碳循环定义范文第1篇

关键词：碳循环，STS，物质及转化，含碳物质，二氧化碳

 

不久前，H老师开设了一堂题为《自然界中氧和碳的循环》的公开课，课上得很成功，例行的课后评价也不错。就在教研组会议即将结束时，A老师提出：是否可在“小结”时强调一下，碳循环中的“碳”是指碳元素。一石激起千层浪，这时组内的老师明显地分成两部分而激烈争论起来，K老师等五人明显地反对此结论，而Y老师等五人明显支持这个结论。争论的双方引经据典，争论得不可开交。碳循环中的“碳”到底指什么呢？笔者从以下几个角度认定：参加碳循环的是含碳物质，碳循环中的“碳”是指CO2。

1、从科学、技术、社会的关系（STS）的观点看，科学知识源于人类需要而产生，是人们艰苦探究的结果。人类社会的生存与发展离不开吃饭与穿衣，而粮食、棉布等离不开光合作用，光合作用离不开CO2。倘若大气中没有CO2，人类就将无法生存，更谈不上发展。当然，大气中CO2的含量也不是越多越好。大气中CO2含量太高，会使地表不易散热，引发温室效应与气候异常STS，影响人们的生活和生产，甚至直接影响人类生存。因此，研究碳循环的目的之一就是研究CO2的含量与变化原因及应对办法。尽管其它物质（如CO、C）中也含有碳元素，但它们不能直接转化成有机物。即从STS的观点看，对人类生存最密切相关的是CO2这种物质。

2、本课的教学目的决定了碳循环是含碳物质间的循环。八年级下册第二章“空气与生命”是从空气与生命的关系引入的，也是从空气和生命的角度整合教学内容（包括光合作用，呼吸作用与碳循环的关系）的。因此，这一节的教学目标确定为“了解自然界中的氧循环和碳循环，从而认识自然界中的物质是循环与转化”的。由此可见，从本节课的教学目的来看，碳循环指的是含碳物质间的循环，而不是组成物质的碳元素的循环。

3、从实现“低碳化”的方法看，碳循环是含碳物质间的循环。

人类以碳水化合物为食，人类身体本身也含有碳元素，它们不存在“低碳化”的问题。所谓“低碳化”并不是指降低某物体中碳元素的含量而是指降低大气中过高的CO2含量。解决大气中CO2含量过高的主要办法是：（1）植树造林。（2）减少含碳矿石燃料燃烧。方法（1）的原理是利用光合作用吸收CO2，从而降低空气中CO2的含量论文格式范文。按质量守恒定律，在CO2转换成有机物的过程中，碳元素的种类及质量 不发生任何变化，不存在碳元素循环问题。方法（2）的原理是通过减少含碳物质的燃烧,降低 大气中的CO2含量。因为在燃烧过程中，单质碳或化合态的碳会变成CO2。可见，在这些变化中改变的是含碳物质，而不是碳元素。因此，从实现“低碳化”的主要方法来看，碳循环是指含碳物质（主要是CO2）的循环而非碳元素的循环。

4、碳循环本身决定的是含碳物质间的循环。

循环是一种周而复始的运动。它是指从起点出发，经过一系列复杂的变化，又重新回原来的原点的过程。碳循环是指以CO2为原料，经过一系列的变化再变成CO2的一种过程。实现碳循环三条主要途径是：

可见，在碳循环的三条主要途径中，无论发生什么变化，碳元素始终不变；而从起点经变化再回到原点的是含碳物质CO2。因此，碳循环本身告诉我们：参加碳循环的主要是含碳物质CO2，碳元素是恒定而不是循环。

综上所述，碳循环是含碳物质间的循环。从碳循环的途径看，只有CO2 才能参与碳循环，其它含碳物质几乎不能参与碳循环。因此， 碳循环中的“碳”不是指碳元素而是指含碳物质CO2。教研组内面红耳赤的争论也就划上了句号。归纳起来，碳循环就是含碳物质CO2在一定条件下发生的物质间的转换。正是这种物质间的转换和变化，实现了能量的固定、转化及利用，实现物质间的动态平衡。也正是这种物质间的转换和变化，使得我们知道了节约水电的意义不仅仅是省下几个铜板，而是“节能减排”与“低碳生活”的具体要求。碳循环是物质的运动形式之一STS，是对“运动是物质的性质之一”的哲学观点的一种诠释。

反思A老师等人的错误原因是既与教材编排有关，也与他们太过相信书本有关。《科学》（八下）确实没有明确的碳循环的概念，更没有指出碳循环中的“碳”是指什么。教材作出这样的编排可能是“留白”艺术的体现，诱导教师在思考与探究过程中理解概念的本质，而不是照本宣科。虽然《科学》教学参考书（八下）第55页第二段有：“碳元素的循环虽然简单，但很重要。”这句话，虽然《科学》教科书第六册第51页提到“组成生物体的一些基本化学元素，如碳------等，在生物与无机环境之间可以地出现和循环”。但我们更相信事实与逻辑思考。

现代科技已测定：大气中CO2的含量约占0.03%。如果没有补充，CO2将在25~30年的时间内被植物消耗殆尽。然而空气中的CO2始终没有明显的减少，这就是碳循环的作用。随着工业和交通运输业的发展，人们对含碳能源物质的需求日益增多，大量燃烧含碳矿物燃料的结果是使大气中CO2的含量明显升高。利用碳循环降低CO2含量是人们最好的选择。于是，植树造林、利用太阳能及开发新能源、节约衣物等行动就成为“低碳生活”的必然选择。

在生物圈中，碳循环与氧循环有着密切的联系。空气中的氧可以渗透到生物圈是各个角落，动植物的呼吸作用、地壳表面物质腐败氧化等过程不断消耗大气中的氧。但与此同时，绿色植物的光合作用却大量吸收着大气中的二氧化碳，并将生成的氧气释放到大气中。如此生生不息，构成了生物圈的氧循环，并保持了大气中氧含量的恒定，维持了整个生物圈中的碳——氧平衡，人类才得以生存。

