破坏。藻类及其它浮游生物残体在腐烂过程中，又把大量的氮、磷等营养物质释放入水中，供新的一代藻类等生物利用。因此，富营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正常状态。而某些重金属和有毒化学物质在水中生物体内积累，经过食物和生物放大作用使营养级越高的生物受毒害越重。此外，水温的变化对生物影响也是巨大的，生物对温度的适应具有“三基点”，即最低温度、最适温度和最高温度。低于最低温度或高于最高温度生物不发育，只有在最适温度范围内生物才能正常发育。然而许多工业过程坐落在河流上，可以除去余热，热能通过各种途径影响水中某些动物的性比，如两栖类等，海洋污染主要是陆源性污染物排入，海上活动和直接向海洋倾倒废物，据不完全统计，全球每年向海洋倾倒废物质包括工业废料及生活废物在内多达200×108t，其中很多都是有害物质。江河污染主要是由江河上游污染企业、造纸场等污水排放，致使河流严重污染。江河之水流经之地也受到污染，可形成几十千米的污染带。湖泊水是不流动的，所以湖泊污染主要表现在水体营养化，如不及时治理，将导致大量生物死亡，生物遗体逐年堆积湖底，使湖泊淤积变浅，进行逆行演替甚至消失。地下水污染是由工业废水、生活污水及农业灌溉等通过地面渗透到地下造成地下水污染，地下水污染可能使许多病菌和微生物存在于地下水中，人类饮用污染的地下水会导致产生各种疾病。

2防治措施

a)温室气体主要是由化石燃料燃烧产生，控制温室气体排放可以通过以下途径降低温室气体排放。(a)改进能源结构，大力开发非化石能源，如水能、核能、太阳能等；(b)提高能源效率，主要是通过各种节能措施提高能效；(c)提倡植树种草，增加生态系统对CO2的吸收能力，亦能明显改善环境条件；b)O3的破坏主要是氯氟烃作为制冷剂、烟雾剂、杀虫剂被广泛应用。为了更好地保护臭氧层，应制止氯氟烃类物质生产和消耗，靠其它替代品作为制冷剂，目前国际上已经采取了一系列措施防止O3破坏，并制定相关计划和规定，已逐步实施中；c)烟尘及光化学烟雾污染严重危胁人类健康，对人的呼吸系统造成巨大伤害，其来源主要是化石燃料燃烧、城市取暖和汽车尾气排放等，故应采取节能减排、加大对城市环境管理和绿化等措施；d)水污染防治应慎重处理，如果一旦处理不当将导致更严重的污染，防止水污染要解决的是减少污染排放，工业和生活废物应经合理处理后，才能排放。

3结语

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关键词：温室效应 环境生物 森林碳汇

我们面临着全球变暖，北美的依努伊特人已看到这种趋势:冰在消失，北极熊在挨饿，倔强的鲸也在移栖。

全球性融化，正在消失的陆地，是一种自然现象吗?

大多数科学家相信，温室效应是造成近期地球变暖的原因。

一种天然的温室效应对地球上的生命是重要的。200多年前的物理学家们就已知道，大气中的某些气体从地球表面聚集辐射热，防止它逸回空间。维持地球的均等温度的主要“温室气体”是水蒸气和二氧化碳。如果没有他们的温暖毯子，地球的表面就会冻结。

温室效应是怎样起作用的?

来自太阳的温度将地球表面加热，地球反过来使能量向外辐射。某些向外辐射的热逸入空间。但某些热被称为温室气体的气体带入大气，温室气体吸收的辐射降低层将大气加热。

全球变化条件下的林业对策：

1 天然林保护与管理

依据气候变化将引起植物区系和森林物种的迁移变化，以及在影响气候变化过程中可能出现大量物种灭绝的预测结果，我们采取的适应管理对策，应是立足有效地保护现有森林资源、遗传资源、以及各种动植物种的栖息地和生境条件，保存稀有的和濒临灭绝的树种，拯救那些当前或今后可能具有经济价值和适应性的基因和基因综合体，防止他们丧失，为森林物种适应未来的气候变化和复杂多变的新生境提供较大的选择机会。

1.1 保护现有的天然林资源分布范围和生态适应性，需要对这些植物种进行基因测定，了解其遗传资源的主要结构，并进行遗传分类、筛选出能适应气候变化条件和生态适应性强的遗传基因型，进行合理的保护和培育，扩大种群数量，同时进行跨气候区的引种试验，这里提出的引种并非常规的引种试验，它是将其种引入自然环境中，即让其在天然植被生长的环境中生长，将引入种加入到当地植被的自然演替进程之中参与竞争。

1.2 切实做好天然林分类经营和分区管理。对生态公益林要管严，坚决杜绝商业性采伐和人为破坏，使森林资源得以休养生息和恢复发展；对宜林地和林中空地，按照公益林的建设标准，采取有效措施，宜封则封，宜造则造，尽快恢复森林植被；对生态功能低下的疏林地，进行合理补植和严格封育，改善林分结构，逐步提高生态功能。

――充分利用自然力恢复发展天然林资源。充分利用自然的力量来恢复森林，同时辅助以必要的人工措施，封育结合。

――寻找新的经济增长点。要转变观念，依靠自身发展，拓宽就业渠道，发挥林区的区位优势和比较优势，通过调整产业结构，发展种植、养殖，从加工、旅游等非林非木产业上分流富余人员；要与地区经济发展相结合，大力发展社会服务业，充分吸纳劳动力就业；要鼓励职工自强自立，发展家庭经济和私营经济自谋职业；要积极引导劳动力的合理流动，减少林区内就业压力。

――建立多样化的产业体系。目前天保工程区产业发展的最大问题是结构失衡，第一产业比重高达73％，而发展后劲不足，第二产业比重22％，且过于分散，竞争力不强，第三产业比重只有5％，尚未形成规模。因此，加快产业结构调整，继续巩固第一产业，发挥森林培育业的基础地位，大力提升第二产业，培育支柱产业，加快发展第三产业，充分发挥第三产业在林区经济中的基础性作用，保证一、二、三产业协调发展。

