生物质和甲烷

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生物质和甲烷之间的区别

生物质 vs. 甲烷

生物質 （Biomass）是指能夠當做燃料或者工業原料，活著或剛死去的有機物。生物質能最常見於種植植物所製造的生質燃料，或者用來生產纖維、化學製品和熱能的動物或植物。也包括以生物可降解的廢棄物（Biodegradable waste）製造的燃料。但那些已經變質成為煤炭或石油等的有機物質除外。 許多的植物都被用來生產生物質能，包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、楊屬、柳樹、甘蔗和棕櫚樹。。一些特定採用的植物通常都不是非常重要的終端產品，但卻會影響原料的處理過程。因為對能源的需求持續增長，生物質能的工業也隨著水漲船高。 雖然化石燃料原本為古老的生化質能，但是因為所含的碳已經離開碳循環太久了，所以並不被認為是種生物質能。燃燒化石燃料會排放二氧化碳至大氣中。 像是一些最近剛發展出來的生物質能製造的塑膠可以在海水中降解，生產方式也和一般化石製造塑膠相同，而且相較之下生產成本還更便宜，也符合大部分的最低品質標準。但使用壽命比一般的耐水塑膠還要短。. 烷（化學式：；英文：Methane），是結構最簡單的烷類，由一個碳原子以及四個氫原子組成。它是最簡單的烴類也是天然氣的主要成分。甲烷在地球上有很高的相對豐度，使之成為很有發展潜力的一種燃料，但在標準狀態下收集以及存儲氣態的甲烷是一個十分有挑戰性的課題。 在自然狀態下，甲烷可以在地底下或者海底找到，而大氣中也含有甲烷，這些甲烷稱為大氣甲烷。在原始大氣中，甲烷是主要成分之一。自1750年以來，地球大氣中的甲烷濃度增加了約150％，造成的全球暖化效應並佔總長壽命輻射以及全球所有溫室氣體的20％（不包括水蒸氣）。在太空中，不少星體的表面和大氣中也有甲烷。 甲烷的結構是由一個碳和四個氫原子透過sp3混成的方式化合而成，並且是所有烴類物質中，含碳量最小，且含氫量最大的碳氫化合物，因此甲烷分子的分子結構是一個正四面體的結構，碳大約位於該正四面體的幾何中心，氫位於其四個頂點，且四個碳氫鍵的鍵的鍵角相等、鍵長等長。標準狀態下的甲烷是一種無色無味的氣體。一些有機物在缺氧情況下分解時所產生的沼氣其實就是甲烷。.

乙烷

乙烷是化学式为C2H6的烷烃。乙烷中的所有分子由共价键结合，通常在分子的书写中为了表现两个C（碳原子）之间只有一个化学键，写作CH3-CH3。它是由两个碳原子组成的烷烃中唯一的脂肪烃。 在标准状况下乙烷为可燃气体，无色无味，在一定的浓度下如遇火可产生爆炸。 工业生产的乙烷是从天然气分离出来的或者是煉油廠的副产品。在石油化工中它是生产乙烯的原材料。.

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乙醇

乙醇（Ethanol，結構简式：CH3CH2OH）是醇类的一种，是酒的主要成份，所以也俗稱酒精，有些地方俗稱火酒。化學結構通常縮寫為, 或 EtOH，Et代表乙基。乙醇易燃，是常用的燃料、溶剂和消毒剂，也用于有机合成。工業酒精含有少量有毒性的甲醇。医用酒精主要指体积浓度为75%左右（或质量浓度为70%）的乙醇，也包括医学上使用广泛的其他浓度酒精。 乙醇与甲醚是同分异构体。.

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二氧化碳

二氧化碳（IUPAC名：carbon dioxide，分子式：CO2）是空氣中常見的化合物，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成。空氣中有微量的二氧化碳，約佔0.04％。二氧化碳略溶於水中，形成碳酸，碳酸是一種弱酸。 在二氧化碳分子中，碳原子的成键方式是sp杂化轨道与氧原子成键。碳原子的两个sp杂化轨道分别与两个氧原子生成两个σ键。碳原子上两个没有参加杂化（混成）的p轨道与成键的sp杂化轨道成90°的直角，并同氧原子的p轨道分别发生重叠，故缩短了碳氧键的间距。 二氧化碳平均约占大气体积的400ppm，不過每年因為人為的排放增加，比率還在逐步上升。2018年4月大氣二氧化碳月均濃度超過410ppm，為過去80萬年來最高。大气中的二氧化碳含量随季节变化，这主要是由于植物生长的季节性变化而导致的。当春夏季来临时，植物由于光合作用消耗二氧化碳，其含量随之减少；反之，当秋冬季来临时，植物不但不进行光合作用，反而制造二氧化碳，其含量随之上升。 二氧化碳常壓下為無色、無味、不助燃、不可燃的氣體。二氧化碳是一種溫室氣體。二氧化碳的濃度自1900年至2016年11月增長了約127ppm。.