含碳物质CO2是循环的，其它物质也有许多是循环的。《科学》八上教材中提到：水是循环的。水循环的形式有：海——陆循环、陆——陆循环及海——海循环等三种基本类型。由于水循环的存在，江河中、海洋中的水每隔一定周期就“焕然一新”。另外，大气也是循环的，大气环流就是大气循环的最好证明。正因为大气环流的存在，身处北纬30°的我们就感到夏天特别热而湿润、冬天特别冷而干燥。正因为生物圈的许多物质是循环的，地球上的人类就应联合起来，抵制破坏环境的行为。否则地球上将找不出一方净土，人类也将无法生存。

唯物主义者认为：世界是由物质组成的，物质是真实存在的，由物质组成的生命也是循环的。植物春天发芽、秋冬萧杀，经历着生与死的循环。人类与其它动物一样，历经出生、生长和发育、生殖、衰老和死亡，经历着生与死的循环论文格式范文。所不同的是，生物体的循环总是伴随着生命现象，它比非生物体的物质循环更复杂。生物体的循环总能使下一代更适应环境，是螺旋式上升的循环。社会是由人类构成的，人类社会也有许多现象是循环的。据说，当节俭的钱钟书（北大学者）穿着几十年前的服饰在路上迎客时，回头率超过60%。作为社会的一部分的教育STS，其课程设置也颇有循环的味道。中国古代孔夫子的“礼”、“乐”、“射”、“御”“书”、“数”等六艺教育是大综合。一百多年前，科学的进步将综合理科分为理、化、生等分科教育。哪曾想社会的发展，又将分科的理、化、生教学合并为现在的综合理科（科学）教育。合—分—合，走的也不是一条循环之路吗？其实，社会形态也是循环的。社会已经过了生产力极低的原始社会，又历经了奴隶社会、封建社会、资本主义社会，最终又将走向生产力极高的共产主义社会。当然，这种循环不是简单的回归，而是螺旋式上升到更高层次。

学生的学习也颇有循环的味道。通过课堂教学，学生可掌握乃至生成一些知识。但遗忘规律告诉我们，一周左右的时间就会使许多学生掌握 的知识趋于零。经过及时的“温故”，既 能使学生重新掌握这些知识，又能使学生“知新”。这就提醒我们教育工作者，在课堂教学中有适量的“循环”，才能使学生避免遗忘。只有不断的“循环”，才能使学生不断的纠错中学得更深刻、更有效。当然，教学中的“循环”应避免“炒冷饭”，否则很难“知新”。

关于《自然界中氧和碳的循环》这节公开课的讨论已经结束，对于碳循环中“碳”是什么的争论也已尘埃落定。碳循环证明了含碳物质是运动的，碳循环中的“碳”是指CO2而非碳元素。水循环等证明了还有许多物质是运动的，生命 的循环证明生命也是运动的。学习过程的循环，证明了人的认识是螺旋式上升的。总之，物质与认识在运动和变化过程中都会出现循环，循环的不仅仅是物质。

俞百炎

碳循环定义范文第2篇

关键词：循环经济 碳贸易 环境保护

旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》于2005年2月16日正式生效。《京都议定书》机制短期内在给我国清洁能源产业带来收益的同时，也在传输利用大气资源有偿性的市场信号。从长期看，协议有关规定不是解决温室气体的万能方案，不能约束个别国家推出协议，甚至为部分工业国家和发展中国家非合理碳贸易提供不正当激励，我国应着眼长远和自身环保约束，更加注重环保技改和资金投入，加快发展有利于节约资源和保护环境的循环经济发展模式。

国际碳排放贸易与各国利益分配

《京都议定书》引入了以联合实施(JI)、排放量贸易(ET)和清洁开发机制(CDM)为核心的“京都灵活机制”，同时拟订了“土地利用变化、造林和改善农田管理”等措施增加吸收二氧化碳量来抵消本国碳排放指标的协议框架。根据《京都议定书》“共同但有区别的责任”原则：发达国家率先承担先减限排、多减排义务，技术能力差、经济水平较低的发展中国家暂时没有减排责任。《京都议定书》为发达国家和经济转型国家规定了具体且有法律约束力的温室气体减排目标，实施进程见表1。

《京都议定书》确定的联合实施(JI)、碳排放贸易(ET)和清洁开发机制(CDM)三种域外减排机制引起国际社会积极关注。域外减排机制的核心在于，发达国家可以通过这三种机制，在本国以外取得减排的抵销额，从而以较低成本减少排放量。碳排放贸易无疑是《京都议定书》机制的核心，域外减排机制规定了成员国一种独特的市场交易―碳贸易。2005年2月协定生效后，二氧化碳排放作为一种商品可以在缔约国之间进行自由买卖。碳贸易的实质就是向人类生存的环境补充氧气，以对抗全球工业和其他产业从大气中获得氧气、产生一氧化碳的消耗过程。市场交易中如果一国排放量低于条约规定标准，则可将剩余额度卖给完不成规定义务的国家，以冲抵后者的减排义务。

目前发展中国家并未承担减排义务，对这些国家企业，通过减排额交易，结合CDM项目，能够获得发达国家提供的技术、资金和投资，进而发展本国环保技术。CDM项目合作行业范围广泛，涉及到电力、燃料、林业等各种可以提高能源效率或者利用可再生能源的企业。目前我国减排技术比较落后，劳动力也相对便宜，已经成为许多发达国家实现减排计划的目标国家。《京都议定书》1-2承诺期内对中国等发展中国家是有利的，但长远发展不确定性因素及压力会逐步加大。《京都议定书》表面上是环境问题，实质是经济、能源、政治问题，是环境与经济增长方式及能源增长效率的综合问题。发达国家通过碳密集产品和高能耗项目向我国转移，未来数年，产业大规模转移带来的负面效应将制约我国循环经济的发展目标。

