二氧化碳是空气中常见的化合物，碳与氧反应生成其化学式为CO2，一个二氧化碳分子由两个氧原子与一个碳原子通过共价键构成，常温下是一种无色无味气体，密度比空气大，能溶于水，与水反应生成碳酸，不支持燃烧。
二氧化碳CO2平均约占大气体积的387ppm。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。二氧化碳常压下为无色、无味、不支持燃烧、不可燃的气体，二氧化碳不供给呼吸。是一种温室气体因为它发送可见光，强烈吸收红外线。二氧化碳的浓度于2009年增长了约二百万分之一。
海洋是地表最重要的储水库，也是全球碳的第二大循环系统。通过对海洋循环以及CO2溶于海水的系统模拟证实，化石燃料燃烧产生的约40%的CO2会被海洋吸收。海洋中吸收与释放的CO2的量旗鼓相当。因此，海洋可被视为地球上最大的CO2水池，其循环回路见图。海洋不仅从大气中吸收CO2，同时将其自身储存的CO2释放至大气中，海洋能作为CO2的存储池也是因为其吸收CO2的量略大于释放的量。同样由上文所述，海洋中的碳循环系统巨大，是由许多次级系统组成，容易受环境、人类活动和火山喷发等行为影响。该系统也是也是一个耗能结构，通过消耗太阳能使其能耗维持在一个很高的水平。 海洋可被视作从大气中吸收CO2同时释放出有机碳和碳酸盐沉淀的非线性的动力系统。由于海洋可以储存CO2并输出CO2及其盐类,同时缓冲由于大气中CO2浓度的增加所带来的影响，所以其输入及输出关系是非线性的。该系统是自发循环的，生物处理在这样一个自主的系统中不可或缺。海洋对于CO2的反馈作用利弊都有，它可以调整大气的CO2浓度及热平衡。因此研究海洋中CO2的反应过程至关重要。 如果海洋碳库可被作为一个独立的系统，土地和大气看做是环境，河道和大气中的CO2及其盐类，以往由于人类活动造成的污染带入的碳类以及化石燃料燃烧和森林砍伐所促成的CO2及其盐类可认为是系统的碳输入量。因为该系统规模巨大，成分复杂，很难用传统的方法来描述其中的过程。
二氧化碳密度较空气大，当二氧化碳少时对人体无危害，但其超过一定量时会影响人（其他生物也是）的呼吸，原因是血液中的碳酸浓度增大，酸性增强，并产生酸中毒。空气中二氧化碳的体积分数为1%时，感到气闷，头昏，心悸；4%-5%时感到眩晕。6%以上时使人神志不清、呼吸逐渐停止以致死亡.主要征状有：头痛、头愫晕、耳鸣、气急、胸闷、乏力、心跳加快，面颊发绀、烦躁、谵妄、呼吸困难，如情况持续，就会出现嗜睡、淡漠、昏迷、反射消失、瞳孔散大、大小便失禁、血压下降甚至死亡。
二氧化碳浓度含量会影响人类的生活作息，整理出二氧化碳浓度含量与人体生理反应如下：
1、350～450ppm：同一般室外环境
2、350～1000ppm：空气清新，呼吸顺畅。
3、1000～2000ppm：感觉空气浑浊，并开始觉得昏昏欲睡。
4、2000～5000ppm：感觉头痛、嗜睡、呆滞、注意力无法集中、心跳加速、轻度恶心。
5、大于5000ppm：可能导致严重缺氧，造成永久性脑损伤、昏迷、甚至死亡。
血清（血浆）中检测CO?的含量是代谢性酸碱中度的指标之一，基本上代表了血浆中酸碱碱储备的情况。
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主要是温室效应。因为二氧化碳具有保温的作用，会逐渐使地球表面温度升高。近100年，全球气温升高0.6℃，照这样下去，预计到21世纪中叶，全球气温将升高1.5——4.5℃。由温室效应所引起的海平面升高，也会对人类的生存环境产生巨大的影响。两极海洋的冰块也将全部融化。所有这些变化对野生动物而言无异于灭顶之灾。
截至2013年5月，地球大气层中的二氧化碳浓度已超过400 ppm（百万分之400）。2000至2009年间的浓度增长率为每年2.0 ppm，且逐年加速。浓度比工业化之前的280 ppm浓度高得多，而人为因素是导致二氧化碳浓度急剧上升的主要原因。释放出的二氧化碳中，57%进入大气层，其余的则进入海洋，造成海洋酸化。
多达四成的地面二氧化碳排放是由于火山爆发。据估计，每年火山爆发释放约130-230万公吨（145-255万吨）二氧化碳到大气中。温泉等也产生大量二氧化碳。在意大利的一个城市，当地的二氧化碳浓度一夜之间上升到75%以上，足以杀死昆虫和小动物，但在白天当阳光照射因为升温相当快，导致气体对流而分散。人类排放的二氧化碳超过火山爆发排放量130倍以上：一年270亿公吨。
地球上气温越来越高，是因为二氧化碳增多造成的。因为二氧化碳具有保温的作用，这一群体的成员越来越多，使温度升高，近100年，全球气温升高0.6℃。
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