――积极培育后备森林资源。有目的地培育珍贵天然用材林和其他用途的森林资源；建立人工速生丰产优质用材林基地；不断提高现有天然林生产能力。启动用材林中、幼林抚育工程，加大森林经营基础设施建设投入。

2 人工造林对策

基于温室气体在大气中的迅速增长，气候已经变化并有可能发生剧烈变化的推论，在今后的人造林活动中，应根据未来气候的变化趋势，对造林级数、规划和科学研究做出了相应的调整。

2.1 适应气候变化的间伐和轮伐策略。

2.2 适应气候变化的经营赋予原则。

2.3 适应提前间伐，增大间伐强度。

2.4 适应发展超短轮伐期工业人工林。

2.5 森林病虫害防治的适应对策。

2.6 发展薪炭林减缓气候变化。

2.7 森林发货对策。

绿色植物通过光合作用可以吸收和固定大气中的二氧化碳，从而减少大气温室气体浓度，减缓气候变化。农作物每年吸收大量的二氧化碳，但其固定的碳在收货后，大部分又以各种方式返回到大气。相对说来，森林较长时间地储存二氧化碳而不释放，而且森林土壤中也可以储存大量生物量。因此，生物碳汇的讨论多集中于森林。

3 森林碳库的容量

林业在稳定大气温室气体浓度方面的作用，主要表现在以下几个方面：

保护：即对现有森林中的碳储量加以保护，包括防治毁林和森林火灾、森林病虫害，使得现有森林所含碳不至于释放到大气；

固碳：既增加碳库容积，从而将大气中的碳吸收储存。根据IPCC的评估，1995至2050年间，全球大约有3.44亿h土地可用于造林活动。

能源替代：森林生物量作为能源资源，不仅可以直接燃烧供能，如农村用的薪柴，还可以通过热电转化来发电。

原材料替代：钢铁、水泥、铝材、塑料等重要原材料，属于能耗密集型产品；均可在一定程度上为木材所替代，从而大量减少温室气体的排放。

4 拓展森林碳汇的挑战

森林的碳汇功能及其协同效益，为林业的长足发展提供了良好的机遇，但要将这种机遇转化成现实，仍需要很多挑战。

首先是可利用资源总量的约束。地表土地资源是有限的，城市扩张、工业发展、道路建设、粮食生产等都需要土地。毁林在很大程度上是由于人口增长对居住和工农业生产用地需求增加的结果。发达国家经济发展水平相对较高，基础设施与道路体系已较为完善，人口水平相对稳定，因而不仅没有毁林现象，而森林覆盖率还略有增加。发展中国家则正好相反。这也是为什么毁林多发生在发展中国家的主要原因。不仅土地面积，而且水资源也形成一个重要制约因子。尤其是在干旱半干旱地区，工农业生产业与林业的竞争更加明显。

中国的新疆塔里木河流域的大规模农业灌溉和工业生产取水，使得塔里木河中下游断流，成片的胡杨林干枯死亡。

第二，森林碳汇作为一种减少森林谈话的手段，必然要与其他手段在自然资源的利用和经济上存在竞争。森林生物量属于碳排放中性的可再生能源，而水电、地热、风能、潮汐能、太阳能等则属于无碳能源。由于森林及其他生物质能的碳汇功能的实现具有土地空间利用上的排他性，只有其单位面积的减排量高于其他选择、单位碳的减排的成本低于其他选择时，森林碳汇才具有竞争力。而且，能源作物种植（如油料和甘蔗作物作为发动机原料的生产原料）如果不与粮食种植竞争的话，必要与森林碳汇的拓展经营形成竞争。

参考文献:

[1]熊治廷【环境生物学】.

[2]潘家华【减缓气候变化的经济分析】.

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关键词 全球气候变化；温室效应；公地悲剧；冥王星现象

中图分类号 X24 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2008)03-0058-06

在科学家不断对全球气候变化进行评估和研究中，人们越来越感到该问题的严峻。全球气候 变化已经成为国际关注的重要环境问题，其影响也深入到了政治、经济、文化等人类社会的 各个领域。诸多研究证明，近几十年来气温升高主要是人为温室气体排放造成的。为此，国 际社会早在20世纪80至90年代就开始了在控制人为温室气体排放方面的努力，并希望通过 国际 协议的方式来约束各国的排放行为。然而，从目前各国在减排方面的成果来看，都不能令人 满意。唯一一部旨在减缓全球气候变化的国际协议――《京都议定书》，是经过了上千 位 科学家、上百个国家共同研究制定出来的，被认为具有灵活和先进的减排机制，但却一直没 有达到预期的效果，即便是对减排表态最积极的欧盟，其中的许多会员国在履行议定书的义 务时也表现出了力不从心。本文认为，造成这种低效的原因不仅仅是科 技研究水平和政策手段上的局限所至，更为关键的是现有对全球气候变化的认知出现了问题 。认知的过程是人们正确认识事物并选择相应解决方案的根本前提，一旦在认知上出现了误 差，必然会导致解决方案的低效性甚至无效。因此，要寻求更适合缓解全球气候变化的方案 ，就必须对全球气候变化有正确的认识。

1 全球气候变化问题中的“冥王星现象”

“全球气候变化是‘公地悲剧’” 这一说法无论是在学术界的论著中、各国政府的报告中 还是新闻媒体的报道中，早已成为探讨全球气候变化问题的基本前提。人们普遍认为全球气 候变化是典型的“公地悲剧”［1～3］，并且在解决该问题的过程中容易出现 “ 免费搭 车”现象［4］。在这样的认识基础上形成了诸多致力于缓解全球气候变化的政策和 机制， 其中就包括第一份国际范围签署的《京都议定书》。许多学者及环境组织在探讨缓解气候变 化的机制时指出：只有当全球所有国家参与到国际合作中来，才能避免“免费搭车”现象和 环境的恶化，否则悲剧的后果必将由所有国家共同承担［5～7］。许多国家的政府 报告也肯定了这一说法。例如从较早的美国政府的官方报告［8］到最近的英国政府 所做的 全球气候变化经济分析报告［9］都将全球气候变化看作是“公地悲剧”。而相关的 新闻媒 体报道也与学者和政府的言论形成了巨大默契，在大多数与全球气候变化问题相关的新闻报 道中，很难找到对此持否定或怀疑态度的。