自由贸易体制的碳排放贸易与环境保护相关性分析

环境作为一种生产要素，不同环境标准意味着环境要素的禀赋程度不同。H-O理论分析根据各国要素禀赋不同，一国应出口本国富裕要素生产的产品，进口本国稀缺要素生产的产品。受环境因素制约，将环境作为其中重要生产要素，同时认为环境监管不严、环境保护宽松的国家为环境要素富裕的国家；环境监管严格、环境保护高的国家为环境要素稀缺的国家。要素禀赋引入两种要素：环境和劳动力或技术。假定符合H-O理论前提，生产两种商品：密集使用环境要素的高污染产品；密集使用劳动力或技术的低污染产品。

环境要素禀赋的不同，影响了两国产品竞争力。甲国的高污染产品由于环境要素富裕，获得比较优势，将扩大高污染产品的出口；乙国的高污染产品由于环境要素稀缺，处于比较劣势，将减少高污染产品的出口。显然，不考虑环境成本因素，依赖环境要素禀赋比较优势的产业结构对于碳贸易活动本身就是不利的。实际生活中碳贸易必须考虑环境标准与成本，实施环境监管及保护，对于碳贸易影响尤其重要。

环境保护措施对贸易影响分析

实施环境监管及保护措施对各国贸易的影响，对小国而言，作为世界市场价格的接受者，由于实施环境监管及保护，生产要素从高污染产品转向低污染产品，高污染产品生产下降，低污染产品的生产上升。对于具有比较优势能够进入国际市场的低污染产品，不仅有利于小国贸易可持续发展，而且有利于国内环境质量的改善。

对于大国，由于实施环境监管及保护，高污染产品生产下降，低污染产品的生产上升将导致国际高污染产品价格上升，低污染产品价格下降。大国作为世界市场价格的主导力量，其低污染产品的较低价格竞争力将引导世界范围实施环境监管及保护，对于碳贸易具有良性作用。当然，如考虑各国消费者对污染产品的不同偏好时，发现环境良好也会通过改变各国贸易产品比较优势进而引导该国贸易产品结构。

分析表明：环境成本作为生产成本的重要部分，通过环境标准差异来实现影响资源禀赋、技术、资本、基础设施和宏观政策环境的比较优势，环境因素通过影响成本而对碳贸易产生影响，对于经济可持续发展是有效的。

环保制约对我国参与碳排放贸易的启示

理论上在经济与国际贸易和资本流动密切相关制度安排下，一个经济体的减排会对其它减排或没有减排的经济体产生福利影响。当边际减排成本较高国家从边际减排成本较低国家购买排放份额时，清洁发展机制(CDM)在一定程度上降低减排成本。国际碳排放贸易能降低减排成本，与“地点灵活性”密切相关。“地点灵活性”在很多区域产生作用，在允许全球排放贸易时，所有国家都争取设定有利排放上限并作为排放份额的买方或卖方参与国际市场。

我国排放技术基点低，在我国完成减排成本也比较低。我国参与碳排放市场似乎是合适的，对自身环境建设也有利。但我国参与碳排放贸易仍须慎重，如果过多介入交易市场，接受发达国家技术和资金，可能在未来谈判中被发达国家制擎，要求我国承担更多减排责任。

《京都议定书》生效后，下一轮减排谈判已经开始，我国在此轮谈判中利益问题将受众多因素制约。根据《京都议定书》“共同但有区别的责任”原则，作为发展中国家没有减排义务，为我国赢得10多年较好发展时间。研究结果担忧后京都时代，即第三个承诺期到来时，鉴于我国碳贸易不加约束造成国际产业转移带来温室气体排放数量快速增长，发达国家要求我国参与温室气体减排或限排承诺的压力将与日俱增。利用《京都议定书》1-2承诺期对发展中国家无减排义务的有利安排，我国应慎重参与国际碳贸易，在合理有效利用碳贸易带来技术与资金转移前提下，重点加快后期谈判中碳贸易与本国环境保护协调机制的建设。

循环经济条件下我国碳排放贸易与环境保护协调策略

合理处置市场机制与政府作为的双效作用

《京都议定书》建立在市场规则的“灵活机制”值得我国在参与碳贸易过程的注意，政府应当在碳贸易与产业转移中有所作为，防止陷入市场机制过分侧重短期利益而陷入长期环保压力的困境。《京都议定书》最重要的结构性创新是建立了多种以市场配置为主导的新机制。利用市场力量来决定如何及在何处减少温室气体排放，即允许发达国家间通过贸易排放额度来实现减排目标，以保证最经济的减排选择；清洁发展机制（CDM）则从市场作用鼓励发达国家排放者通过诸如投资于清洁能源项目等方式来参与发展中国家的排放量；允许国家之间转让或联合最初规定的排放限额数量（欧盟通过排放额度联合使用，形成单一跨国排放目标），从而调整在《京都议定书》中的目标。

构筑循环经济发展的制度和政策环境

从全球利益角度《京都议定书》符合全人类整体发展需要，中国的国际责任和自身利益都要求尽快建立有利于循环经济发展的制度保障和政策环境。经济与环境问题的协调，根本上取决于社会经济发展方式的变革。改革开放20多年，中国经济持续快速增长，但增长格局和其他发展中国家路径相似，都是以资源消耗为动力、以严重污染为特征、以牺牲生态环境为代价。循环经济与可持续理念证明此类模式有悖经济规律，我们需要一个可持续的、兼顾人类全体利益的和谐发展，而非满足一国利益的、摧毁环境为代价的、自杀式的发展。

协调社会价格体系与生产成本的约束机制

建立循环经济面临诸多制约，主要是价格障碍和成本障碍。循环型生产环节效益来源，一是废弃物转化为商品后产生的经济效益，二是节约废弃和排污成本。目前普遍存在原材料价格障碍和循环过程成本障碍，使循环经济效益难以体现。因此，要加快构筑社会价格体系，政府通过有效调整资源性产品与最终产品的比价关系，完善自然资源价格形成机制，通过市场资源配置机制来引导国际技术与资金进入循环经济产业，从而初步解决影响循环经济的价格障碍。同时环保管理部门通过提高排污标准和制定消费环节废弃物收费标准，以环境监管约束生产环节和消费环节废弃成本与排污成本，初步解决循环型生产环节的成本障碍。

