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1、温室气体概述

温室气体（Greenhouse Gas，GHG）是指大气中那些吸收和重新发出红外辐射的自然和人为的气态成分，包括对太阳短波辐射吸收极少、对长波辐射强烈吸收的30余种气体。根据《京都议定书》中规定的6种温室气体包括：二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）和六氟化硫（SF₆）。根据迄今为止的监测数据分析，一般认为前3种是导致气候变化的主要温室气体。

图从前工业时代到2020年

最重要的温室气体对全球辐射强迫增加的贡献率

二氧化碳（carbon dioxide，分子量44），又称碳酸酐。常温常压下为无色无臭气体，密度1.977g/cm³，比空气大，能溶于水、烃类等多数有机溶剂。二氧化碳的环境危害主要体现在导致全球变暖、冰川融化、促使海平面上升、引起气候反常、导致土地沙漠化以及影响农业生产等方面。水稻、小麦等植物过多的吸收二氧化碳，虽然会使产量有一定程度的增加，但是会导致粮食里面的营养成分如人体所需的蛋白质、氨基酸及微量元素铁、锌等含量下降。另外，一定浓度的二氧化碳还会对人体的健康产生危害。一般环境空气中二氧化碳的含量超过1%时，人即有轻度的头晕反应；超过3%时，开始出现呼吸困难；超过6%时，就会重度缺氧窒息甚至死亡。二氧化碳作为生命活动的代谢产物和工业副产品存在于自然界中，主要来源于火力发电、建材、钢铁、化工、汽车尾气及天然二氧化碳气田，它是造成“温室效应”的主要气体。

甲烷是一种有机化合物，分子量为16.043。甲烷是最简单的有机物，也是含碳量最小（含氢量最大）的烃。甲烷在自然界的分布很广，是天然气，沼气，坑气等的主要成分，俗称瓦斯。它可用来作为燃料及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离，可致窒息死亡。皮肤接触液化的甲烷，可致冻伤。甲烷也是一种温室气体。GWP的分析显示，以单位分子数而言，甲烷的温室效应要比二氧化碳大上25倍。这是因为大气中已经具有相当多的二氧化碳，以至于许多波段的辐射早已被吸收殆尽了；因此大部分新增的二氧化碳只能在原有吸收波段的边缘发挥其吸收效应。相反地，一些数量较少的温室气体(包括甲烷在内)，所吸收的是那些尚未被有效拦截的波段，所以每多一个分子都会提供新的吸收能力。

一氧化二氮（nitrous oxide），又称笑气，是一种无机物，化学式N₂O，分子量为44.013，密度为1,8kg/m³，是一种危险化学品，呈无色有甜味气体，是一种氧化剂，在一定条件下能支持燃烧，但在室温下稳定，有轻微麻醉作用，并能致人发笑。N₂O在大气中的存留时间长，并可输送到平流层，导致臭氧层破坏，引起臭氧空洞，使人类和其它生物暴露在太阳紫外线的辐射下，对人体皮肤、眼睛、免疫系统造成损害。与二氧化碳相比，虽然N₂O在大气中的含量很低，属于痕量气体（trace gas），但其单分子增温潜势却是二氧化碳的298倍，对全球气候的增温效应在未来将越来越显著。大气N₂O的重要来源之一是农田生态系统，在土壤中，N₂O是由硝化、反硝化微生物产生，人们向农田中施入过量氮肥，促进微生物活动，通过硝化、反硝化过程（nitrification and denitrification）使氮素转化为N₂O。污水生物脱氮硝化和反硝化过程也会引起氧化亚氮的排放，溶解氧的限制、亚硝酸盐的积累和羟胺的氧化都是导致氧化亚氮产生的原因。

含卤温室气体是分子中含有卤族元素（氟、氯、溴等）的一类温室气体，主要包括《京都议定书》限排的SF₆、PFCs、NF₃等及《蒙特利尔议定书》限排的CFCs、HCFCs等以及两个议定书共同限排的HFCs。含卤温室气体几乎完全由人工合成并排放（用于制冷剂、发泡剂、喷雾剂、清洗剂、灭火剂、溶剂、绝缘材料等），其大气浓度变化对全部长寿命温室气体辐射强迫的贡献率约为11%。

另外，中国环境监测总站还将CO、¹³CO₂、¹⁴CO₂等也纳入温室气体监测范围。CO，分子量为28.0101，通常状况下为是无色、无臭、无味的气体。物理性质上，一氧化碳的熔点为-205℃，沸点为-191.5℃，难溶于水。化学性质上，一氧化碳既有还原性，又有氧化性，能发生氧化反应（燃烧反应）、歧化反应等；同时具有毒性，较高浓度时能使人出现不同程度中毒症状。CO与O₂燃烧后变成CO₂。

气象组织(世界气象组织)《2016 年全球气候状况声明》显示，2016 年全球继续变暖，温度高于工业化前水平约 1.1 摄氏度，创下新纪录。今年许多国家都已亲身体会到气候变化带来的巨大影响。温室气体排放量持续上升，比1990年水平增加了超过50%。此外，全球变暖正对我们的气候系统造成长远影响。如果我们现在不采取行动，那么气候变化将造成不可挽回的后果。每年，地震、海啸、热带气旋及洪水带来数千亿美元的损失。

世界气象组织（WMO）于2021年10月25日发布的《WMO温室气体公报（2020年）第17期》显示，2020年主要温室气体的全球大气年平均浓度达到新高，二氧化碳约为413.2ppm，甲烷为1889ppb，氧化亚氮为333.2ppb，分别为工业化前（1750年之前）水平的149%、262%和123%。

中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上提出应对气候变化新的国家自主贡献目标和长期远景：二氧化碳排放于2030年达到峰值，并于2060年前实现碳中和。随着首次写入2021年“两会”工作报告，碳达峰碳中和已成为我国“十四五”污染防治攻坚战的主要目标。

2、温室气体监测

为深入贯彻习近平生态文明思想，积极应对气候变化，推动实现碳达峰碳中和目标，作为保障碳达峰/碳中和国家战略目标顺利推进的基础能力，急需建立二氧化碳等温室气体源汇监测技术体系与核算支持业务体系，为我国碳源汇的可测量、可报告、可核查（M.R.V）提供技术支持。

目前，国际上有2 种测量温室气体排放量的方法，一种是核算法，另一种就是测量法。欧盟将核算法和测量法置于同等地位，美国优先使用测量法，我国目前主要采用核算法。我国“碳达峰“和”碳中和“的目标的确立，有望推动碳市场新的核算体系的建设。在新的体系下，温室气体的在线监测将会成为体系的重要基础，测量法有望成为碳排放监测的有效参考。

为落实“减污降碳”要求，支撑应对气候变化工作成效评估，2021年1月，生态环境部印发《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》（环综合[2021]4号），明确提出“加强温室气体监测，逐步纳入生态环境监测体系统筹实施”的要求。