实验室制取二氧化碳课件.ppt

*************************************减少CO?排放的措施发展清洁能源太阳能、风能、水能等可再生能源提高能源利用效率节能建筑、电动车辆、智能电网植树造林增加碳汇，吸收大气中的二氧化碳工业减排技术碳捕获与封存、低碳生产工艺减少二氧化碳排放需要多方面协同努力。发展清洁能源是最根本的解决方案，通过逐步用可再生能源替代化石燃料，从源头减少碳排放。提高能源利用效率则可以在保持经济发展的同时减少能源消耗，如发展高效电器、推广节能建筑和优化工业流程等。植树造林和保护森林是增加自然碳汇的重要手段，全球森林每年可吸收约20亿吨二氧化碳。工业减排技术如碳捕获与封存(CCS)可以捕获排放源的二氧化碳并长期储存，防止其进入大气。此外，调整生活方式，如减少肉类消费、选择公共交通等个人行动也能对减少碳排放做出贡献。CO?捕获与封存技术捕获阶段从排放源捕获二氧化碳运输阶段通过管道或船舶运输液态CO?封存阶段将CO?注入地下深层岩层长期存储碳捕获与封存(CCS)技术是减少工业源二氧化碳排放的重要策略。捕获技术主要有三种：燃烧后捕获(从烟气中分离CO?)、燃烧前捕获(将燃料转化为合成气并移除CO?)和富氧燃烧(使用纯氧燃烧产生高浓度CO?便于捕获)。目前最成熟的是基于胺吸收剂的燃烧后捕获技术。捕获的二氧化碳经压缩后通过管道或船舶运输到适合的地质构造中。理想的封存地点包括枯竭的油气田、深层咸水层和不可开采的煤层。在这些地点，二氧化碳可以被物理和化学机制长期封存，理论上可存储数千年。全球已有数十个大型CCS项目在运行，但成本高昂仍是推广的主要障碍。碳循环自然碳循环自然碳循环是碳元素在大气、海洋、土壤和生物圈之间流动的过程。大气中的二氧化碳通过光合作用被植物吸收，形成有机碳化合物。这些化合物通过食物链在生物圈中传递，最终通过呼吸、分解或燃烧返回大气。海洋吸收大量大气中的二氧化碳，成为最大的碳储库。人类活动影响人类活动显著改变了自然碳循环。燃烧化石燃料将地质时期储存的碳快速释放到大气中，森林砍伐减少了陆地碳汇，工业过程释放了大量额外二氧化碳。这些活动导致大气中碳浓度上升速度远超自然变化率，打破了碳循环的平衡。碳汇与碳源碳汇是指能够从大气中移除二氧化碳的过程或地点，主要包括森林、土壤和海洋。碳源则是向大气释放二氧化碳的过程或地点，如火山活动、生物呼吸和人类活动。全球碳循环的平衡取决于碳源和碳汇之间的动态平衡。理解碳循环对于应对气候变化至关重要。通过保护和增强自然碳汇，同时减少人为碳源，可以帮助恢复碳循环平衡，减缓大气中二氧化碳浓度的上升。CO?与海洋酸化30%CO?吸收比例海洋吸收了人类活动排放的约30%的二氧化碳0.1pH值下降工业革命以来海洋表面pH值已下降约0.1个单位170%酸度增加pH下降0.1意味着海水氢离子浓度增加约30%2100预测年份按当前趋势，到2100年海洋pH可能再下降0.3-0.4海洋酸化是指二氧化碳溶解在海水中形成碳酸，导致海水pH值下降的过程。当二氧化碳溶解在海水中，形成碳酸(H?CO?)，随后解离产生氢离子(H?)和碳酸氢根离子(HCO??)，增加海水酸度。这一过程可简化为：CO?+H?O→H?CO?→H?+HCO??海洋酸化对海洋生态系统产生深远影响。钙化生物如珊瑚、贝类和某些浮游生物依赖碳酸钙形成骨骼和外壳，而酸化环境降低了碳酸钙的饱和度，使这些生物更难形成钙化结构。实验表明，在预测的未来酸化条件下，珊瑚生长率可能下降50%，许多贝类的壳会变薄或溶解。此外，酸化还可能影响鱼类的生理功能和行为，扰乱整个海洋食物网。大气中CO?浓度的测量红外吸收法利用二氧化碳对特定波长红外光的吸收特性进行测量。这是最常用的方法，具有高精度和良好的稳定性，可以连续监测大气中的二氧化碳浓度变化。卫星遥感通过轨道卫星搭载的红外探测器测量全球大气二氧化碳分布。这种方法可以提供全球尺度的数据，特别是对传统监测站难以覆盖的地区如海洋和偏远地区。气体色谱法收集气体样本送回实验室，通过气相色谱仪分析其成分。这种方法精度高，还可以同时测量其他温室气体和同位素组成，帮助确定二氧化碳的来源。全球监测网络全球大气监测网络由分布在不同地理位置的气象站组成，提供长期连续的二氧化碳浓度数据，是理解全球碳循环和气候变化的基础。二氧化碳浓度测量的标杆是位于夏威夷莫纳罗亚的观测站，自1958年开始持续监测大气二氧化碳浓度，形成了历史上最长的直接测量记录。这些数据清晰地展示了二氧化碳浓度的季节性波动和长期上升趋势，为气候变化研究提供了关键证据。CO?浓度变化趋势