有效处理国际产业转移与国家能源结构调整关系

清洁发展机制（CDM）在引导技术与资金大规模流向发展中国家有巨大潜力，短期内我国参与国际碳贸易仍有一定实践意义。但发达国家把碳密集产品和高能耗项目向我国转移过程中，对我国提出巨大挑战。我国能源贫乏且结构不合理，能源技术和设备落后，能源利用效率不高。按照循环经济我国当前重点是调整能源结构，从“两高一低”(高投入、高排放、低产出)向“两低一高”(低投入、低排放、高产出)转型。循环经济要求最大限度地将废弃物转化为商品，降低废弃物的产生量和排放量，相应就减少污染治理投入和环境监管成本，起到保护环境的作用。处理碳贸易与调整能源结构的关系，必须把握循环经济和保护环境的前提。

参考文献：

碳循环定义范文第3篇

关键词：水环境；噬菌体；碳循环；可溶性有机碳

中图分类号：Q939.48

文献标识码：A

文章编号：1007-7847（2014）03-0269-06

水环境面积约占地球表面的71%，可分为海洋、湖泊、河流等，是众多生物赖以生存的一类重要生态系统。在这个生态系统中碳循环是其中非常重要的一环，它支配着系统中其它物质的循环，也深刻影响着人类的生存环境，因此碳循环研究是生态系统能量流动的核心问题。目前的研究结果表明，在水环境的碳循环中除了化学平衡、物理泵参与了碳循环外，生物泵也是必不可少的一个重要环节，在生物泵环节中病毒尤其是噬菌体的重要作用逐步为人所知[1～4]。

病毒广泛分布于地球的各种生境中[1～4]，它们不仅影响着宿主的生存状况和进化历程[5，6]，而且通过裂解宿主快速释放有机碳而影响着系统中其他物质循环和能量流动[7，8]。当前，病毒（尤其是噬菌体）在维持可溶性有机碳（dissolved organic car-bon，DOC）平衡中的作用已成为生态学、微生物学和海洋生物学等研究领域关注的热点，其最新研究成果及评论纷纷登载在诸如NATURE、SCI-ENCE等国际著名学术刊物上[9～13]。

本文针对噬菌体在海洋、湖泊、冰尘穴及湿地有机碳循环中的作用进行简单介绍。

1噬菌体在海洋有机碳循环中的作用

海洋是地球上最大的碳库，含碳量为大气的50倍，生物圈的15倍，同时海洋还对调节大气中的含碳量起着非常重要的作用。由于海洋储碳对于应对全球变暖具有重要意义，生物泵储碳过程研究已成为近30年来海洋碳循环研究的焦点之一：海洋中的有机碳更主要的是以溶解有机碳（dissolved organic carbon，DOC）形式存在的，从过滤分离角度看，DOC占总有机碳的95%。病毒是海洋中数量和种类最多的生物，总量约l030个，是海洋微生物群落的重要组成部分，在全球生态系统调控、生物地球化学循环，特别是碳循环中具有重要的作用，也是一类不可忽视的战略生物资源。

“微食物环”是指海洋中溶解性有机物被异养浮游细菌摄取形成微生物型次级生产量，进而又被原生动物和桡足类所利用的微型生物摄食关系，海洋病毒主要通过“微食物环”介导了这一过程中的物质循环和能量流动。病毒通过裂解浮游植物和异氧细菌加速了颗粒性有机物（POM）向可溶性有机物（DOM）的转化，从而影响海洋系统的物质循环；而噬菌体半衰期很短，其死亡后又会形成溶解态的营养物质，在“微食物环”中形成一个“病毒回路（viral shunt）”，加快碳、氮等元素在微生物间的循环（图1）[9]。因此，噬菌体导致的细菌溶解成为初级生产者与消费者参与C、N循环最重要的途径之一[14]。

Shuttle等[9]在研究海洋病毒作用时发现：作为物质和能量流动的枢纽，病毒可以将碳和其他营养物质分流到可溶性有机物中。水体沉积物能较好保存环境中的有机物质存在信息，为探索古气候变化、追踪有机质来源、了解生态系统状况等提供了重要的线索。Danovaro等[10]对大西洋、南太平洋、地中海海底沉积物及覆水病毒的生态功能进行研究时发现：在深海沉积物中由于病毒的感染和裂解可以促使原核生物量减少80%以上，而在超过1000m深度时甚至可接近100%，将大量可溶性有机碳释放到深海中，从而大大缩短该生态系统的食物链，加快有机碳的循环和使用效率。在海洋中近70%的蓝藻和60%的游离异养菌及淡水中90%～l00%的细菌裂解死亡与病毒（噬菌体）密切相关[15，16]。据统计地球上约26%的有机碳循环是由海洋病毒完成的[l7，18]。因此海洋病毒直接或间接参与陆地生物碳循环、海洋碳固定以及大气间的碳交换[19]。

Evans等[20]测定了2007年夏季塔斯马尼亚岛亚南极带（SAZ）和澳大利亚南极海极前锋带（PFZ）的病毒丰度及病毒裂解产物总量。南极洋由两个明显的区域――亚南极带（SAZ）和极地前锋带（PFZ）组成：SAZ的硅酸盐、叶绿素含量低，而且是大气中CO2的碳汇，PFZ为低温、低盐、高营养盐和低叶绿素含量。结果发现：病毒感染导致的细菌裂解生物量在SAZ和PFZ西部很接近，分别为23.5%和23%，每天可溶性有机碳的释放量为3.3μg/L和2.3μg/L；而在SAZ东部，病毒感染导致的细菌裂解生物量可达39.7%，每天可溶性有机碳释放量为26.5μg/L。这些数据表明在SAZ和PFZ这些相互分割的区域中，病毒感染导致细菌裂解释放的可溶性有机碳是碳循环的重要途径。由于SAZ是大气中主要的CO2碳汇[21]，因此对于研究病毒对碳循环的影响是很有意义的。Evans等对南极洋不同区域的裂解性和溶原性噬菌体的感染进行了调查，研究表明病毒感染导致细菌裂解每天释放的碳为0.02～7.5μg/L，病毒活性是满足微生物，尤其是威德尔海原核生物和SAZ浮游生物基本需求的主要贡献者[22]。

