真的是二氧化碳造成地球气温升高吗？——提出“水失衡”理论

张康德



真的是二氧化碳造成地球气温升高吗？——提出“水失衡”理论

张康德*

（福建厦门市海沧区新阳海新，福建厦门，361000）

当前气候异常成为世界上关注的话题，现有研究得出的结论，是“二氧化碳”造成的结果，笔者提出质疑，认为并非其结果，而是地球上“水”的“失衡”造成的结果，并在此论述了造成“水失衡”的因素。

气候异常；温室效应；水的失衡；水失衡的因素

引言

气温越来越热，干旱、暴雨等极端气候越来越频发，雪山与两极的冰雪消融，海平面上升，将淹没大陆沿海地区及一些海岛，等等。种种现象，根据现有研究得出的结论，认为是“温室效应”造成的结果，“温室效应”就是人类燃烧煤炭、石油等，燃烧后放出的二氧化碳进入大气，在大气形成无形的“玻璃罩”，二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能，使太阳幅射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果使地球表面变热起来了。

真的是“温室效应”造成地球变热了吗？笔者提出质疑，根据笔者的研究，认为上述种种自然现象是地球上“水的失衡”造成的结果。

1 我们有必要了解一下：地球表面的温度是如何散发出去的？

按照“水的吸热、放热定律”，地球表面温度升高后，水吸收热量，水由液态变成气态，向天空上升（蒸发），到了高空，处于冷环境，进行热交换，水放出热量，水重新变成液态，即变成雨雪，重新降落到地面上；然后再重新吸收地球表面的温度，再次汽化，重新循环----这一过程便将地球表面的温度散发出去了。尽管所有的物质均有遇热由固态—液态—气态的过程，但是只有水才具备其他物质更好的特性，就是流动性强。

如果水量不足时，没有足够的水来吸收地球表面温度，将地球表面温度散发，也就造成地球表面温度升高了。就象在夏天，下了雨，或洒点水就感到凉快一些；或者我们居住在湖边、江边，也会感到凉快一样。

（地球上）水失衡----这是我提出的新理论。水量不足，不过是“水失衡”的结果之一，下面将论述之。

2 水在地球上的特性及在自然界中扮演的角色

2.1 水不灭定律

同“物质不灭定律”一样，水也是不灭的。

（1）水，可以以“独立体”的形式存在（即物理形态）：液态形式（即水），气态形式（即水汽），固态形式（即冰、雪）；

（2）水，也可以与自然界的其他物质、其他物体共存的形式，如：水合化合物，以化学形式存在；又如：各种生物中含有一定的水，以生物形式存在，当这些物体消亡时，水又以“独立体”形式释放出而存在；或这物体转化为另一种物体（例如食草动物吃掉植物、食肉动物吃掉另一动物），水又转化为与另一种生物形式存在。

（3）水，在某系统（或物体）中的增加（或减少），就意味在另一系统（或物体）中的减少（或增加），但地球上水的总量并没有增加（或减少），是不变的。

2.2 水的吸热、放热定律

就是说水具有吸收（或放出）热量的功能。有两种形式：

（1）水自身具有的吸热、放热功能（比热），就是说单位质量物体改变单位温度时吸收（或释放）的热量，或者说水外的环境变化（温度的升高、降低）造成了水的吸收热量（或放出热量），这一原理在中学物理学中已得知。同时，水的吸热（或放热）还改变了水的物理形态，水有固态、液态、气态，水通过吸收热量，从固态变成液体再变成气态，反之，水通过放出热量从气态变成液态再变成固态。

（2）一个系统，需要运用水的吸收热量（或放出热量）的功能来维持该系统的稳定性。对于生命系统（例如人），需要通过喝水、补充水份来维系正常的生命运行、保持固定温度，温度越高，就需要补充越多的水份；同时，通过排除水份（如流汗）来降低生命的温度。

