二氧化碳是维持地球生命的重要化合物，它可以使水保持液态，使人类家园适宜居住，但人类过度排放二氧化碳也引起了一系列生态问题。你知道二氧化碳为什么被称作温室气体吗？二氧化碳是最危险的温室气体吗？
温室气体简史
在所有光线到达地球表面之前，我们的大气层就像一个55000万亿吨的气体毯飘浮在人类头顶上，在臭氧层的帮助下过滤了99%的紫外线。大气层能让可见光照射进来，照亮地球，最终红外线能使地球变暖，使处于寒冷状态中的生命获得热量。
照射地球表面的红外线被不同物体吸收，然后以热量的形式辐射出去，反射的热量试图从天空中被加热区域转移至较冷区域，这时它们面临着热量的“控制者”——温室气体。
像二氧化碳、水蒸气、氮氧化物、甲烷等气体，能够阻止热量完全逸入太空，如果没有它们，地球将会是一个平均温度低于-18℃的冰冻星球。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能，它在大气中增多会形成一种类似于“无形的玻璃罩”（类似于“温室”），使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热。
■什么因素使二氧化碳成为温室气体
当我们说红外线或红外辐射时，通常指的是地球表面反射的红外射线，而不是与太阳光线一起进入地球大气层的红外射线。
空气的主要成分，例如氮气和氧气，对红外辐射是“透明”的，这意味着这些气体不与红外辐射相互作用。然而，二氧化碳气体具有红外活性，它会与红外辐射发生一些化学反应，从而阻止二氧化碳离开地球。那么这些分子干扰红外射线的路径时会发生什么呢？为此，我们需要放大单个气体分子。
即使在常温常压条件下，气体分子也处于恒定振动状态，当受到外部能量的冲击时，这些运动会变得更加剧烈。现在人们可以想象一下二氧化碳分子的碳原子和氧原子是乒乓球，连接它们的键是弹簧。在正常情况下，这些化学键会以特定频率弯曲和拉伸，并在大气中悬浮。
当红外辐射光子撞击气体分子时，气体分子会吸收光子然后被激活，并开始以更快的速度振动，然而，该气体分子不能保持长时间较快运动，必须放松恢复至原始状态，它通过将能量释放至空气，或者转移至附近的二氧化碳分子来实现。
同样的现象在数万亿个二氧化碳分子中一次次重复发生，能量的持续吸收、激活和再释放是气体分子捕获热量的根本原因。
■二氧化碳是最危险的温室气体吗
在每个分子中，由于原子核和电子云的相互作用，它们都拥有正负电荷，当二氧化碳、甲烷或者二氧化氮等杂核分子发生振动时，它们的电荷分布会发生变化。有时它们是均匀分布的，但有时不是。化学键之间电荷的不均匀分布会产生电场，使它们对电磁辐射非常敏感。
在像氮气和氧气这样的杂核气体中，即使化学键被拉伸，电场也不会发生变化，因此，电磁辐射不受阻碍地通过它们，此外，当涉及与辐射相互作用的频率时，气体分子是非常挑剔的。二氧化碳容易吸收较低能量的长波红外辐射，而氮气和氧气仅吸收较高能量的辐射，例如伽马或者X射线。
单个含氯氟烃分子所产生的碳足迹相当于1万个二氧化碳分子，甲烷可以吸收30倍以上的热量，而水蒸气是空气中所有温室气体中吸收热量最强的。
尽管水蒸气比二氧化碳吸收热量更多，但它的浓度并没有受到人类活动的显著影响。二氧化碳就完全不一样，因为它是人为活动的主要副产品，自上世纪70年代以来，二氧化碳排放量增大了0.9倍，因此，虽然二氧化碳本身不是最危险的温室气体，但由于它向大气中不受管制地过度排放，现已成为人们关注的焦点。 （来源：重庆科技报）