因此，病毒尤其是噬菌体在海洋生物地球化学循环尤其是碳循环和深海代谢方面扮演了重要角色。

2噬菌体在湖泊有机碳循环中的作用

噬菌体在海洋及其沉积物中的功能及作用，并不一定能反映其在大陆环境中的功能与作用。湖泊作为连接陆地与淡水环境的自然综合体，不仅是多种沉积矿藏赋存的场所，而且与大气、生物、上壤等多种要素密切相关，对气候、环境系统的变化史为敏感。

鉴于噬菌体对内陆湖泊日益重要生态功能的凸显，近年对大江（河）、湖泊（淡水及咸水）的噬菌体、细菌及其与DOC关系的研究也逐步受到人们的关注。Thomas等[23]对法国Bourget湖泊的病毒生态学功能展开了研究，发现病毒通过裂解每天释放的碳和磷分别可达56.5μg/L和1.4μg/L，这些有机质成为了浮游细菌营养需求的重要来源。在南极寡营养湖（Druzhby湖和Crooked湖）中，噬菌体裂解导致的细菌死亡率极高，可达251%，而释放的DOC为总DOC的0.8%～69%，其比率会随季节变化有所不同，在黑暗的冬季，病毒裂解造成的有机碳的释放量对总DOC的贡献率超过60%[24]。Fischer等[16]对多瑙河地区富营养湖泊中噬菌体及细菌数量关系的研究中发现：噬菌体感染而导致细菌裂解释放的碳为每天5～39μg/L，其中有29%～79%的有机碳能被细菌再利用，重新进入微生物环。因此病毒在湖泊中具有重要生态作用，尤其是细菌溶解产生的有机C的流动和再同化。

由此可见，虽然湖泊生态系统复杂，但病毒尤其是噬菌体在有机碳循环中同样扮演着非常重要的角色。

3噬菌体在冰尘穴有机碳循环中的作用

大陆上约10%的土地为冰川所覆盖，其中1%～6%被冰尘所沾染，冰川表面的无机和有机颗粒等统称为冰尘[25，26]，而冰尘穴（croconite holes）就是指被冰尘沾染后导致冰川溶解后形成的圆柱形冰融水洞。冰尘穴广布于冰川及其消融地带，如南极、北极、格陵兰岛、加拿大、和喜马拉雅山脉等。由于冰尘的颜色较深，使得冰尘穴吸收的太阳射线也随之增加，促进了冰雪的融化，形成季节性的融水洞[27]（图2）。当然，冰尘穴并不仅仅局限于大陆冰川，海洋冰川和湖泊冰川同样有冰尘穴的存在。

冰尘穴是在冰川生态系统中生命活动最活跃的栖息地，据估算仅北极冰川冰尘沉积物中生物含量就可达36g/m2。谢菲尔德大学、布里斯托尔大学和因斯布鲁克大学研究团队的学者发现格陵兰岛、斯瓦尔巴群岛和阿尔卑斯山冰尘穴中的微生物丰度甚至可与温带地区普通生态系统相当[25，26，28，29]，比如每克冰尘中的微生物丰度与地中海每克土壤中的微生物丰度几乎是一致的，冰尘穴中的微生物主要包括病毒、细菌和微观植物。Sawstrom研究组也得到同样的研究结果，他们在研究北极冰川斯瓦尔巴特群岛Midre Lovenbreen冰尘穴中微生物时发现冰尘中的细菌丰度远高于冰尘穴中上覆水的细菌丰度。冰尘中细菌丰度为4.67×104/mL～7.07xl04/mL，是上覆水细菌丰度的2～6倍；其噬菌体的丰度规律也与细菌丰度类似[30]。Midtre Love-nbreen冰川冰尘穴上覆水和冰尘中病毒的丰度分别为0.6xl06/mL和20x106mL[31]。斯瓦尔巴特群岛冰尘穴噬菌体感染而导致细菌裂解比例（约l3%）远高于常温水域中噬菌体对细菌的裂解率（2%）[32]。因此，该研究团队认为：随着冰川的消退、融化，生物扮演的角色越来越重要。

冰尘中微生物的定殖加深了冰表而的颜色，其原因在于冰尘穴中的光合作用率远高于呼吸作用率，净吸收CO2，是一种负反馈机制，因此冰川表面能不断累积有机质，形成自我维持的生态系统，吸收的太阳射线进一步增加，促进冰的溶解，为微生物生长提供了必需的水份，并通过物理和生物活动将水和有机质进一步分散到冰川的其他部分，促进了微生物、有机质和碎屑转移到周边（如冰川底部），促进了其他生态系统的生命活动[26]。

冰尘穴中的光合作用率高于呼吸作用率，从而可以维持高的细菌种群丰度，而许多湖泊的光合作用低于呼吸作用，使得它们必须接收外源有机物质的输入才能得以维持平衡。从光合作用率分析，普通冰川融水的光合作用率为每小时释放碳0.60～8.33μg/L，而斯瓦尔巴特群岛MidreLovenbreen冰尘的光合作用率最高可达到每小时释放碳156.99μg/L，冰尘穴中上覆水的光合作用率则与普通冰川差不多[30]。考虑到冰尘穴的密度（约6%的冰川表面积或每m2 12个洞），那么可以确定冰尘微生物相关的碳固定和营养物质代谢是冰川生态系统物质循环的一个重要环节。

对于较简单封闭的生物地球化学微循环系统，如南极麦克马多干河谷冰川的冰尘穴，那里仅含有水、冰、矿物和有机碎屑，但也能长期维持微生物种群结构的平衡；Bagshaw等[33]系统研究了其中溶解物随季节变化而产生的化学演变过程。通过对DIC、DOC、K+和SO42-的检测发现：冰尘穴中DOC的产生速率为每年释放碳0.75μg/cm2，冰尘中代谢初级产物的溶解、周期性沉淀、次级碳酸盐的溶解、夏季的净光合作用和秋季冰冻时期净呼吸作用是左右冰尘穴中季节性变化和年溶解浓度的主要过程。

