一首跨越數億年的「冰與火之歌」，了解一下？

編者按

它是工業的糧食，是人類社會進步的「墊腳石」，它帶來火焰，帶來光明，更帶來推動人類社會突飛猛進發展的能源。億萬年前它「生」（形成）時，一片千里冰封；今天它「死」（燃燒）去，卻製造全球變暖。

今天，就隨小編一起來了解下

煤炭的「前世今生」。

煤炭。來源：網路

「前世：冰之歌」

——地球險些變雪球？

提起煤炭，人們往往會想起轟鳴的巨大機器與煙囪里冒出的黑煙。它曾經充當過為人類提供能源的主角，又因為日益嚴重的氣候變化與環境污染，逐漸退居二線。但無論在人類社會，還是在自然界，事物往往不止扮演一種角色，珠穆朗瑪峰都曾經深藏海底，更何況經歷了數億年演變的煤炭呢？

波茨坦氣候影響研究所在《美國國家科學院院刊》刊發的研究指出，與現在成為全球變暖的罪魁禍首正相對應的是，3億年前，煤炭在形成之時，地球險些變成一個「雪球」。

GIF

煤炭如何形成，至今仍是假說。最常見的解釋認為，煤炭的前身是植物，準確地說，是未及腐爛分解便埋藏於地下的植物。此後，在地下經歷漫長演化後最終形成煤炭。

在整個地質年代中，

有三個大的成煤期，

發生在距今3億年左右的石炭紀晚期

到二疊紀早期之間這次非常重要，

是煙煤和無煙煤的主要來源。

煤炭形成過程示意圖。

在石炭紀，地球的陸地開始被大片森林覆蓋，許多植物生長在海陸交匯的沼澤里，死去的植物沉入水下與空氣隔絕阻止被氧化分解，新的植物在上面生長死亡然後繼續堆積，整個過程周而復始。植物在生長過程中從大氣中吸收的二氧化碳由此被埋藏。

石炭紀的蕨類植物叢林，部分樹種可達40 米高。（來源：中國數字科技館）

最初的階段是泥炭化，植物殘骸經過分解和化合，形成泥炭或腐泥，其中除了大量的碳，還包含水、氧、腐殖酸等。

在地熱和壓力的作用下，泥炭層壓實、失水、老化、硬結，最終變成褐煤，植物中的碳被保存下來，而腐殖酸和氧則被排除出去。

此後，地殼繼續下沉，褐煤在地熱和壓力的作用下，繼續壓實、失水，碳含量進一步上升，氧含量減少，腐殖酸則蕩然無存。

最後，隨著地層進一步加深，地溫越來越高，煤的變質程度也隨之越來越深，碳被緊緊固定在煤炭中。

就這樣，由於碳被封存在地底，

大氣中的二氧化碳極端減少，

氣候隨之失衡，

石炭紀-二疊紀大冰期隨之形成。

西藏崗布冰川一角。西藏地區是石炭紀-二疊紀大冰期中中國少數受影響的地區之一。（來源：新華社）

這次冰期，是自地球上大量生物出現以來至今，最大的一次冰期。全球氣溫普遍下降。最寒冷時期約為距今2.8 億年至2.7 億年前，全球溫度下降至少在10℃ 以上，南半球各陸地上普遍存在冰磧層。

今天，人們回過頭來，可以看到因煤的形成導致的二氧化碳濃度變化，曾在地球上留下了多麼深刻的印記。當然，人們也不難聯想到，自工業革命以來，這些煤的燃燒又將引發多麼巨大的改變。

「今生：火之歌」——

帶來溫暖，也帶來危機

人類燃燒煤炭的歷史，可以追溯至幾千年前。相關史料證明，中國是世界上最早使用煤的國家，河南鞏義被發現有西漢時用煤餅煉鐵的遺址。古希臘和古羅馬也是較早使用煤炭的國家，希臘學者泰奧弗·拉斯托斯在公元前約300年所著《石史》中記載有煤的性質和產地；古羅馬人大約在2000年前已開始用煤加熱食物……但在煤炭的歷史上，這僅僅是一些探索性的利用。

工業革命時代

公元1776 年，全新的時代氣息自英國開始向世界各地蔓延。一個名為詹姆斯·瓦特的人用他的「改良版」蒸汽機，帶領人們步入「蒸汽時代」，而為蒸汽機提供源動力的煤炭也自此迎來了「 黃金時期」，它與鋼鐵、蒸汽機一道，成為了第一次工業革命的象徵。

煤的燃燒。

工業革命的漫長曆程中，煤炭一度面臨石油的挑戰。但20世紀30年代後，隨著發電機、蒸汽輪機製造技術的完善，火力發電進入大發展時期，煤炭在世界能源中仍佔有「屹立不倒」的「工業糧食」地位。那時，鮮有人能夠意識到，煤炭燃燒的熊熊火光之下潛藏著可怕的危機。

在工業革命之前，大氣二氧化碳濃度長期穩定，維持在280ppm（1ppm為百萬分之一），在長久的時光中幾乎沒有變化。然而以煤為代表的化石燃料燃燒，徹底打破了大氣的平靜。

今天的二氧化碳濃度達到410.31ppm（2018年4月數據），是近80萬年來的最高值。雖然石油、天然氣的燃燒同樣會帶來二氧化碳，但煤炭仍難辭其咎，煤燃燒產生的二氧化碳是天然氣的兩倍，但提供的能量卻只有後者的三分之一。

英國畫家德·盧戴爾布格描繪工業革命的《卡爾布魯克代爾之夜》，作於1801 年。描繪當地的煉鐵廠，大熔爐飛濺的火花照亮了夜空，也照亮了周圍的小鎮和遠處的群山。

倫敦煙霧事件

1952年12月5日，倫敦出現異常低溫。居民為了取暖，在家中大量燒煤，煤煙從煙囪排放出來。不幸的是，當時恰逢反氣旋籠罩在倫敦上空，大量的煤煙在高空堆積無法散去。在寒冷的空氣中，大量煤煙為水蒸氣提供了凝結核，於是濃厚的煙霧出現了。

交通癱瘓，行人小心翼翼地摸索前進，市民不僅生活被打亂，健康也受到嚴重侵害。許多市民出現胸悶、窒息等狀況。據統計，當月因這場煙霧而死的多達4000人。此次震驚世界的「倫敦煙霧事件」，成為20世紀十大環境公害事件之一。

煤炭燃燒的弊端日漸暴露之際，人們對煤炭使用的狂熱轉變為理性。迫在眉睫的空氣污染最先得到重視，1956年，英國政府頒布了世界上第一部現代意義上的空氣污染防治法——《清潔空氣法案》。此後，隨著人們對全球變暖認識的逐漸深化，如何削減以煤為代表的化石燃料的影響，越來越受到重視。

如今，《巴黎協定》已經提出了把全球平均氣溫升幅控制在工業革命前水平以上2℃的目標，並贏得了全世界絕大多數國家的支持。人類能否友好地與煤「說分手」，將成為地球未來是否仍然宜居的關鍵之一。

GIF

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！