九年级化学上册6.3大自然中的二氧化碳二氧化碳的课外阅读材料素材

大自然中的二氧化碳

★二氧化碳是大气的污染物吗?

有人说：“二氧化碳通常不被人们认为是大气污染物，但实际上它也是一种污染物。”

你认为这种说法正确吗？

在大气中，对环境质量影响较大的污染物有总悬浮颗粒物、飘尘、硫氧化物、氮氧化物、

光化学烟雾、一氧化碳等。我国首都北京的大气首要污染物为氮氧化物和总悬浮颗粒物。这些污染物主要来自炼铁、炼钢、矿石粉碎、水泥制造、有色金属冶炼、水泥制造等工业生产过程；还来自汽车、飞机、火车、轮船等交通运输工具排放的尾气；民用设施因炊事、取暖等向大气中排放的燃料废气、煤烟等也是大气污染源。

排入大气中的二氧化碳主要来自天然气，石油和煤等燃料的燃烧。但由于绿色植物的光

合作用消耗CO 2，因此大气中CO 2的含量基本上保持不变，一般约稳定在0.03％（体积分数）左右；又因为CO 2直接存在于人类、动物、植物在生命活动过程中的摄入物和排出物之中，因此CO 2通常不被人们认为是一种大气污染物。

但在实际上，CO 2也是一种污染物。当空气中CO 2的体积分数达到1%时，就会使人呼吸

加快；达到2%时，就会使人感到轻度不适；达到3%时，有明显的不舒适感；达到4%时，会感到呼吸困难，意识迟钝；达到5%时，会感到难以忍受；达到10%时，可引起窒息、死亡。所以大气中的CO 2污染应该受到人们的重视。

近些年来，由于天然气、石油、煤等燃料消耗量的急剧增多，大量的CO 2排放到空气中；

又由于种种原因，能够吸收CO 2的森林面积在不断减少，草场退化严重，土地荒漠化加剧，致使空气中的CO 2含量不断增大。在地球大气层中的CO 2等气体能够吸收地面辐射热，从而使大气温度升高，对地球起到保温作用，被称为温室效应。这种温室效应会破坏高空中的臭氧层，引起全球气候转暖，并干扰地球上的气态平衡，给人类带来严重的后果，如严重的旱涝灾害，对农、牧、渔业产生不良的影响等。因此有效地控制CO 2的排放量，保持大气中CO 2的含量，稳定全球气候是一项急迫的任务。

★自燃界中的二氧化碳循环

地球的“新陈代谢”是在地下热动力的帮助下由进来的太阳辐射推动的。生物圈的两大

循环是水文循环和生物地球化学循环。水文循环由于受到太阳引起的温度梯度和森林蒸发蒸腾作用的驱动，对水的分布以及它的蒸发和沉淀产生影响。生物地球化学循环使必要的元素产生循环，尤其是碳、氮、磷和硫，主要由活的生物为了获得（开始）和释放（后来）这些

元素而利用的太阳能的驱动。碳和水以及太阳能是植物生存的根本，植物是所有动物赖以生

存的食物。地球上的一切生命都是以碳——一个多变的元素为基础的。在动物、植物以及它

们派生出来的矿物燃料中，碳原子的链或环给有机分子提供了中心框架，碳也作为二氧化碳

气体存在于大气层中，溶解于海洋、固体灰岩炭酸盐沉淀物以及矿物燃料中。有机物的腐烂，动植物的燃烧和呼吸，都会自然而然地将二氧化碳散发到空中。与此同时，由于植物的光合