通过对格陵兰和阿尔卑斯山冰尘穴中微生物（噬菌体、细菌和藻类等）进行的研究表明：仅该地区微生物每年释放的有机碳就高达6400t[34]。所以在冰川生态系统中冰尘穴扮演着非常重要的角色。冰川覆盖了地球l5xl06km2的表面积，其生态系统同样对全球碳循环影响巨大。

因此，噬菌体感染而导致细菌裂解对冰尘穴生态系统中营养物质和有机质的循环起着重要作用。

4噬菌体在湿地有机碳循环中的作用

湿地狭义是指陆地与水域之间的过渡地带，广义上则被定义为地球上除海洋（水深6m以下）外的所有大面积水体。按照湿地的广义定义，它覆盖了地球表面的6%，却为地球上约20%的物种提供了生存环境，在维持全球生态系统平衡中具有不可替代的生态功能，享有“地球之肾”的美誉。湿地也是连接生物圈、大气圈、水圈、岩石（土壤）圈的重要纽带，位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，具有独特的生态功能。

湿地是地球上能量流动和物质循环最活跃的场所，也是陆地DOC最大的储库。湿地面积虽只占陆地面积的2%～3%，但其储存的DOC却占到陆地土壤碳量的18%～30%[35]。在已知的湿地生态类型中，高原（或高纬度）湿地由于具有较高的生产力和较低的分解速率（由于温度较低所致），使之成为有机碳储备最丰富的碳库。我国科学家在对青藏高原和东北三江平原低温沼泽湿地释放的CO2/CH4观测研究中也发现其碳释放量巨大，并呈逐年上升的趋势，这充分表明高原（高纬度）湿地在全球碳循环中作用非常巨大[36，37]。然而，随着全球湿地的退化，其碳储备能力也正在下降，这一现象应该引起人们足够的重视。

湿地的储备的DOC往往通过季节性的融水或常年积水以及与小溪相连而向外部环境输出，DOC输出是湿地通过水文过程实现向土壤碳输出的一个主要途径。研究表明，在加拿大北部湿地，通过小溪迁移输出的溶解性有机物中，DOC大约为每年5～40g/m2[38]。湿地生态系统中的DOC是细菌及其他微生物养料的主要来源，DOC含量的变化将深刻影响湿地内所有微生物的生活及生长状况，而噬菌体不仅与细菌的活动密不可分，而且还可以通过裂解作用有效释放DOC进而影响湿地微生物的种群结构和组成，最终影响整个湿地生态系统的物质循环和能量流动。因此，探寻湿地中噬菌体、细菌与DOC的相互关系，也是未来研究的一个重要方向。

综上所述，病毒作为海洋中数量最多的生命粒子，一个重要的生态作用是作为其他微型生物的消费者，使得许多浮游生物细胞成为无内容物的“ghost”，同时把微生物POC转化为DOC，形成“病毒回路”，进而改变了海洋生态系统中物质循环和能量流动的途径，而病毒回路的存在可使系统中的呼吸和生产力较无病毒的系统高出约1/3 [39，40]。病毒尤其是噬菌体在在湖泊生态中对细菌溶解产生的有机C的流动和再同化过程起到重要生态作用。而在冰川生态系统中生命活动最活跃的栖息地一冰尘穴，噬菌体感染而导致细菌裂解对冰尘穴生态系统中营养物质和有机质的循环起着重要作用。所有的证据表明噬菌体在不同生态系统中对DOC的循环均起着举足轻重的作用，但在不同的系统中它们的贡献率和作用机制和调节方式又有着显著差异，因此，系统研究噬菌体在不同生态系统中对DOC的调节作用，将有利于全面理解和揭示噬菌体（病毒）在整个地球物质循环和能量流动中所起的作用。

5结语

水环境是人类社会赖以生存和发展的重要场所，碳循环的关键在于过程与机制，其中的生物过程机制是焦点之一。维持全球碳平衡的关键不应仪仅关注各个库的碳贮存总量，而应更多地研究碳的流向问题，以及“源”、“汇”不平衡的问题。噬菌体由于结构简单、基因组小、便于操作等优点，常常被用作生物基因复制及表达调控研究的模型，对近现代生物化学与分子生物学的发展做出了突出的贡献。尽管目前的研究已表明噬菌体广泛分布于各生境中，对全球的碳、氮循环均有重要影响，但对于噬菌体在水环境中的分布及生态功能方面的了解仍然非常有限。我国科学家开展了影响南海深海碳循环的底栖微生物氮营养盐补充过程和机制研究，以及南海水体中古菌的分布及生物地球化学功能的研究，但对水环境中噬菌体对有机碳循环的作用鲜有报道。昆明理工大学生命科学与技术学院对腾冲热海高温噬菌体和云南高原湖泊低温噬菌体多样性进行了研究，表明高温噬菌体和低温噬菌体均存在多样性，并对部分嗜极微生物噬菌体进行了全基因组解析和功能蛋白的高效表达及其热不稳定性分析，对云南高原湖泊低温噬菌体与有机碳循环的作用研究正在进行中。

对嗜极微生物噬菌体（尤其是嗜冷和嗜热微生物噬菌体）的研究有助于丰富人们对生命起源与进化、生命本质及环境适应策略的认识，而对嗜极微生物噬菌体中重要功能蛋白的开发与应用也将带来巨大的社会和经济效益。

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碳循环定义范文第4篇

关键词:区域 低碳经济 发展模式 互动式

项目基金赞助:

1、2010年成都市哲学社会科学规划项目《成都节能减排现状、问题及建设低碳城市研究》阶段研究成果

2、四川省科技厅软科学项目《攀西生态脆弱区低碳经济发展研究》(2009ZR0065)阶段研究成果

低碳经济作为未来经济社会可持续发展的最佳模式选择,对其研究的兴趣吸引了众多自然科学家和社会科学家。目前,研究低碳经济的各类学者如雨后春笋般地涌现出来,在各自领域取得了丰硕的研究成果。长期以来,我国各区域发展战略的主要特点是经济增长优先。如何创新思路,寻求区域经济发展与生态环境保护之间的结合点,变“两难”为“双赢”,建立符合现代市场经济要求的区域发展模式是一个迫切需要从理论和实践入手加以研究解决的重大课题。

■一、低碳经济的范畴辨析

“低碳经济”、“循环经济”、“生态经济”、“可持续发展”、“人与自然和谐发展”等概念的涵与外延到底应该如何界定一直未有定论,特别是“低碳经济”与“循环经济”这两个概念的界定更是难上加难,有人提出循环经济是发展低碳经济的基本路径,有人提出低碳经济包含循环经济……。笔者认为首先需要准确定位“低碳经济”所涉及的范畴,与循环经济相比较低碳经济涉及的范畴要小一些,对解决目前我们面临的严峻的资源环境问题要更有针对性一些,具体来说低碳经济是实践循环经济的一种发展模式。不能因为“低碳经济”的提法新,整个世界范围内都在大力推进就认为“低碳经济”模式能够解决人与自然和谐发展的一切问题,我们认为低碳经济所涉及的范畴只限于“气候问题”和“能源问题”两个部分。目前针对如何发展低碳经济主要从“减少碳排放量”和 “增加碳汇聚量”两个方面在推进,通过聚焦上述两个方面,低碳经济实质上把循环经济发展模式落实到了一个可观察、可操作的层面,通过研究和实践,将来或许我们可以将成功发展低碳经济所获得的经验应用和推广到“二氧化硫污染问题”、“固体废弃物污染问题”及“水污染问题”等一个个具体的资源环境问题。

■二、低碳经济的实践模式

现阶段区域层面的低碳经济实践模式总体而言,主要包括“减少碳排放量”与“增加碳汇聚量”两种模式。

2.1减少碳排放量

在区域层面上减少碳排放量主要有两个途径:其一是提高能源使用效率;其二是优化能源消费结构。能源使用效率的提高和能源消费结构的优化都可以直接减少二氧化碳的排放量。

2.1.1提高能源使用效率

虽然进入二十一世纪后,我国的单位GDP能耗呈现下降趋势,但是我国广大地区的能源使用效率是比较低的,也就是单位GDP的能源消耗量与先进国家比较还很高,资料显示我国单位GDP能耗是世界平均水平的2.2倍,是欧盟的4.6倍,是日本的8倍。一方面我国能源使用效率低,另一方面我国浪费能源的现象却层出不穷。可以从两个层面和三个层次上来探寻如何提高能源使用效率。

1)两个层面即技术层面和制度层面

(1)技术层面

由于现阶段提高能源使用效率的关键核心技术主要掌控在欧盟、美国和日本等发达国家,相关技术引进举步维艰,面临的问题是如何在引进核心技术的过程中,提高我国自主研发能力,构建适应区域层面实际情况,提高能源使用效率相关技术体系。

(2)制度层面

由于能源价格形成机制、政府管理能源方式和全国性能源市场体系等方面的不完善,我国还没有形成有利于提高能源使用效率的制度环境和制度安排。制度层面面临的首要问题是如何通过设计适应的制度安排杜绝浪费能源的现象,进而通过经济激励机制的建立促使高耗能高污染产业主动研发和使用提高能源使用效率的技术。

2)三个层次

(1)宏观层次

构建提高能源使用效率的区域性社会

(2)中观层次

构建提高能源使用效率的产业链、产业园区及社区

(3)微观层次

构建提高能源使用效率的企业和家庭

2.1.2 优化能源消费结构

针对这一问题,首先必须认识到我国目前的能源供给结构是“多煤贫油少气”,短期内能源供给结构的刚性问题是不容忽视的,目前国内各省区在政府主导下都大力推进新能源产业的发展,呈现一派热火朝天的景象,我们认为目前这种推进新能源产业的热潮值得商榷,因为各地大力推进的结果容易造成“产能过剩”和资源的错误配置,在推进新能源产业发展和能源消费结构升级过程中不宜过急过快,需要审时度势,量力而行。

2.2增加碳汇聚量

增加碳汇聚量主要可以从两个层面来探讨,其一是碳的自然汇聚,其二是碳的人工汇聚,总称“增加碳汇”。

2.2.1碳的自然汇聚方式

这种解决办法是充分利用植物在光合作用中吸收碳的化学反应过程,把大气中多余的二氧化碳转变成碳化合物,通过改变碳的存在形式来减少大气中的二氧化碳含量,植树造林是其具体的实际模式,其主要特征是通过碳元素的循环实现碳的汇聚,具有可持续性。

2.2.2 碳的人工汇聚方式

该方式是通过运用碳采集技术、碳捕获技术汇聚大气中多余的二氧化碳,然后进行深海或地底埋存来减少大气中的二氧化碳含量,这种方式与固体废弃物处理中的填埋方式较相似,其主要特征是由于没有改变碳的存在形式,只是暂时将二氧化碳汇聚起来,可持续性方面尚存难题。

2.2.3 两种方式的比较分析

我们认为我国广大区域有现实操作意义的是碳的自然汇聚方式,因为我国不少地区以森林为主的一系列碳汇资源相对比较富集,随着CDM(清洁发展机制)机制和碳交易市场的完善和发展,在增加碳的自然汇聚方式方面会有优势。而碳的人工汇聚方式所涉及的碳采集、碳捕获及碳埋存等技术,目前在我国不少地区还没有可利用的技术支撑体系,暂时没有可操作性。针对自然汇聚方式面临的问题主要是如何融入CDM(清洁发展机制)框架和国际及国内的碳交易市场,以“碳排放权”供给者的身份进入CDM框架和碳交易市场,通过“排放权交易”获得市场补偿,促进区域低碳经济的发展。

