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二氧化碳是著名的温室气体，它能让太阳光顺利通过，却会阻止地表热量的散失。在地球形成的初期，太阳的辐射强度只有现在的四分之一，为什么那时的地球没有被冻成冰球呢？最新的理论认为，液态的水（比如降雨）能够溶解空气中的二氧化碳，再把它变为碳酸盐，沉积在岩石层中。同时，地球的内部很热，沉积在地壳中的碳经常会随着火山喷发而重新变为二氧化碳释放到大气中，这就形成了一个碳循环。经过几亿年的时间，这个碳循环逐渐达到了某种平衡，使大气中的二氧化碳保持一定的含量。正是由于这些二氧化碳产生的温室效应，使得地球的温度不至于太冷。
生命的诞生促成了另一个碳循环。众所周知，生命的基础是光合作用，就是利用太阳提供的能量，把二氧化碳中的碳元素提取出来，连接成一条长短不一的碳链。这样的碳链被称为“有机碳”，因为它既能作为生命的“建筑材料”，搭建成生命所需的各种有机分子（碳水化合物、蛋白质和氨基酸等），又能“燃烧自己”，产生能量供生命使用。有机碳的燃烧过程又可称之为“氧化反应”，其产物就是二氧化碳和水。
南极冰钻的结果证明，地球大气中的二氧化碳浓度在过去的1万年基本保持稳定。但自工业化以来，由于化石燃料的大量使用，二氧化碳浓度开始逐年上升，同时段内地球大气层的平均温度也发生的变化（见表一和表二）。
目前燃烧化石能源而产生的二氧化碳，大气中的实际含量比理论计算值少一倍。有证据显示，大气中二氧化碳浓度的提高加快了森林的生长速度，促进的土壤对二氧化碳的吸收，这说明大自然正在努力地试图平衡人类带来的影响。但是，大自然的平衡能力是有限的，面对突然多出来的这些“碳”，大自然一时也应付不过来了。所以人类必须自己想办法。下图是当前人类为降低大气中的二氧化碳浓度所采取的措施。
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