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化石燃料

化石燃料，亦稱礦石燃料，是一種碳氫化合物或其衍生物，包括煤炭、石油和天然氣等天然資源。其中原油通过石油化学工业精炼生产得到的产品也称为石化燃料。化石燃料之间的差異很大，可以從低碳氫比的揮發性物質（如甲烷）、到液態的石油到沒有揮發性的无烟煤。化石燃料的運用使得工業大規模發展，从而替代了历史上的水車。 當發電的時候，在燃燒化石燃料的過程中會產生能量，從而推動渦輪機產生動力。舊式的發電機是使用蒸汽來推動渦輪機。現時，很多發電站都已採用燃氣渦輪引擎，那是利用燃氣直接來推動渦輪機。 化石燃料仍是目前主要能源來源之一，但是化石燃料屬於耗竭性能源，需要數百萬年才能生成，而消耗速度又遠超過生成速度。因此化石燃料的供應量不足會造成能源危機。特別是從石油提煉出來的汽油影響最大。20世紀下半葉就因為石油供應不足而出現三次石油危機。現時，全球正趨向發展可再生能源，這可以幫助增加全球的能源所需。 每年燃燒化石燃料產生的二氧化碳約有213億噸，但自然界只能吸收其中的一半，因此每年在大氣中約增加107億噸的二氧化碳。二氧化碳是溫室氣體的主来源之一，因此也是加快全球變暖的因素之一。此外，生物燃料中的二氧化碳成份是來自大氣層，因此發展生物燃料可以減少在大氣層上的二氧化碳，從而減低溫室效應。.

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全球变暖

--，或稱--，指的是在一段時間中，地球的大气和海洋因溫室效應而造成溫度上升的氣候變化，為公地悲劇之一，而其所造成的效應稱之為全球变暖效应。 目前學界已有共識認為人為活動導致全球暖化是事實，「全球暖化存在，且人類活動極有可能是導致半個世紀的全球暖化現象的主要原因」這點，在學術界當中是沒有爭議且有著強烈的共識的，超過97%的氣候科學家認為「人類活動極有可能是導致近半個世紀的全球暖化現象的主要原因」。 在1906至2005年間，全球平均接近地面的大氣層溫度上升了0.74攝氏度。普遍來說，科學界發現過去50年可觀察的氣候改變的速度是過去100年的雙倍，因此推論該時期的氣候改變是由人類活動所推動。 二氧化碳和其他溫室氣體的含量不斷增加。正是全球变暖的人為因素中主要部分。據資料顯示 ，大氣中一氧化二氮（N2O)的含量比18世紀中葉（1750年）工業革命開始從275ppbv增加到310ppbv，二氧化碳（CO2）的含量從280ppmv增加到360ppmv，甲烷（CH4）從700ppbv增加到1720ppbv，這些增長趨勢主要緣于人類的活動。燃燒化石燃料、清理林木和耕作等都增強了溫室效應。自從1950年，太陽輻射的變化與火山活動所產生的变暖效果比人類所排放的溫室氣體的還要高。這些結論得到30多個來自八大工業國家的研究團體所確認。 美國賓州大學的科学家在夏威夷的茂納羅亞峰上设立4个7米高和一个27米高的采样塔，每小时采样4次，分析二氧化碳的变化情况。（如右图） 目前全球平均温度的变化，二氧化碳濃度的變化與氣溫上升，實際上並沒有直接的關係，从工业革命开始，二氧化碳的含量急剧增加，虽然植物的光合作用吸收了很大一部分二氧化碳，海洋也溶解一部分二氧化碳并固定成碳酸鈣，但空气中二氧化碳的含量还是逐步增加。根据美国弗吉尼亚大学和英国東安格-里-亞大學联合研究的结果，在进入20世纪后半叶，全球温度上升的趋势非常明显，温度变化情况见下图。 全球性的溫度增量带来包括海平面上升和降雨量及降雪量在數額上和樣式上的變化。這些變動也許促使極端氣候事件更強更頻繁，譬如洪水、旱災、熱浪、颶風和龍捲風。除此之外，還有其它後果，包括更高或更低的農產量、冰河撤退、夏天時河流流量減少、物種消失及疾病肆虐。預計全球变暖所因致事件的數量和強度；但是很難把這些特殊事件連接到全球变暖。因為二氧化碳在大氣中有50年到200年的壽命，很多研究集中在2100年或之前的時間。但是無論氣候變化的成因或結果為何，許多人是非常關心的；對於應付預言後果的政策應該如何實施，引起了全球廣泛的政治爭論、公開辯論及各種學術研究。這些政策討論重點是應該減少還是扭轉未來的暖化及怎麼應付預計的後果。.