但就笔者接触到的文献来看，“全球气候变化是‘公地悲剧’”这一“事实”自从哈丁提出 空气污染等环境问题属于“公地悲剧”后几乎是直接被沿用下来，很少有人进一步论证它的 合理性，致使这种认识一直延续到今日。哈丁原文是：“……公地悲剧又表现为污染问题。 ……生活污水，或化学的、放射性的和高温的废水被排入水体；有毒有害的和危险的烟气被 排 入空气；……”［10］，并没有直接指出全球气候变化是“公地悲剧”，但随着全球 气候变 化问题的提升，人们将其作为一种国际环境问题并纳入到了一般环境污染问题之中，自然成 了“公地悲剧”的表现形式之一。而这种现象可称之为“冥王星现象”。

有关人们对冥王星的认知问题，美国天文学家汤博在1930年发现了冥王星并错误地估计 了其质量，认为它是比地球还大的大行星。他的结论被国际天文学界普遍接受，冥王星成为 太阳系九大行星之一。而且这一认识也被当作科学事实编入了各国的百科全书、教科书、字 典词典等各种出版物中，在全世界得以普及。虽然也有过质疑和反对的声音，但一直没有得 到应有的重视。在2006年的国际天文学联合会大会上才最终将冥王星剔除出太阳系大行星之 列。自此，太阳系九大行星的说法经历了近一个世纪后不复存在。所谓“冥王星现象” 就 是指起初没有得到充分论证的说法通过宣传报道，久而久之被广泛接受为事实，甚至是公理 的现象。

“冥王星现象”的结果必然是扭曲了人们对事物本质的认识，而在此基础上建立起来的任何 试图解决问题的方案也必然是低效甚至是失效的。全球气候变化被公认为是“公地悲剧”正 是一种“冥王星现象”。在几十年的研究中，人们一直秉承着最初哈丁对环境污染问题的看 法来认识全球气候变化，并且在缺乏系统论证的情况下将该观点在全球范围内普及。期间虽 然也有学者对此提出质疑或否定的看法［11～13］，但这样的观点相对而言极为 少见， 且本身由于缺乏系统性论证而难具说服力，被一个庞大的集体无意识的认知浪潮所淹没。在 这种集体无意识的推动下，全球气候变化作为“公地悲剧”已经成为一个寻找解决全球气候 变化问题的默认的前提假定。

对全球气候变化的认识中存在的“冥王星现象”从对当前认识和解决全球气候变化问题的逻 辑中也得到了进一步印证。表1用路径的方式将“公地的悲剧”与当前普遍接受的全球气候 变化问题在认识上进行了对比。该比较主要包括对问题性质的预先假定、问题影响的预期和 解决方案三大方面。

哈丁以一个对所有人都开放的牧场为例指出了作为公用品的牧场最终会由于过度放牧而 导致 崩溃这一悲剧的必然性。因为一般情况下人们在权衡个人利益和公众利益的时候往往以前者 最大化作为一种理性的追求。“每个人都被锁进一个强迫他无限制的增加自己畜群量的系统 ――在一个有限的世界里”［10］，直到牧场最终的毁灭。也就是说，公地的自由使 用是导致 悲剧的根本原因。要想解决这一问题，必须让所有人参与进来。哈丁提出要么通过产权私有 化的方式使公众利益和个人利益更为紧密地结合起来，进而确保公地悲剧不会发生；要么建 立管理机制，由权力机构限制人们的行为。他认为这是两种最为有效的解决方案。

由表1可知，全球气候变化问题的影响也被普遍认为是负面的，将会给全人类带来巨大的灾 难，因此当前主要通过签订国际协议的方式，呼吁所有国家参与到国际协议的履行中来以求 解决这问题，《京都议定书》就是在这一认识中形成的。通过比对可见，目前在逻辑结构上 ，全球气候变化与“公地的悲剧”在认识上具有一致性。

然而“全球气候变化是‘公地悲剧’”这个没有经过系统论证就被认可的观点尚待考证。只 有展开对全球气候变化问题的重新认识才能从本质上寻找到解决的途径。

2 全球气候变化与“公地悲剧”之比较分析

如何将全球气候变化区别于“公地悲剧”对于深入探求前者的本质至关重要。表2是在 表1的结构上发展起来的两者在三方面特征的比较。

2.1 基本假定的差异

基本假定决定了人们到底要研究的是一个什么问题。在这方面，“公地悲剧”和全球气候变 化表现出了完全不同的特征。

首先，“公地悲剧”属于风险性问题，而全球气候变化属于不确定性问题。从定义上看，风 险性问题是可以列举出某种决策可能带来的所有结果以及计算出这些结果出现概率的。牧地 的承载力是有限且可以预测的，牧民在做决策时(是否应该在牧地上再增加一头牲畜)对 公地自由使用权所带来的结果和出现概率都有清晰统一的认识：只要公地继续自由使用下去 ，必然带来悲剧。但是出于自利的选择，他们仍然超载放牧，令自己的行为所造成的风险平 摊给所有的牧民。而不确定性问题是无法计算出各种结果出现概率的［14］，甚至无 法掌握 一个决策可能带来的所有后果。这主要是因为不确定性问题不具有对问题的完整认识。全球 气候变化就是难以预测未来影响及各种影响出现概率的不确定性问题。虽然人们相信在一个 封闭的循环系统中的气候子系统的承载力是有限的，但这个承载力的极限会在什么时候出现 ，当前全球气候状况离这个极限还有多远仍然是不确定的。并且在这个过程中，人们对气候 变化还具有着非常强的适应能力，正如进化论中所述的人类的存在在于他对自然的最大的适 应性。在以往的研究中，人们经常会把风险性和不确定性问题混为一谈。其实，风险性问题 主要由问题的本质所造成，不确定性问题则是对问题本质的认识不够完善所造成，引发两种 问题的原因不同，两种问题所带来的影响不同，解决问题的方案也就不同。