作用以及海洋壑，使得它一直不断地离开大气层。这此自然形成的过程年复一年地相互保持

平衡，可是，自从地球有生命以来，大气层中二氧化碳的数量已经大幅度地下降了，而埋葬

在地球表面下的数量相应地有所提高。

在生物圈中循环的活性碳大约有4万千兆吨（Gt=10亿吨），大气层、植物和海洋表层，

这是活性循环碳构成的三个主要来源，每一种都在600Gt ～1000Gt 。动物生命只需小小的

1Gt ～2Gt 。地表土中有转移很慢的1500Gt 的碳，在深海中有更慢的3800Gt 。除了所有这些

自然循环的碳外，当它们远离了早期的地球大气层后，还有大量的碳储备下来，不是在沉淀

的碳岩层中，就是在矿物燃料（据估计有10000Gt ）中，这对本章节来说意义重大。因此，

通过燃烧“矿物”燃料，我们释放出二氧化碳以及很久以前被最初的植物生命分离出来的太

阳能。燃烧使得含有能量的碳氢化合物有机分子转化为碳、氢以及很少量的氮氧化物，即二

氧化碳、水蒸气和一氧化二氮。在生物圈碳循环绝对平衡的自然交换中，每年大概有100Gt

的碳从陆地资源（主要是植物）转移到大气层中，反之亦然。另外，大概由于浮游植物群落

的光合作用，导致了大部分的海洋的摄入，有90Gt 在海洋和大气层之间朝双向移动。（在

流通的过程中，我们也许会非常吃惊地发现海洋中产生的光合作用和在陆地上产生的一样

多。）可是，现在人类的活动每年给大气层净增3Gt 碳。这一切都是由于我们燃烧矿物燃料

（6Gt ）以及其他的生物量，尤其是森林（1Gt ～2Gt ）释放出来的碳所形成的，其中大概有

一半以上目前被地球的海洋和森林“壑”所吸收。

二氧化碳由于其稳定性，它对气候变化这一主题非常重要。不像其他历时长久的受热量

限制的气体，二氧化碳不会分解。于是，升高的大气层二氧化碳含量在人为的散发物减少后

仍能持续很久。如果所有这样的散发物在2000年中能停止，那么地球上的气温可能会持续

上升到2025年左右（因为积压的能量释放出热），之后，由于过多的二氧化碳在大气层中

长时间地慢慢漂移，大多数那一温度的过多释放物在2100年仍会存在。通过比较，如果过

多释放的甲烷在2000年停止，那么甲烷将会在20年内消散，大概到2050年其对温度的影

响才会完全消散。

★二氧化碳无毒，为什么它可使动物致死

动物不能在二氧化碳里生存，这并不是因为二氧化碳有毒，而是因为在二氧化碳里，动

物得不到维持呼吸所必须的氧气，因而窒息而死。在地下室、山洞里，有时会积存着大量的

二氧化碳气体，人们如果不留心进入那里，由于二氧化碳和空气一样都是无色无嗅的气体，

会在不知不觉中发生窒息的危险。因此，在进入这些地方的时候，应该先用燃着的蜡烛来试

验，如果蜡烛熄灭，说明那里积存有大量二氧化碳气体，必须设法先通风，然后才能进去。

1. 试设计家庭化学实验证明碳酸饮料中的二氧化碳存在。

提示 将碳酸饮料中的二氧化碳气体导入到盛有石灰水的容器中，以检验二氧化碳的

存在。

2. 人体吸入的空气中二氧化碳的体积分数约占0.03%，而呼出的气体中二氧化碳的体积

分数约占4%。怎样用实验证明呼出气体中的二氧化碳含量比吸入空气中的二氧化碳含量高。

3．调查报告：结合生活经验，查阅资料，试写出氧气和二氧化碳在自然界中的循环报

告。

4．讨论：二氧化碳是如何造成温室效应的？

★温室效应

大气中的二氧化碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气

温升高，这就是有名的“温室效应”。破坏大气层与地面间红外线辐射正常关系，吸收地球

释放出来的红外线辐射，就像“温室”一样，促使地球气温升高的气体称为“温室气体”。二氧化碳是数量最多的温室气体，约占大气总容量的0.03%，许多其它痕量气体也会产生温

室效应，其中有的温室效应比二氧化碳还强。

★二氧化碳与人体健康

二氧化碳本身没有毒性，但当空气中的二氧化碳超过正常含量时，对人体会产生有害的

影响。所以，在人群密集的地方，应注意通风换气。在进入一些可能会含有二氧化碳气的地

方之前，应该检验那里的二氧化碳的含量，看是否会威胁到人的健康。

表: 二氧化碳对人体健康的影响

★瑞士科学家：二氧化碳过多不能促进树木生长过多的二氧化碳并不能促进树木的生长——瑞士科学家的新发现，质疑二氧化碳浓度增加可以促进树木生长的理论。

有观点认为，空气中的二氧化碳增加后，植物光合作用所需的重要原料更为充足了，更利于植物生长，而当树木生长更快的同时，它们也会大量吸收空气中的二氧化碳。但瑞士科学家最新的研究数据显示，这个理论可能是错误的。

数年前，科学家们就在瑞士巴塞尔附近的森林中制造了一个森林环境，人为增加二氧化碳的含量。通过几年的连续研究数据显示，该区域内的树木并没有比其他地区的树木生长更快。

实验小组负责人，植物学家克里斯蒂安·科勒尔表示，不少学术界以及政界人物倾向于相信：随着空气中二氧化碳浓度增加，未来地球的绿化水平也会增加，而现在是时候对这一理论提出挑战了。这位瑞士巴塞尔大学的教授强调，空气中二氧化碳增加除了能引起温室效应外，不会给人类的环境带来任何好处。指望通过自然界自身的机制来削减大气中过多的二氧化碳，行不通。

科勒尔介绍，实验在一块占地500平方米的森林中进行。其中种植着数十棵已经生长成熟的落叶科树木，实验小组将该区域封闭，并注入了纯二氧化碳。科学家在每年6个月的树木生长季节里，每天都向该地区喷洒2吨从工业废气里收集的二氧化碳。按科学家计算，该区域内二氧化碳的含量达到530个ppm ，是正常情况下的1.5倍。

为了将其他干扰因素排除在外，研究小组对树木的选择上十分小心，他们选择了数个正在生长期内的树木品种，而被选择作为实验对象的树木还都必须是没有受到过人工因素干扰的。此外，研究人员还仔细记录了树木的年轮以作参考。

来自英国牛津大学的植物学家雅温迪·马赫礼通过在热带雨林中25年的研究，认为空气中二氧化碳含量增加可以促进植物生长。

此次对于瑞士科学家的发现，马赫礼表示，现在得出一个公认结论为时尚早，应该在热带雨林继续类似实验。科勒尔认同这一做法：“这是唯一能知道空气变化对地球植物影响的办法。”

★二氧化碳的实验室制法 课外探究----家庭小实验：

取一只小烧杯（或耐热玻璃杯），杯底立放一支蜡烛，点燃蜡烛。再加入一些碱面（主要成分碳酸钠），沿烧杯壁往烧杯中倒入一些白醋（含有一定量的醋酸），观察实验现象。请解释你观察到的所有现象。

答案：碱面与醋酸反应生成二氧化碳，二氧化碳不支持燃烧，故会将燃着的蜡烛熄灭。