最近一段时间，低碳生活成了一个非常热门的话题，大家都在谈论它，几乎到了谈“碳”色变的程度。首先我们要弄清楚，这个“碳”指的是什么。毫无疑问，最主要的是指二氧化碳。那为什么大家这么惧怕二氧化碳呢？这个问题大家可能都知道，二氧化碳会引起温室效应嘛。可是，可能很多人都不太清楚二氧化碳到底是怎么引起温室效应的。
早在1895 年，诺贝尔化学奖得主瑞典物理学家斯文特·阿列纽斯研究出了第一个用以计算二氧化碳对地球温度影响的理论模型。他得出的结果是，大气层中的二氧化碳含量减少约40%，温度就会下降4～5摄氏度(7～9华氏度)，并可引发一个新的冰川期。同理，二氧化碳的含量翻番的话，温度就会上升5～6 摄氏度(9～11华氏度)。1896年，他首创地球“温室效应”概念，并在以后引起人们广泛地关注。
那什么是温室效应呢？全球的地面平均温度约为15℃。如果没有大气覆盖，根据地球获得的太阳热量和地球向宇宙空间放出的热量相等的原理，可以计算出地球的地面年均温度为－18℃。这33℃的温差就是大气像被子一样保护地球造成的。这就是温室效应。可以看到，其实温室效应并不是完全没有好处，只是需要维持在一个平衡的状态下。如果没有温室效应，地球将是一个冰窖。
宇宙中任何物体都辐射电磁波。物体温度越高，辐射的波长越短。太阳表面温度约6000K，它发射的电磁波的波长很短，称为太阳短波辐射(其中包括从紫到红的可见光)。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时，也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却下来。地球发射的电磁波因温度较低而具有较长的波长，称为地面长波辐射。短波辐射和长波辐射在经过地球大气时的遭遇是不同的：大气对太阳短波辐射来说几乎是透明的，而它却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时，它自己也向外辐射波长更长的长波辐射(因为大气的温度比地面更低)。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受逆辐射后就会升温，这也可以说是大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。
地球大气的这种保温作用，类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃(温室效应也可称为暖房效应或花房效应)，因为玻璃也具有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。我们知道，并不是大气中的每种气体都会强烈吸收地面长波辐射的。地球大气中起温室作用的气体称为温室气体，主要有二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、水汽、氢氟碳化物、全氟烃以及六氟化硫等，后3种通常被总称为氟烃化合物。它们几乎吸收地面发出的所有波长的长波辐射，只有一个很窄的区段吸收很少，这个区段被称为“盲区”。地球主要通过这个盲区把从太阳获得的热量中的70％又以长波辐射形式返还宇宙空间，从而维持地面温度不变。我们现在所说的温室效应，主要是指由于人类活动增加了温室气体的数量和品种，使这盲区即能返回宇宙空间的70％的热量的数值下降，使留下的余热增多而使地球变暖的情况。
另外根据法国Angers大学的M. Chrysos教授和俄罗斯圣彼得堡大学的同行们的最新联合研究，CO2分子不仅作为单分子状态吸收与散射能量，而且还在分子与分子碰撞期间吸收与散射能量。分子碰撞时所吸收的红外辐射能量要比不考虑碰撞效应时增加10%，因此这也必然会导致地球温室效应的加剧。
CO2等温室气体虽然吸收地面长波辐射的能力很强，但它们在大气中的数量却极少。如果把压力为一个大气压、温度为0℃的大气状态称为标准状态，那么把地球整个大气层压缩到这个标准状态，它的厚度是8000米。目前大气中CO2的含量是355ppm即百万分之355(ppm为百万分之一)，把它换算到标准状态，就是2.8米厚。在8000米厚的大气中就占这2.8米厚的这一点点。甲烷含量是1.7ppm，相应是1.4厘米厚。臭氧浓度是400ppb(ppb为ppm的千分之一)换算后只有3毫米厚。一氧化二氮是310ppb，2.5毫米。氟里昂有许多种，但大气中含量最多的氟里昂12也只有400ppt(ppt是ppb的千分之一)，换算到标准状态只有3微米。由此可见大气中温室气体是极少的。甲烷是仅次于CO2的重要温室气体。它在大气中的浓度虽比CO2少得多，但增长率却大得多。据联合国政府的气候变化委员会(IPCC)1996年发表的第二次气候变化评估报告的资料(简称《报告》)，从1750～1990年共240年间CO2增加了30％，而同期甲烷却增加了145％。 甲烷也称沼气，是缺氧条件下有机物腐烂时产生的，例如水田、堆肥和畜粪等都会产生沼气。一氧化二氮又称笑气，因为呼入一定浓度的这种气体后会引起面部肌肉痉挛，看上去像在发笑一样。它主要是由于使用化肥、燃烧化石燃料和由生物体所产生的。大气中的臭氧含量，在平流层中虽有减少，但在对流层中是增加的。氟里昂气体是氯、氟和碳的化合物，它在自然界里本不存在，完全是人类制造出来的。由于它的溶点和沸点都比较低，不燃、不爆、无臭、无害、稳定性极好，广泛用来生产制冷剂、发泡剂和清洁剂等。地球大气中浓度最高的氟里昂12和氟里昂11含量虽都极少，但这些年增长率却很高，均达到年增5％。根据1987年国际《蒙特利尔议定书》，它在大气中的浓度将在21世纪初开始逐渐减少。
应当说明，CO2以外的其他温室气体在大气中的浓度虽比CO2小得多，有的要小好几个量级，但它们的温室效应作用却比CO2强得多，它们对大气温室效应的作用，根据IPCC第二次《报告》，都只比CO2低一个量级。这是值得注意的。
空气中含有二氧化碳，而且在过去很长一段时期中，含量基本上保持恒定。这是由于大气中的二氧化碳始终处于“边增长、边消耗” 的动态平衡状态。大气中的二氧化碳有80％来自人和动、植物的呼吸，20％来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳有75％被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中。还有5％的二氧化碳通过植物光合作用，转化为有机物质贮藏起来。这就是多年来二氧化碳占空气成分0.03%(体积分数)始终保持不变的原因。
但是近几十年来，由于人口急剧增加，工业迅猛发展，呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳，远远超过了过去的水平。而另一方面，由于对森林乱砍乱伐，大量农田建成城市和工厂，破坏了植被，减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小，降水量大大降低，减少了吸收溶解二氧化碳的条件，破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡，就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。空气中二氧化碳含量的增长，就使地球气温发生了改变。据分析，在过去二百年中，二氧化碳浓度增加25％，地球平均气温上升0.5℃。估计到下个世纪中叶，地球表面平均温度将上升1.5—4.5℃，而在中高纬度地区温度上升更多。
所以从现在开始，我们就需要行动起来。就世界范围的二氧化碳减排而言, 重点应放在减少化石性燃料的使用、清洁可再生能源的开发、二氧化碳的分离回收技术和二氧化碳的综合利用上。二氧化碳的综合利用将是今后重点开发和研究的对象。就个人而言，我们则要把低碳生活彻底地进行下去。