2.3 水在系统运行中起着重要的载体作用

一个系统，不论是生命系统（如人类、动物等），还是非生命系统（如：自然系统），这些系统都是开放式系统，就是说系统的物质流、能量流、信息流与系统外（或与其他系统）进行沟通、交流。水尽管也是物质流之一，但是，水在物质流、能量流、信息流运行中起着重要的载体作用。没有水作为载体，系统内的物质流、能量流、信息流就无法运行，系统也无法与系统外（或其他系统）进行沟通、交流。

以人体为例：心血管系统、消化系统、泌尿系统等，都需要水才能运行；就连眼泪分泌、关节活动等也是如此。

2.4 水链定律

水链与自然界的生物链、食物链原理一样，同样存在一个“链”的关系。

（1）可以是单独存在形式：水作为一个独立体存在，并且是以“链”式模式运行：陆地与海洋的水蒸发后，成为空气中的水汽，到高空后又冷凝成水滴，陷落下来（即雨雪等），重新回到地球表面。

（2）也可以与自然界的其他“链”共存的形式：以“生物链”为例，生物向自然界摄取水（如植物的根向地下吸水、动物或人喝水），经过生物的生理循环，又排泄出来，重归自然界（植物通过树叶蒸发，动物或人通过排尿、流汗）；以“食物链”为例，上一级生物将下一级生物作为食物进行摄取时，也同时摄入了水，这样就形成了与“食物链”共存的形式。

2.5 水均衡定律

（1）个体均衡：就是说在单个物质、单个物体中含有的水是有一个固定比例的，如生物中的水的均衡，不论是单个细胞，还是生物的高级形式（如人），生物中所含有水的比例是均衡的，当然是动态均衡。

（2）系统均衡：一个系统内含有水的比例是均衡的，当然也是动态均衡。

（3）系统的均衡决定了（系统内）个体的均衡，一个大系统决定了子系统的均衡；同样，个体（或子系统）的均衡维系了系统（或大系统）的均衡。系统（或一个大系统）的失衡（过度或不足）将造成个体（或子系统）的失衡（不足或过度）；同样，个体（或子系统）的失衡（过度或不足）也将造成系统（或大系统）的失衡（不足或过度）。

（4）“外因通过内因来起变化”，一个系统外的水均衡（或失衡）将影响到、左右着该系统的水均衡（或造成该系统的水失衡）。

（5）在两个系统（或多个系统）之间，一个系统的水均衡将影响到、左右着另一个系统的水均衡；同样，一个系统的水失衡（过度或不足）将造成另一个系统水失衡（不足或过度）。

（6）水的均衡是“动态均衡”，而不是“静态均衡”，就是说它在固定值范围内左右摆动；而且有一个“度”或“量”，“量变产生了质变”，水过多（或过少），就产生了失衡状态。

（7）一个个体（或系统）中水处于失衡状态，将影响（或破坏）该个体（或系统）的稳定性，而且改变（或破坏）其的性能，使得该个体（或系统）无法保持“丰盈”状态，而是处于“萎亏”状态，甚至造成该个体（或系统）灭亡。

2.6 水位差定律

同电位差原理一样，正极与负极之间存在着电位差：其电压越大，高压端流向低压端的电流也越大，速度也越快，水也是如此。

（1）在水的两种形态（或两个系统）之间，一方是富含水（或缺乏水），另一方是正常状态，这样就造成了两方之间不同的水位差。一方是正水位（富含水时），另一方是负水位（缺乏水时）。正水位差时，富含水的一方流向正常状态的另一方；负水位差时，正常状态的一方则反向流向缺乏水的另一方。

就象青菜、萝卜变成菜干、萝卜干一样，放在干燥的地方，青菜里的水分就会挥发出来；在太阳下晒或者用火烘干，是让青菜加温或青菜四周的空气变得干燥，加速青菜的水分挥发。

（2）水位差越大（不论是正水位差还是负水位差），其水压越大，水流也越大，速度也越快。

就象天气，分：雾天、小雨、中雨、大雨、暴雨，天空中聚集的水越多，下的雨就越大、越急。

3 水是如何失衡的

3.1 按照水的特征，可将自然界分成几个系统，这几个系统又组成自然界大系统

（1）可以把自然界分成几个系统：①空气系统（又可细分为：水汽、雾、云、雨雪等）；②生物系统（又可细分为：植物、动物、微生物等子系统，每个子系统又包含若干个物种）；③人系统（由于人类强势、强权，凌驾于自然之上，就自立成一系统）；④土地系统（土、岩石等）；⑤水系统（江河、湖泊、地下水、海洋等）。