其次，哈丁提出“公地悲剧”时考虑造成悲剧的因素是非常单一的，他排除了战争、灾难、 疾病等各种因素在外，假定社会稳定，造成悲剧的因素只有畜牧量对资源的宿求。在人口问 题中则体现为人口的增长对资源的宿求。但是影响全球气候变化的因素不只是人为温室气体 的排放，而是更多更为复杂的因素共同作用的结果。例如人们对气候系统有限的认识水平上 所发现的全球暗化（Global Dimming）、阳光的日益猛烈等现象以及地球气候变化的自然规 律共同影响全球气候系统的变化。其中，全球暗化是指20世纪50年代以来产生的一种现象， 即 被地球表面吸收的太阳光照量在逐渐减少。目前的研究认为，全球变暗主要是人为原因造成 的，主要元凶是人类工业生产、地面运输等活动中排放的各种悬浮微粒以及飞机高空飞行留 下的凝结尾流。诸多专家学者发现，自1990年以来，尤其是在欧洲随着空气污染的治理降低 了悬浮颗粒的含量，暗化的趋势有所好转。然而暗化的趋缓却造成了温度的上升，温室效应 的影响更为显著［15～16］。由于暗化与暖化的双重矛盾，人们担心侧重解决全球暗 化问 题将加速全球变暖，若侧重解决全球变暖问题则有可能加重暗化的影响。因此如何处理解决 两者的关系尤为重要。总起来说，近几十年来全球平均温度的升高应该是各种因素共同作用 的结果，且主导因素未明确，各因 素也无法进行影响大小的先后排序。总之，这个过程是 复杂的，也是人们当前有限的知识范围内所无法看透彻的，在未来，气候将如何变化也将取 决于这些因素组合而成的结果。

另外，“公地悲剧”另一个重要假定是所面临的局面没有技术解决方案。技术解决方案(Tec hnical Solution)一般是指通过自然科学的途径，即科学技术的手段提出的方案。也就是说 ，面临“公地悲剧”问题，也许解决的科学技术已经存在，但却不存在有效的技术解决敏感 。这个假定对于人口问题来说也许是合理的，因为无论出现任何技术，人们的理性选择是不 采用这些技术进行自我消亡。生育是人类自我延续的一种基本的生理和心理需求，虽然当前 已经有非常成熟的避孕技术，但这些技术无法阻挡人类的迅速繁衍和人口数量的激增。那么 对于全球气候变化来说，是否有技术解决的方案呢？答案仍不确定，可绝对不是否定的。虽 然技术与技术解决方案存在差异，但是技术解决方案必须依靠技术的发展。从当前的科技水 平来看，人们正在从提高能源利用率、推广可再生能源的使用和加强清洁技术的研发三方面 努力，并在减排方面取得了一定的成效，只是这些技术的发展尚没有转化为一种可行的技术 解决方案。所以人们主要采用政治、经济等社会科学的手段，希望通过国际合作的方式寻求 问题的解决。然而，全球气候变化的技术解决方案并非是不可能的，这主要取决于技术淘汰 过程中的转换成本(Switching Cost)的大小。作为经济人的理性选择，一旦转换成本合适， 人们就会选择更为清洁环保的技术和设备。因此，要减少温室气体的人为排放，绝不能否定 技术解决方案的可能性。

2.2 预期影响的差异

全球气候变化与“公地悲剧”不仅在探讨问题的前提假定上不同，在造成的影响上也有很大 区别。

这首先与它们所探讨的问题性质有关。哈丁认为在公地自由使用的社会里，风险是显著的， 然而每个人都在追求自己的利益最大化，争先恐后追求的结果最终是带给公地以及所有人的 崩溃，即悲剧是注定要产生的。然后对于全球气候变化这个不确定性问题来说，未来的局面 是否一定是所有人的悲剧仍存在很大争议。Perman 等指出不确定性问题存在两种类型，一 种是可能列举出某种决策带来的所有结果，但是无法确定各种结果出现的概率；一种是既无 法列举出某种决策带来的所有结果，也无法确定结果出现的概率，后者被称作绝对不确定性 问题(Radical Uncertainty)。由于人们对复杂的气候系统及其影响的认识极为有限，全球 气候变化问题仍处于绝对不确定性问题之列，这就决定了它的悲剧不定。直至现在，在全球 平均温度趋于上升的同时，许多区域的温度却在下降，不同区域的温度变化情况也有着非常 大的差异。

在公众利益和个人利益的关系上，全球气候变化与“公地悲剧”也存在很大差异。后者认为 公地的自由使用权短期会给个人带来收益，但从长期来看，对于个人利益和公众利益都会带 来难以挽回的损失。而全球气候变化，或者说温室气体的人为排放短期对个人有利，长期对 个人和部分公众也不一定有害。谈到这一点，探讨全球气候变化到底会带来什么影响就显得 尤为重要。