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碳

碳（Carbon，拉丁文意為煤炭）是一種化學元素，符號為C，原子序数為6，位於元素週期表中的IV A族，屬於非金屬。每個碳原子有四顆能夠進行鍵合的電子，因此其化合價通常為4。自然產生的碳由三種同位素組成：12C和13C為穩定同位素，而14C則具放射性，其半衰期約為5,730年。碳是少數幾個自遠古就被發現的元素之一（見化學元素發現年表）。 碳的同素異形體有數種，最常見的包括：石墨、鑽石及無定形碳。這些同素異形體之間的物理性質，包括外表、硬度、電導率等等，都具有極大的差異。在正常條件下，鑽石、碳納米管和石墨烯的熱導率是已知材質中最高的。 所有碳的同素異形體在一般條件下都呈固态，其中石墨的熱力學穩定性最高。它們不易受化學侵蝕，甚至連氧都要在高溫下才可與其反應。碳在無機化合物中最常見的氧化態為+4，並在一氧化碳及過渡金屬羰基配合物中呈+2態。無機碳主要來自石灰石、白雲石和二氧化碳，但也大量出現在煤、泥炭、石油和甲烷水合物等有機礦藏中。碳是所有元素中化合物种类最多的，目前有近一千萬種已記錄的純有機化合物，但這只是理論上可以存在的化合物中的冰山一角。 碳的豐度在地球地殼中排列第15（见地球的地殼元素豐度列表），並在全宇宙中排列第4（见化學元素豐度），名列氫、氦和氧之下。由於碳元素極為充沛，再加上它在地球環境下所能產生的聚合物種類極為繁多，因此碳是地球上所有生物的化學根本。.

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甲醇

醇（英語：Methanol，或Methyl alcohol；分子式：CH3OH或MeOH）又稱羥基甲烷、木醇（wood alcohol）與木精（wood spirits），是一种有机化合物，為最簡單的醇類。甲醇有「木醇」與「木精」之名，源自於曾经其主要的生產方式是自（為木材乾餾或裂解的產物之一）萃取。現代甲醇是直接從一氧化碳，二氧化碳和氫的一個催化作用的工業過程中製備。 甲醇很輕、揮發度高、無色、易燃，并有獨特的非常相似乙醇（飲用酒）的氣味。 但不同於乙醇，甲醇有劇毒，不可以飲用。通常用作溶劑、防冻剂、燃料或变性劑，亦可用於經過酯交換反應生產生物柴油。 甲醇可以在空氣中完全燃燒，並釋出二氧化碳及水： 甲醇的火焰近乎無色，所以燃點甲醇時要格外小心，以免被燒傷。 不少細菌在進行缺氧新陳代謝時會產生甲醇。因此，空氣中存有少量的甲醇蒸氣，但幾日內就會在陽光照射之下被空氣中的氧氣氧化，成為二氧化碳。.

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沼泽

沼泽是一种特殊的自然体系，也属于一种湿地，亦稱為沼澤濕地，但有其独特的特征。 沼泽须具有三个相互制约的特征：.

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温室气体

温室气体（Greenhouse Gas, GHG）或稱溫室效應氣體，是指大气中促成温室效应的气体成分。自然温室气体包括二氧化碳（CO2）大約佔26%，其他還有臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（又稱笑氣，N2O）、以及人造溫室氣體氫氟碳化物（HFCs，含氯氟烴HCFCs及六氟化硫SF6）等。 縱使大部分二氧化碳在自然界的碳循環中拿走，自從工業革命起人類燃燒化石燃料仍然導致大氣層內二氧化碳濃度由280ppm上升至400ppm。.

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有机化合物

有机化合物（Organische Verbindung；英語：organic compound、organic chemical），简称有机物，是含碳化合物，但是碳氧化物（如一氧化碳、二氧化碳）、碳酸、碳酸鹽、 碳酸氢盐、氰化物、硫氰化物、氰酸鹽、金屬碳化物（如電石）等除外。有机化合物有时也可被定义为碳氫化合物及其衍生物的總稱。有机物是生命產生的物質基礎，例如生命的起源——胺基酸即為一有機化合物。.

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