（2）这五个系统遵循第二章中论述的水诸种“定律”，例如：水系统向空气、生物、土地等供应水；又如：生物既向水、土地、空气索取水，又将水供应给这三个系统；又如：土地与空气、水是互为供应、索取的关系；再如：人类（或动物）将生物作为食物时，也摄取了水，又通过排放尿便，将水排出，等等。

（3）同时，空气、生物等这五个系统组成了一个大系统（即自然界），这五个系统的均衡维系了大系统的均衡；自然界大系统的均衡决定了这五个系统的均衡（也即上述“水均衡”定律理论的2.5.3）；这五个系统，又是个“链”的关系，链的一个关节（即其中一个系统）的失衡（即过度或不足），将影响链的运行，并造成其他系统的失衡，及整个自然界大系统的失衡。

3.2 是哪些因素造成了“水失衡”？

主要有以下：（1）热岛效应（主要是城市热岛效应）；（2）沙漠化；（3）城市化；（4）人类对水的过度需求；（5）粮食种植；（6）环境污染。这些因素是如何造成地球“水失衡”的？笔者将在以下论述之！

3.3 “热岛效应”与沙漠化造成了自然大系统的“水失衡”

在地球上的大多数地区，均可运用水由液态—气态—液态这一循环过程，将地球表面温度散发出去。

（1）“热岛效应”，主要是“城市热岛效应”原理尽管是公知的知识，但为了论述方便，笔者还是在此简要地论述一下其原理：以市中心为热岛中心，较强的暖气流在上升，而市郊外为相对冷的空气则下沉，进入城市，形成了城郊环流。造成“城市热岛效应”的原因是：人类生活、生产产生的热量；建筑结构及下垫面特性造成吸收热量多；城区大气污染物浓度大，起了一定保温作用。

在城市，则破坏了“水由液态—气态—液态这一循环过程，将地球表面温度散发出去”这一过程，城市散发的热量过大（而且，越是现代化的城市散发的热量越大），而且，在城市又缺乏足够的水（或者说城市的结构、其下垫面，破坏了水储存；或者城市过大的热量已经将水都蒸发光了），让水吸收城市里的热量，让水汽化，将城市表面的温度散发出去。这时，城市里形成了“城郊环流”。这个“城郊环流”，造成了自然大系统的“水失衡”。

（2）沙漠，由于降雨量少于蒸发量，又缺乏生物系统（特别是植物）与“水系统”，就造成了两种形式：1、沙漠气温高，暖气流上升，沙漠外围的相对冷空气则补充进来，同时将空气中水分补充进来；2、当沙漠的干燥气流吹向外围时，干燥空气加入了“空气系统”。这两种现象，就造成了沙漠外围的自然大系统的“水失衡”。

3.4 这个“水失衡”是渐进发展的

（1）城市郊外（或沙漠外围）“空气系统”的水失衡

两种形式：如上3.3.2所述。

（2）“空气系统”的水失衡，也造成其他三个系统的水失衡，首当其冲是“生物系统”

按照“水均衡理论”的（上述的）2.5.5所述“在两个系统（或多个系统）之间，一个系统的水均衡将影响到、左右着另一个系统的水均衡；同样，一个系统的水失衡（过度或不足）将造成另一个系统水失衡（不足或过度）”，并按照“水位差定律”，当“空气系统”中的水汽减少时，“生物系统”、“土地系统”、“水系统”中的水将流出这些系统，进入“空气系统”，进入形式是水的汽化，即液态变成气态。这个后果，其表现为：植物的枝叶干枯萎缩；动物的干渴、皮肤干燥；微生物的活性减弱；土壤的干燥龟裂；湖泊水库蓄水量减少；江河的水流减少，等等。如果“空气系统”的水汽越减少，那么造成“生物系统”等其他各系统的后果越严重。就是“水位差定律”所说的“水位差越大（不论是正水位差还是负水位差），其水压越大，水流也越大。”