2.2.1 全球气候变化影响的三种论调

直至今天学术界对于全球气候变化是否会给人类造成巨大灾难仍存有争议，并且基本上可以 被划分为三大派别：全球气候变化有害论、有益论和不定论。以政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 为主的诸多科学机构和学者通过在全球范围内的气候研究和评估，虽不否认全球气候变化可 能带来的益处，但认为全球气候变化的综合效应是负面的，是关乎全球命运的。他们通常被 看作是全球气候变化的有害论者。对于全球气候变化到底会带来什么样的灾难不多赘言，因 为对它的研究占据了该领域研究的很大部分并且极为系统，同时也占据了国际道德高地，被 全世界所了解并广为接受。但是全球气候变化的诸多灾难性的影响都是通过情景模拟等方法 对未来的预测，其中的不确定性仍然很大。全球气候变化的有益论者也不否认人为温室气体 排放造成了全球变暖、海平面上升等现象，但一方面他们对主流观点所提出的各种影响的程 度表示质疑，另一方面他们对气候变化给人类造成的各种影响是否有害表示质疑，并且有不 少 学者和机构指出气候变化对地球是有益的。例如温度的上升有利于渔业的发展、某些物种的 繁衍、使得处于寒冷的无法开垦的土地得以耕种、北方的冬天得以缩短等［12，17］ 。不 确定论者则处于前两者之间，承认人为因素造成了全球CO2浓度的迅速提升，但是全球气 候变化的影响利弊还难以断言，气候变化的影响存在很大的不确定性，因此没有必要采取强 制 措施加以控制；同时，有的不确定论者认为人们所谓的全球气候变化的威胁很大一方面是因 为威胁了人们原有的生活方式，而人具有较强的适应性，既然全球气候变化的影响仍不确定 ，更多的应该考虑通过生活方式的改变等途径尝试着如何更好地适应气候变化。还有人认为 ，人为排放温室气体造成的全球气候变化并非是导致那些恶劣影响的本质问题［18］ ，例如 “国际政策网络”的报告指出世界范围内的贫困问题才是本源，应将更多的注意力转移到解 决贫困问题上［19］。

2.2.2 气候变化对不同利益群体的影响

不仅从总体上看全球气候变化的影响难以定论，对于不同的国家、地区和个人，全球气候变 化所带来的短期和长远利益也是不同的。从当前世界的利益格局来看，可以将各国基本上分 为6大利益群体。①欧洲大部分国家。这些欧洲国家的清洁技术是相对完善、先进的， 推动一个限定温室气体减排期限和目标的强有力的国际协议是符合他们短期和长期的经济、 政治利益的。②以美国为主的少部分发达国家。这部分国家不仅工业发达，且主要依靠化石 燃料能源，按照《京都议定书》在定期内的定量减排温室气体的做法对他们来说不仅会造成 短期经济的损失，也不符合他们长期利益，因此在缺乏对全球气候系统及影响的认知的基础 上，他们拒绝履行国际协议中的减排任务。③以俄罗斯为主的前苏联加盟共和国。这些国家 在20世纪90年代的政治和经济转型使得工业发展所造成的温室气体排放水平迅速降低，在《 京都议定书》中不承担或较少承担减排任务。因此，参与国际协议并非是出于减少温室气 体排放的目的，而是通过出卖交易许可证给其他国家赢得更多的政治和经济利益。更何况全 球气 候变化对他们的负面影响相对较小，甚至温度的升高都会给他们带来农业生产率的提高、更 适宜生存的气候等。④小岛屿发展中国家。这些国家海拔较低，又多数孤立于大陆，因此对 于全球气候变化造成的海平面上升的应对能力最脆弱。如果海平面持续上升，将直接威胁到 这些岛国的存在。因此全球共同承担温室气体减排责任符合他们短期和长期的国家利益。⑤ 大部分发展中国家。这些国家由于工业发展较晚，认为西方发达国家对当前温室气体排放造 成的全球气候变化应负主要责任，而发展中国家应以发展为主，在逐渐摆脱贫困落后的过程 中不应承担早期的减排责任。⑥石油国家的利益联盟。以中东为主的石油资源丰富的国家， 他们的经济发展和就业主要的推动力来自于石油产业。推动清洁能源和技术的使用将造成他 们石油产品出口利润的大幅降低，不符合他们的短期和长期利益，因此这些国家也缺少加入 推动温室气体减排的国际协议的动力。由这6大利益群体构成的博弈平台使得全球气候变化 问题更为复杂。

总之，与“公地悲剧”不同，全球气候变化的未来不仅难以预测，而且还存在一系列难以用 “公地悲剧”解释的现象：面对全球气候变化，个体并非无差别受损；排污的人不一定受害 ，减排的人不一定受益；某些利益群体受害的同时，另外一些利益群体则从中受益；某些利 益群体受害程度严重时，另外一些利益群体受害程度较轻。

2.3 解决方案的差异

由于全球气候变化与“公地悲剧”问题的性质及其影响上的巨大差异，使之成为了两种不同 的问题，针对这两种问题的解决方案也就必然相去甚远。

首先，解决“公地悲剧”问题是以地区或国家权力机构为核心的，这些权力机构都具有强制 某种政策实施的权力或者保障私有产权的能力，而且由于悲剧的注定和对本国造成的负面影 响，这些权力机构也有意愿主动加强控制。全球气候变化作为一个复杂的国际环境问题，是 难以通过个别国家的努力而解决的，因为所带来的影响不均衡分布在不同的区域，有些国 家是温室气体排放大国，但却使得其他国家受到威胁，有的国家花大力气减排使得其他国家 得以“免费搭车”。全球气候变化问题必须通过高于国家的权力机构来管理控制才能得以解 决。然而在当今以国家的完整性和不可侵犯性为根本原则的国际政治舞台上根本不存在 高于国家的权力机构，即便联合国也不具有强制各国执行国际协议的权力，这势必造成在各 国利益没有得到充分协调的情况下国际协议的软弱性和履行的困难性。例如《京都议定书》 中就表示任何国家都可以根据本国的利益选择履行或退出国际协议。一个不具备约束力 的协议是无法起到预期效果的。

