二氧化碳的来源？为什么二氧化碳是主要的“温室气体”？

　　二氧化碳的来源?为什么二氧化碳是主要的“温室气体”?根据全球实时碳数据(CarbonMonitor)的每日碳排放检测方法，全球的二氧化碳排放量主要来自电力(39%)、工业生产(28%)、陆运(18%)、航空(3%)、船运(2%)以及居民消耗(10%)。为了进一步探讨中国实现碳中和的路径，我们对碳排放的来源分能源、部门和地域三个维度进行梳理。

　　第一，从能源的角度来看碳排放。我国一次能源的结构是“富煤贫油少气”，煤炭的碳排放比例超过70%，而原油的碳排放量相对稳定，天然气的碳排放量逐年增加，所以控制碳排放的最有效方法就是从煤炭着手。原油中87%的碳排放来自成品油的燃烧，原油加工或化工的减排压力并没有想象中那么大，所以碳中和对PTA、乙二醇和聚烯烃等品种无显著影响。与化工品期货相关的燃料油和液化石油气，碳排放占比仅为0.76%和1.49%，预计也不会成为重点减排品种。

　　第二，从不同行业角度分析，电力生产和供应(44%)、黑色金属冶炼(18%)和水泥生产(14%)位列碳排放量前三，这三类行业已经或即将面临碳减排的压力。6月底之前开始的全国碳排放交易将电力企业纳入首批名单，3月中旬起河北、山西等地的钢材生产企业遭遇环保限产。

　　第三，从区域角度分析，人口密集和工业发达地区的碳排放要远远高于其他地区。从CEADs的碳排放分布图中可以看到，山东(8.2%)、江苏(7.5%)和河北(7.4%)的碳排放遥遥领先其他地区，是总量控制的重点区域，而辽宁、新疆和宁夏虽然碳排放总量不高，但碳排放强度较高，是强度控制的重点区域，内蒙古的碳排放总量和强度均偏高，3月成为全国首个发布“双控”(能源消耗总量和强度)政策的地区，而4月宁夏也开始实施双控政策。以上提到的山东、江苏、河北、辽宁和新疆在今年开展双控措施的概率极大，这也符合国家提出的“不同省份将按照梯队依次达峰”的要求。

　　想要解释为什么二氧化碳是主要的”温室气体“，我们需要先弄明白什么是”温室效应“，从而理解什么样的气体会带来”温室效应“。我们还会弄懂为什么二氧化碳如此重要。

　　什么是“温室效应”、”温室气体“

　　我们的地球在吸收太阳的热量的同时，也以发射红外线的方式来散热。大气中的主要成分氧气和氮气不能吸收红外线，地球发射的红外线可以从氧气和氮气中”无损“穿过，给地球降温。但大气中的某些气体成分(如水蒸气、二氧化碳、甲烷等)能吸收红外线并将其转化为热量，使得大气整体温度上升，最终造成地球散热变慢[1]。这种显现称为”温室效应“，能带来”温室效应“的气体我们称为“温室气体”。这里我们应当注意，”温室效应“是一个中性词，只是一个现象，没有”好坏“。如果没有温室效应，地球表面的平均温度将低至-15℃，更不适宜人类居住。

　　但当”温室气体“的浓度过高时，大气就能吸收过多地球向外发射的红外线，并将吸收的红外线转化为过多的热量，就像是地球盖上了一层更厚的被子。经过长时间的积累，地球平均温度就会逐步上升，继而带来一系列连锁反应(海平面升高等)。

　　为什么二氧化碳是”温室气体“

　　讨论至此，我们发现，判定一个气体是不是温室气体的依据是这个气体能不能吸收红外线并将红外线转化为热量。而这，就要从分子如何吸收红外光谈起。

　　分子中的原子每时每刻都处于振动当中，而这些原子震动的频率恰好落在红外区。当红外光照射分子时，分子就能吸收红外光从而发生振动能级的跃迁，使得宏观上温度升高。但我们应当注意，并不是所有的分子振动能级形式都能吸收红外线，只有那些引起分子的偶极矩发生变化的分子振动才能吸收红外线，分子的振动不致改变分子的偶极矩时，它就不能吸收红外线。参看下图，蓝色的氮气分子中，由于两个原子是相同的氮原子，原子的振动不改变分子的偶极矩，因而氮气分子不能吸收红外线，也就不能把地球发射的红外线转化为热量，所以氮气不是”温室气体“。同理，大气中含量排名第二的氧气也由于分子振动不能引起偶极矩变化，故而不是”温室气体“。

　　但二氧化碳分子却不同。二氧化碳中碳原子带正电荷，氧原子带负电荷，二氧化碳分子的三种振动模式都会带来分子的偶极矩变化，这一特性决定了二氧化碳分子能够吸收红外线并被加热，这也正是二氧化碳称为”温室气体“的内在原因此时，你应该也能推断出，甲烷分子也是”温室气体“。同样的，臭氧、一氧化二氮、二氯二氟甲烷、二氯一氟甲烷(氟氯昂)、四氟化碳、六氟乙烷等等也都是”温室气体“。你可能还会想到，水蒸气因为水分子的振动模式同样带来偶极矩的变化，因而也是”温室气体“。确实，大气中的水蒸气的确和二氧化碳能带来”温室效应“，而且水蒸气是大气”温室效应“的最主要贡献者，但大气中的水蒸气含量基本稳定，不会出现其它温室气体的累积现象，因此现在讨论温室气体时通常不考虑水蒸气.