如果这种状况继续发展下去（且越来越严重），首先，遭到损害的是“生物系统”，按“水均衡定律”的（上述的）2.5.7所述：“一个系统中水处于失衡状态，将影响（或破坏）该系统的稳定性，而且改变（或破坏）该系统的性能”，在“生物系统”中植物是起着骨干、栋梁的作用，特别是植物具有水代谢强烈（即吸收水、释放水）的特点，植物是动物、微生物等的“宿主”，动物、微生物等是“寄生”于植物中的，当植物受害并减少时，动物、微生物等的活力、繁殖力等将减弱、或处于休眠状态、甚至死亡。

（3）“生物系统”的失衡，将影响“土地系统”并造成其失衡。“腐殖质”是已死的生物体（枯木树叶、动物与微生物尸体等）在土壤中经微生物分解而形成的有机物质，腐殖质不仅是土壤养分的主要来源，而且对土壤的物理、化学、生物学性质都有重要影响，是土壤肥力指标之一，增加了土壤的活性，否则土壤只有砂与土。而且植物的根系还具有团抱、稳固土壤的作用，否则土壤就容易流失。“腐殖质”还是生物体的营养物质之一，以此建立了一条“食物链”，同时，“水链”也伴随着“食物链”而“同生共荣”，这就是“水链定律”：（水）与自然界的其他“链”共存的形式是这样：以“生物链”为例，生物向自然界摄取水，经过生物的生理循环，又排泄出来，重归自然界，植物通过树叶蒸发，动物通过排尿；以“食物链”为例，上一级生物将下一级生物作为食物进行摄取时，也同时摄入了水，这样就形成了与“食物链”共存的形式。

尽管“空气失衡”也可以直接造成“土地系统”的失衡（土壤干燥龟裂、土壤中微生物活性减弱等）但是，在“土地系统”的上面是“生物系统”，起了蔽护土壤的作用，如果“生物系统”没有失衡，“土地系统”就不会失衡的。

（4）“生物系统”、“土地系统”的失衡，也导致了“水系统”的失衡

1）生物、土地、空气这三个系统的水过度丧失，导致“水系统”过度向这三个系统供水，这样就导致江河枯水、湖泊水库蓄水量减少；

2）“生物系统”、“土地系统”是“水系统”“空气系统”、的“水库”，“水库”的作用就是不断向江河湖泊等供应水，也向“空气系统”供应（蒸发）水，不会造成江河枯水、湖泊蓄水量减少、空气干燥。这是因为：下雨时，雨水首先被地面上的“生物系统”（主要是植物）吸收，然后，又被“土地系统”吸收；雨停了，“生物系统”、“土地系统”中的水缓慢地向“水系统”、“空气系统”释放，江河湖泊等的水源源源不断，也让“空气系统”保持湿润的水汽。如果一旦“生物系统”、“土地系统”失衡，那么，一下雨，雨水没有了“生物系统”的吸收，直接冲击了“土地系统”，而前面已说过“土地系统”因为“生物系统”的失衡而失衡，土地中只有砂土，失去了储存水的作用，雨水流失了，而且造成土地的流失，进一步破坏了“土地系统”。失去了“生物系统”、“土地系统”对“水系统”的“水库”作用，那么，一下雨，雨水就直接流向“水系统”，没有起了减弱水势的作用，造成了频发洪水的原因。这种频发洪水与暴雨产生的洪水是不同的，暴雨是雨水过大了；上述所述的频发洪水，则是生物、土地两系统失去了对“水系统”的“水库”作用，雨水一下子冲到河流中，中、大雨就有可能造成洪水。

3.5 笔者在第1章已论述到

因为水量不足时，没有足够的水来吸收地球表面温度，将地球表面温度散发，也就造成地球表面温度升高了。在该章并没有讨论为何会造成水量不足，在第3章论述是因为“水失衡”，土地、生物、空气等系统均缺乏水，因此没有足够的水来吸收地球表面温度，将地球表面温度散发出去，就造成升高了。