■三、区域低碳经济发展模式的初步探悉

以上对低碳经济实践模式的研究虽然都是初步尝试,但是应该肯定这些尝试给出了我们研究低碳经济发展模式的方向和基本方法。另外,笔者认为对低碳经济发展模式的研究还可以从另外一些方面作补充。如根据总书记提出的在我国构建社会主义和谐社会的总体思路,在低碳经济发展模式研究中引入和谐社会的“和谐度”这个概念就发展低碳经济与构建社会主义和谐社会进行整合。从外部效应理论出发,就人类与自然的和谐度而言可初步得出:

我们知道无论是人类活动对自然的影响,还是自然活动(自然变化、生态环境变化)对人类的影响都可以划分为正的外部影响(正外部效应)和负的外部影响(负外部效应)两大类。相互之间的正外部效应越大,负外部效应越小说明其和谐度高,反之相互之间的正外部效应越小,负外部效应越大则说明其和谐度低。

“一个地区要获得发展,或者要有自然资源优势,或者要具有资本、人才、技术、品牌等后天获得性资源,而且后者对前者具有点石成金的作用”。根据前面对人与自然相互影响的分析结论,我们认为生态环境建设可以理解为通过增加人类活动给予自然的正外部效应,实现生态环境的持续稳定增长,使被破坏了的生态环境能够恢复,进而提供充足的生态环境服务,使人类的福利水平不断升级;而低碳经济建设则可以理解为通过减少人类活动给予自然的负外部效应,以维护生态环境的质量,同时实现经济效益、生态效益、社会效益的“三赢”。可见,低碳经济建设与生态环境建设具有高度的相关性,两者都是通过改善人类活动模式来影响自然环境状况,使人与自然之间的和谐度不断提高升级。

和谐度提高的过程可以认为是由生态环境建设产生的促进自然环境增长的拉力和由低碳经济建设所产生的防止自然环境退化的推力而形成的推拉合力所主导的人与自然关系不断协调的和谐演进升级过程。

■四、总结

全面推进低碳经济建设与生态环境建设互动式发展模式是一个大系统工程,同该地区的人口问题、资源问题、工业问题、“三农问题” 、资源资本化等诸多问题从各个角度都直接或间接相关,应该认识到不可能仅靠单一项目、单一工程、单一方面、单一区域的建设和发展就能取得进展。而要有全面的、综合的、系统的发展与建设方案,才能取得好的成效。区域层面全面建设小康社会的顺利进行,需要得到政府、社会、企业、个人等诸多方面的支持和协助。除了要在认识上统一思想、步骤上配合、行动上协调、措施上配套外,还要运用行政的、法律的、经济的等各种手段和措施,以低碳经济建设带动生态环境建设,以生态环境建设促进低碳经济建设,建立低碳经济建设与生态环境建设互动式发展的长效机制,使区域层面的社会生产力得到长足发展,真正意义上实现全方位的可持续发展。

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碳循环定义范文第5篇

关键词：低碳经济；农业；循环经济；发展

1低碳经济和农业循环经济概述

低碳经济，是一种新的经济发展模式，对全球经济的可持续发展具有重要意义。世界各国已经对低碳经济达成共识。低碳经济要求，采用各种手段，包括产业转型、技术创新等，坚持可持续发展理念，在工业生产中减少使用高碳能源，比如煤炭等，从而使温室气体的排放量大大减少，这样在保持经济发展的同时也保护的生态环境[1]。发展低碳经济，一方面要调整经济结构，提高能源利用效益，一方面有要积极完成节能降耗指标，承担保护环境的责任。农业循环经济，是在农业发展中使用循环经济理念，把农业生产、农产品加工和有机废弃物资源化看作是客观的有机体，形成资源低消耗，产品再加工，资源再利用的周而复始的循环经济体系。农业循环经济利用了生物链原理，包括物质循环、物种共生等，以资源化和再利用为原则，为了尽量减少农业资源对环境的破坏，采取各种手段，实现农业资源消耗的最小化，实现农业资源投入的最小化，最终目的是循环利用农业资源，高效利用农业资源，从而促进农业经济的发展。农业循环经济是低碳经济在农业领域的一种表现形式。

2双城市促进农业循环经济发展的建议

2.1转变观念提高认识

政府应采用各种手段，加强对农业循环经济的宣传，加强对农业循环经济的教育，提高政府人员和人民群众对农业循环经济的认识，让人们认识到循环经济对农业发展的中重要意义。尤其要在农村加大宣传力度，让循环农业的理念扎根到老百姓的心中，增强老百姓的责任意识。公众明白了农业发展的严峻形势，明白了传统农业对环境的危害，会支持农业循环经济发展，自觉参与到农业循环经济的发展中来。同时，政府也要转变思想观念，尤其是政绩观，重视农业生态和农业环境指标的考核，共同促进农业循环经济的发展。发展农业循环经济，就要抛弃传统的农业观念，树立现代农业观念，农业发展要由粗放型向集约型转变。让人们认识到农业循环经济就是要发展生态农业，发展循环农业，实现农业的可持续发展。当人们树立了生态农业、循环农业的理念，会在这些理念的指导下，从事农业生产，农业经济的活力就会被激发出来。

2.2加强政策引导

为了促进农业循环经济的发展，双城市要加强政策引导，针对农业循环经济制定相应的法规政策。参照中央的相关的法律法规，依据本地的实际情况，制定有针对性的地方性法规，制定可操作的地方性法规。通过健全农业资源保护政策，改善农村生态环境，通过完善农业生态补偿机制，保护农业生态环境。另外，政府要加大对农业循环经济的扶持力度，建立有效的激励机制，充分发挥财税政策的关键性作用。加大对农业基础设施的投入。政府可以对直接投资一些生态农业项目，或者对其进行补贴支持。一些采用了环保技术的种植户和养殖户，政府要给他们一定的奖励，比如信贷优惠等，这样能够激励更多的人。政府在经济发展中具有重要的调控作用，通过各种政策，包括投融资政策、产业政策和区域政策等，对农业循环经济进行引导，引导农户积极参与到生态农业的发展中，引导企业加大生态农业项目的开发力度。