其次，避免“公地悲剧”发生的另一种解决方案是通过明晰产权使“公地”私有化，但是人 们无法对全球气候明晰产权。因为，气候在不同地理位置和不同的海拔高度上都具有其独特 性，生活在不同区域的人们每年所面临的气候条件截然不同。这是气候区别于一块牧地这种 公用品的重要特征。那么面对不同的气候，温室气体在不同地区的排放可能给本地和其他地 区带来相同的、不同的甚至相反的影响，也就是说影响具有不确定性、迁移性。同时，人们 一方面对地球吸收人为温室气体的能力的认识有限，一方面无法将排放温室气体的权力准确 清晰地分配给每个国家、每个单位和个人。这从《京都议定书》谈判过程中各国对要求减排 的温室气体总量的争论中可略见一斑。

另外，哈丁在探讨“公地悲剧”时对另外一种解决方案，即依靠唤醒人们的良知和责任来避 免悲剧的产生表示质疑。他以人口问题为例，指出一方面由于人们不会选择自我消亡，所以 良知的呼吁不可能对所有人起作用，另一方面长期呼吁良知只会让一部分响应呼吁的人们降 低生育率，而另一部分生孩子较多的人所生育的后代所占比例逐渐增大，最终“自然界将会 采取她的报复行为，节育的种族将灭绝，取而代之的是生育的种族”［10］。所以对 于“公 地悲剧”这一问题，是不可能通过良知与道德的呼吁宣传与教育解决的。然而，对于全球气 候变化来说，良知道德的呼吁却有着一定的积极作用。首先，降低温室气体减排量不会对人 的生存与延续产生质的威胁，尤其是随着科技的发展，清洁技术和清洁能源的普及，以及人 们对生活质量的要求逐步提高，倡导环境保护的呼声的确起到了也会继续起着积极作用。另 外，采用清洁技术进行减排的人们也决不会因减排而出现“自我消亡”的事件，温室气体排 放量大的单位和个人也决不会因不减排就生存得更好、更长久。还有，人们都具有怜悯心， 在有利己主义倾向的同时也具备利他主义倾向，通过宣传、教育等方式来呼吁人们的利他主 义倾向，从而使得良心展现出积极应对问题的一面是可以肯定的。更何况，从20世纪60年代 起的绿色运动掀起的环境保护浪潮也足以证明呼吁良知在全球范围的积极作用。

3 结 论

综上，全球气候变化并非由单一的人为原因所造成，它是典型的不确定性问题。相比“公地 悲剧”，该问题更为复杂。目前人们仍无法掌握它可能造成的所有影响及其出现的机率。科 学技术的发展和清洁技术与能源使用成本的逐步降低则给未来的技术解决方案提供了可能。 全球气候变化的这些特征决定了它的预期影响并非悲剧注定，而是更为复杂多样，不同的国 家或个体不可能做到风险均担，引起危害的国家或个体不一定受害，受害的不一定是引起危 害的。面对全球气候变化这种国际性的环境问题，既难以依靠高于国家的强制力量来加 以解决，又无法准确地对各国的温室气体排放权加以明晰，但同时不能忽略呼吁良知和责任 的力量。这就是全球气候变化问题，一个从基本假定、预期影响到解决方案完全不同于“ 公 地悲剧”的问题。人们必须基于对该问题的全新的系统的认知才能真正找到有别于《京都议 定书》的更为有效的解决途径。

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Cognition Research on Global Climate Change

WANG Jingmin WEI Dong

(School of Business Administration, Shandong University of Finance,Jinan shandong 250014, China)

篇10

关键词：气候变化；不确定性；成本—收益分析；历史责任原则；平等主义原则；功利主义原则；差别原则

中图分类号：b82-058 文献标识码：a 文章编号：1671

2005年8月29日，卡特里娜飓风袭击了美国的南部海岸，这场美国历史上损失最大的飓风横扫几个州区，造成了至少1 800人死亡，近百万人被迫转移，财产损失高达812亿美元。虽然不能将气候变化和卡特里娜飓风直接联系起来，但这场风暴可以说为我们呈现了有关气候变化的直观图景。

现在，气候变化的起因和机制已经得到了广泛的证实：ipcc在2007年的报告中指出，自工业化时代以来，人为排放的温室气体显著增加，大部分已经观测到的全球平均气温的升高很可能是由于人为温室气体浓度的增加所致。报告还指出，如果以当前的速度继续排放温室气体，到21世纪末全球平均气温将在现有基础上再上升2℃，到那时海平面将升高0.4~0.7米，许多沿海地区和国家将被吞没，随之而来的全球降水模式的变化将威胁到更多人口的生存条件。[1]

气候变化的复杂性为研究提供了多种视角，气候伦理的研究集中在对气候变化的伦理维度上，人为因素导致的气候变化已经引起了很多重要的伦理问题，无论是对气候变化的研究还是制定应对决策，都需要以一定的伦理观作为支撑。气候伦理是环境伦理的进一步扩展，它突破了环境伦理的中心问题——人与自然的关系，更强调纵向的可持续发展，注重代际公平。另外，在空间维度，气候伦理更强调一种国际性，即探讨如何在国际层面实现平等、公正。[2]当代越来越多的哲学家和社会学家参与到了对气候变化伦理维度的研究中来，对气候伦理的研究主要集中在以下几个方面：一、气候变化中的科学不确定性

虽已取得一定共识，但气候变化问题中仍存在大量不确定性。《科学美国人》的编辑david biello说：“实际上无论是国际专家小组还是其他什么人都不能对全球变暖究竟有多糟给出任何确定的说法。”大气物理学家gerard roe认为气候变化的不确定性来源于气候系统本身的复杂性和敏感性，因为它极复杂，所以不可控的变化极易发生；又因为它极其敏感，所以小小的变化都会带来结果的巨大差异，不确定性就这样产生了。[3]全球变暖的怀疑者以不确定性作为不立即采取行动的借口，一些工业团体和保守派反对政府现在就限制温室气体的排放。他们觉得即使要采取行动，也要等到掌握了足够的信息和技术才行。在“怀疑派”中，代表人物之一是丹麦统计学家bj rn lomborg，他认为气候变化并不是目前急需解决的问题，世界性的贫困、艾滋病的蔓延、核武器才是现在人们应该关注的问题。现在应对气候变化的成本远大于听之任之的代价，因而他认为无需采取任何措施应对气候变化。[4]