3.6 现在有一种理论认为

海平面升高与雪山和两极的冰雪消融有关。笔者认为：按照上述3.4.4.1所述的“生物、土地、空气这三个系统的水过度丧失”，多余的水同样会排入大海，造成海平面升高；而且是主要因素，因为这三个系统，不论从面积还是从体积都要比雪山和两极大得多，因此排出的水量是远大于雪山和两极的冰雪消融的量。

4 “人系统”是造成水失衡的重要因素，并加深了水失衡的恶化

在上述3.2中论述的造成了“水失衡”的诸种因素中大多是人为因素。

（1）城市化并不断地扩大，挤占了其他系统的空间（主要是土地、生物）；而且，产生“城市热岛效应”，已如上述3.4所述造成了“水失衡”的渐进发展。

（2）沙漠化并不断地扩大，不仅挤占了其他系统的空间（主要是土地、生物），如上述3.4所述造成了“水失衡”的渐进发展。

（3）人类对水的过度需求，造成“水系统”失衡，也造成空气、土地、生物系统的失衡，就是说水的不足，难以满足其他系统的需求，造成了空气干燥、土地干旱、生物缺水；生物缺水也造成了整个“食物链”的无法良好运行。

（4）粮食种植。由于人口增长造成了对粮食需求的增长，不断扩大粮食种植面积，就挤占了“生物系统”中其他生物的生存空间；同时造成“食物链”畸形发展。

（5）应该培育树木(主要是灌木)成为“庄稼”作为人类的食物和能源。

1）应该说我们的祖先选择并培育水稻小麦等作为我们的食物是一个错误。水稻等在地表上生长，与草本植物争夺地表的水分、养分与阳光；而且，收获后，植株就死亡了，其生物系统完结了，也伤害了空气、土地系统，造成其失衡。反之，树木等因高大而枝叶茂盛且根系发达，不与草本植物争夺水分等，相反地，树木的光合作用、水代谢强烈，在树木蔽护下的地表湿润、温度适宜，有利于各种植物、动物、微生物等生存；再来，树木有着数十年的生长期，尽管果实收获了，但植株仍存在，即“生物系统”没有丧失。

2）而且还有二个优点：第一、水稻小麦因为较矮小，在同等占地面积状况时，占用空间小；树木灌木较高大，向高度发展，占用空间大，因此相对的产量就较矮小的水稻小麦多，就象人住在大厦可比平房多住人一样，越高的楼房住的人就越多。例如：苹果、荔枝一株的占地面积仅几十平方米，产量就达到几百kg，袁隆平培育水稻亩产达到世界最高记录是1000kg。第二、水稻小麦等易遭受自然灾害伤害。水灾：因矮小易被水淹没，因茎杆软弱易被水冲倒；旱灾：因根系短小，无法伸入地下，吸收地里更多的水分，则易受旱，特别是水稻仅能在水田中种植；风灾：因茎杆软弱受风吹易倒伏。反之，树木灌木，高大不易被水淹没，枝干坚硬，既不怕水冲倒又不怕风吹；根系发达可深入地下，吸收地里更多的水分，不怕干旱。

应该说人类将树木培育成庄稼是不成问题的。我们即可用传统的优育筛选的方法，又可用现代生物技术。

（6）环境污染。环境污染了空气、土地、水、生物等系统，将影响（或破坏）该系统的结构、稳定性，而且改变（或破坏）其的性能，使得该系统无法保持“丰盈”状态，而是处于“萎亏”状态，甚至造成该系统灭亡；该系统的“萎亏”或灭亡，也造成其他系统的“萎亏”或灭亡。如：空气、土地、水被污染，也造成生物系统的“萎亏”或灭亡；又如：生物被污染，造成生物系统的“萎亏”或灭亡，也造成空气、土地、水等的“萎亏”，就象植物灭亡造成土地沙漠化。

