碳排放CO_(2)温室效应机制

摘要

基于两个化学反应①CO_(2)+H_(2)O→H_(2)CO_(3)和②H_(2)CO_(3)+3H_(2)O→H_(2)CO_(3)·3H_(2)O,采用量子化学方法,优化获得反应物和产物分子结构,计算其红外振动光谱和化学反应的热力学数据,确定这些化合物对红外辐射的吸收与强度.研究发现,反应①和②能自发发生反应,产生H_(2)CO_(3)和H_(2)CO_(3)·3H_(2)O(三水碳酸);H_(2)CO_(3)具有较强的红外辐射吸收(重要的吸收频率1919.9 cm^(−1)和强度426.7 km/mol等),H_(2)CO_(3)·3H_(2)O具有很强的红外辐射吸收(重要的吸收频率3145.9 cm^(−1)和强度1124.2 km/mol等).因此,H_(2)CO_(3)和H_(2)CO_(3)·3H_(2)O可以作为主要物质广谱强吸收近红外和中红外辐射能,放出热量促使大气温度升高产生温室效应.此外,还研究通过碳酸盐的水化反应得到的离子化合物HCO_(3)^(−),CO_(3)^(2−),HCO_(3)^(−)·3H_(2)O,CO_(3)^(2−)·3H_(2)O的红外振动,结果表明这些物质也能强吸收红外辐射能转变成热能,增强温室效应.因此,研究找到了CO_(2)作为温室气体导致温室效应的直接科学证据和机制,由CO_(2)与H_(2)O反应转变成H_(2)CO_(3)和H_(2)CO_(3)·3H_(2)O,从而产生大气温室效应.根据地球体系和大气中碳循环与碳排放的重要性和敏感危害性,直接明确的科学依据和机制确证了大气云雾中CO_(2)气体能导致温室效应,增强了控制碳排放和温室效应的急迫性.