密歇根大学教授henry n.pollack认为科学中的不确定性和日常生活中的不确定性并无本质差异，人们应当用与处理生活中不确定性相类似的方式去理解和适应科学的不确定性。华盛顿大学副教授stephen m. gardiner指出，因不确定性而拒绝采取行动就是拒绝承认全球变暖这一事实或者认为“不作为原则”是应对不确定性的明智之举。gardiner认为前者就像鸵鸟将头埋进沙子里一样，而后者也不能解决任何实际问题，这都不能应用于我们的实际。gardiner认为当务之急并不是考察确定性本身，而是要决定在这种情况下我们应该做些什么。[5]rock ethics institute制定的《气候变化的伦理尺度白皮书》明确提出了“不再将科学的不确定性作为拒绝减少温室气体排放至全球安全总排放所分配的公平份额的理由”[6]。鉴于当前气候变化正在侵害部分人群，严重且无法挽回的损失很可能在所有确定性被消除以前就已出现，因此，即便存在大量不确定性，我们仍应立即采取行动防范风险，以不确定性为理由拒绝行动是找不到任何道德支撑的。

比较通行的处理不

定性的理论原则是预防原则，《里约宣言》将其定义为：“为了保护环境，各国应当根据其能力，广泛运用风险预防原则。只要存在严重的或者不可逆转的破坏的威胁，不可将没有充分科学证据作为延缓预防环境恶化的理由和采取成本有效性合理措施的原因。”[7]道德哲学教授john broome则认为无需特别的预防理论，“预期效益”即可应对不确定性问题。他认为，人们在抉择时，考虑的不是事情发生的可能性，而是它的结果也就是预期效益。这样，在面对气候变化问题时，我们首先要考虑到有可能出现的危害巨大的极端气候现象，无论它发生的概率是多少，鉴于这种极端变化所带来的严重损失，我们应该认真对待并及时行动。[8]

此外，在主流派和怀疑派之外还出现了第三种观点，这就是麻省理工学院物理海洋专家卡尔·温施教授的“保险论”：将人类现在花费高昂的代价来应对气候变化看做是为自己和子孙后代买了一个“保险”，即使最后发现并未出现极端的气候变化，这个代价也是值得的。虽然这种观点受众很小，但它也为争论不休的主流派和怀疑派提供了一种看待问题的全新视角。二、气候变化的经济学研究

在自然科学之后，率先探索气候变化的社会科学当属经济学，经济学家主要对气候变化的影响及其应对方案进行“成本—收益分析”。由英国政府经济顾问nicholas stern主持的《斯特恩报告：气候变化经济学》（《报告》）就是对气候变化进行经济学研究的一个范例。报告对气候变化问题进行了全面综合、长期有效的经济分析，是目前较有影响的经济学研究成果之一。报告采取的极低贴现率犹如一颗重磅炸弹，激起了赞同者和批判者的激烈争论，而这正是气候伦理所关注的焦点问题之一。 一些传统经济学家对《报告》提出了质疑：他们认为鉴于气候变化的不确定性，不能轻易得出悲观的不利结论。即便气候变化的危害是确定的，我们也可以通过不断适应以增强抵御灾害的能力，而在《斯特恩报告》中，最坏的影响延续了二百年而人类没有有效适应，这意味着，报告采取的经济模型过于简化，其分析方法是存在问题的。剑桥大学的partha dasgupta教授指出，《斯特恩报告》设定的极低贴现率，意味着当代人必须要把收入的90%以上用于储蓄留给子孙后代，这根本不现实。[8]

而一些哲学家认为较高的贴现率会使后代的权利被剥夺，严重违背了代际公平。john broome指出，在“成本—收益分析”中市场利率影响了贴现率的设定，而市场只反映当代人的偏好，事关后代利益的贴现率被当代人主观地决定，后代人就这样被剥夺了“话语权”。《气候变化的伦理尺度白皮书》也认为贴现只考虑了当代人的利益，没有按照代际公平的要求一视同仁地对待当代人和后代人。

为什么贴现会引出如此大的争议呢？stern认为经济学家关于贴现率的确定，不能简单地归为数学公式和统计学，它本身就是一种反映特定社会价值的道德抉择。[9]broome则对贴现率问题作了一个比较全面的分析。他认为经济学家根据“边际效益递减”而需要对未来进行贴现[10]，而贴现率究竟是多少，首先看经济增长率。更重要的是，broome认为经济学家在对气候变化进行分析时，已经预设了一个伦理前提，他们自觉或不自觉地根据这一伦理立场行事，这就使得贴现率还需要取决于一个纯伦理因素。即经济学家在确定贴现率时必须在“优先主义”和“功利主义”、“纯贴现”和“一视同仁”之间作出选择（“功利主义”和“一视同仁”都会导致一个相对较低的贴现率，而“优先主义”和“纯贴现”则相反）。[8]正是基于这样选定的伦理立场，不同的人才会得出不同的贴现率。

另外，还有一部分人从根本上否定了传统的经济理论中根据gdp来衡量经济增长，并将这种经济的增长等同于人类福利增加的计算方法。gardiner指出，传统的经济分析并不能充分反映所有相关的成本和收益，例如非人类成本和非经济成本。[5]传统的经济分析或是没有将环境、社会等成本计入其中，或是将其转化为量化的货币成本和收益，只承认了相关的市场价值，将事物的内在价值归结为工具价值，这就违背了一些赋予有生命事物以内在价值的伦理体系，贬低了万物存在的意义。

诚然，对成本与收益的权衡不能完全回答面对气候变化时我们应当如何行动这一问题，但它也是不容忽视的。我们需要经济学的实用方法，但不能仅仅依靠经济学，要将经济学建立在道德哲学基础之上，应首先讨论其伦理基