5 是什么造成了雪山和两极的冰雪消融？

现在有一种观点，认为：雪山和两极的冰雪消融，是因为天气变热引起的。除此之外，是否还有其他原因也可能会造成冰雪消融呢？在讨论这问题之前，不仿作个实验：在三杯水中放入同等重量的红糖，看看红糖（溶质）是如何在水（溶剂）中溶解的？一杯不搅拌，让其自然溶解；另两杯进行搅拌，毫无疑问，有搅拌的两杯红糖溶解快于不搅拌的那杯。再讨论一下：另两杯要搅拌的，一杯是用筷子旋转搅拌，另一杯是左右搅拌，哪一杯先溶解呢？在回答这问题之前，我们不仿看一下不搅拌的那杯，红糖是如何溶解的？在杯底红糖的四周水的颜色是红色的，越往外，其颜色则越浅，这说明红糖的溶解过程，红糖分子在水中是由里向外扩散的；在最里层处于饱和状态，逐渐向外稀释。如果这个稀释过程越快，那么红糖溶解速度就越快，用筷子搅拌可以加速这个稀释过程，也就是加速了红糖的溶解，但是用筷子旋转式搅拌时，就会发现红色在红糖四周旋转，不易散开；而左右搅拌时，红糖四周的红色迅速散开，这说明左右搅拌的方法可以加快红糖的溶解。

雪山和两极的冰雪消融，与红糖溶解是一样的。冰雪消融时，一部分变成水流下山，一部分变成水汽释放到空气中。这样就在雪山和两极的四周形成一个水的饱和状态（陆地是湿地；空气水汽富足，时常是雾和雨雪），如果这个水的饱和状况稀释得很快（就是说湿地变干、空气变干燥），则冰雪消融得越厉害。前面已说过“水失衡”并向四周扩散，当扩散到雪山和两极的外围时，空气与水，这两系统中缺乏水，这样就造成一个水饱和状态向水不足状态的水转移；而且按照“水位差定律”：水位差越大（水饱和状态与不足状态的差距越大），水饱和状态向水不足状态的水转移，水流也越大，速度越快。

就象洗衣服后晒衣服一样，在阳光下可将衣服晒干，如果挂在通风风大的地方（如阳台），同样是可以将衣服吹干的；如果是遇到阴雨天气或者挂在室内就难干了。

6 结束语

就同打仗一样，只有摸清敌情，并决策出正确的战略战术，才能打胜仗，在治理地球变热也是一样。因此，认为是“二氧化碳”造成地球变热，是错误的判断及决策，只有认识是“水失衡”，才能作出正确、相对应的判断及决策。

[1] 全球温室效应, 中国科学院. 2014-08-25.

[2] 二氧化碳: 被放错位置的资源. 生物谷. 2014-06-13.

[3] 少买一件衣服一年至少减排二氧化碳5.7公斤, 学科王, 2014-04-22.

[4] 世界气象组织: 4月份北半球二氧化碳浓度创新高, 网易网, 2014-06- 03.

[5] 近年国内二氧化碳进出口分析及预测 观研天下. 2013-09-05.

Is It Really Carbon Dioxide That Causes The Earth's Temperature To Rise?——To Put Forward "Water Imbalance" Theory

ZHANG Kangde*

（Xinyang Haixin , Haicang District,Xiamen, Fujian, PR, Fujian Xiamen, 361000, China）

Current climate anomaly is a topic the whole world is concerned with. The conclusion on the existing research is the effect of carbon dioxide. The author questions this. He believes that it is not the effect of carbon dioxide but the water imbalance that is responsible for this and also deals with the factors in water imbalance in this thesis.

Climatic anomalies; Greenhouse effect; The imbalance of water; The water imbalance factors

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.08.019

X511

A

1672-9129(2017)08-0042-04

张康德,真的是二氧化碳造成地球气温升高吗？---提出“水失衡”理论[J]. 数码设计, 2017, 6(8): 42-45.

ZHANG Kangde. Is It Really Carbon Dioxide That Causes The Earth's Temperature To Rise?----To Put Forward "Water Imbalance" Theory[J]. Peak Data Science, 2017, 6(8): 42-45.

2017-03-08；

2017-03-29。

张康德（1953-）男，教授，福建厦门研究方向：为环境科学。E-mail:550387366@qq.com