础。因此，我们可以得出结论：经济学家应该重新思考经济学与伦理学的关系，重视经济活动中的伦理考量。三、温室气体排放与减排的分配原则

有关全球变暖的核心伦理问题就是如何分配温室气体的排放和减排，我们可以将温室气体的排放简单地分为存量（历史排放）和流量（当下排放）两部分，针对这两部分排放制定相应对策所依据的分配原则即为气候伦理研究的基本对象。

（一）存量

由于温室气体在大气中留存时间长，温室效应的结果显现有一定的滞后性。那么就目前和将要出现的全球变暖的危害，谁应负责呢？对此，伦理学界有一个颇为一致的答案：根据历史责任原则，发达国家应承担应对气候变化的主要责任。[5]历史责任原则基于这样一个历史事实：自工业革命以来，发达国家在利用廉价能源发展经济的同时，排放了大量的温室气体，导致了全球变暖，因而，发达国家对于温室气体的存量负有主要责任。历史责任原则也叫污染者付费原则，它要求发达国家在大幅削减温室气体排放的同时，向发展中国家提供资金和技术，帮助其应对气候变化。这一原则与矫正正义的要义相符，因此历史责任原则对发达国家的要求是其对自己过错的纠正。

这一原则受到一些发达国家及其学者的质疑：伦理学家peter singer和环境伦理专家dale jamieson认为发达国家直到最近才知道了自己排放的恶劣影响，“无知者无罪”，因此认为发达国家不应为之前的历史排放负责；还有一种观点对侵权者身份提出了质疑，美国芝加哥大学教授eric a. posner 和 cass r. sunstein认为，目前大气中的温室气体存量是过去人们所排放的，他们中的绝大部分已经去世了，当今的美国人并不是制造危害的侵权者，让他们承担历史责任，有失公平[11]298-301；另外，历史责任原则存在着实践上的困境，没有一个温室气体的排放标准，我们对发达国家的历史排放量也没有具体的测量数据，很难制订出具体的减排责任分配方案。[12]

（二）流量

当下温室气体排放的分配原则主要有以下三个：

1.平等主义原则

平等主义原则有一个伦理前提，即将地球大气吸纳温室气体的能力当做公共财富，根据所有人对公共财富都拥有平等使用权得出：每一个人都拥有权利排放同等数量的温室气体。这一原则得到了广大发展中国家的支持。因为无论以哪一年的排放量为基准，发达国家都远远超过了平均排放水平，而发展中国家还远未达到平均水平。 这就意味着按照平等原则的要求来进行分配，在发达国家需要大量减排的同时，发展中国家可以继续增加排放量。

就像john ashton所说的，“与抽象的公共事物，如自由、安全相比，更加实际的物质产品更难适用平等主义原则”[13]，平等主义原则存在着一定的局限。dale jamieson认为各国很可能为了获得更多的份额而想方设法地增加人口。另外，gardiner指出，这一原则并没有考虑到排放份额在人们生活中的不同作用。一些排放被用来生产奢侈品，而另一些则被用于维持人们的基本生活。[5]也就是说这样一个平等的分配方案对于境遇不同的人来说似乎不够公平，并不符合分配正义的基本要义。

2.功利主义原则

功利主义追求功利的最大化，也即在投入一定的前提下，将能产生最大实用性或“福利”的方法作为最优选择。[14]这一原则反映了一种实用主义伦理观，而体现在决策制订中，就需要一个十分有用的工具，即“成本—收益分析”。根据功利主义原则，温室气体排放量的分配应当这样来安排，即这种分配能使受其影响的人获得最大的“功用”。因为偏好满足是可以测量的，大多数经济学家采用以偏好为基础的功利观点。 利主义原则被经济学家广泛使用，但其自身存在着致命的缺陷：它以总量、效益的最大化为目标，却忽视了分配的公正与公平，按照功利主义的观点，温室气体的排放份额应更多地被给予高效率的发达国家，以达到最大实用性，但这显然有失公允；另外，以偏好为基础的功利主义，只关注偏好的满足，却忽视了偏好的价值与是否合理[15]，这也不能达到分配正义的要求。

3.差别原则

差别原则又叫“惠顾最不利者原则”或“按能力支付原则”，是以罗尔斯关于分配正义的理论为基础。这一原则要求给予最贫穷人口以最大的排放权，而给予最富裕人口以最小的排放权。[16]气候变化的最大受害者是脆弱的发展中国家，特别是贫穷的热带国家基本上没有能力应对气候变化，

因此，差别原则给予他们特殊照顾，这正是分配正义的一种体现。《联合国气候变化框架公约》提出的“共同但有区别的责任”原则就是差别原则的一个例证，该原则要求各国基于不同的经济发展水平、历史责任和当下排放来承担有差别的减排责任。

这一原则虽然在伦理道德角度可以获得一定支撑，但由于利益立场的不同，不被一些发达国家及学者所接受，eric a. posner 和 cass r. sunstein就称这样一种分配原则实质上是“一种（适度）伪装的跨国再分配要求”，他们认为该分配原则由于受到各方利益的钳制，是根本不受欢迎的。[11]271 因此，鉴于当前的国际形势，这样一个原则在实践中是很难得到完全履行的。四、结语

上面所涉及的气候伦理研究仅仅是影响较大且被广泛认同或是备受争议的问题，还有许多学者从更加多样化的角度对气候变化进行伦理维度的研究。例如，从博弈论角度和从基督教等宗教信仰角度进行气候伦理的研究，但由于篇幅和能力有限，在此仅能点到为止。

通过对上述气候伦理问题的介绍，我们可以看到几乎所有的问题都是围绕着正义这个伦理概念进行的。科学研究和经济分析最终都是为决策制定服务的，究竟以什么样的伦理原则来引导应对气候变化的活动才能达到正义的最大化是气候伦理研究的焦点，通过对气候变化问题的伦理分析，最终为政治决策提供价值导向，促进应对方案的达成，真正解决气候变化问题是气候伦理的最终指向。

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