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第5章 九大危害,让地球警钟长鸣(2)

据分析,直径1毫米以上的太空垃圾都有可能给人类宇宙活动带来危险,即便是微粒太空垃圾,数量多了也足以使卫星减少寿命。另外,太空垃圾可以造成光线散射,将会使人类对宇宙空间星体的观测受到影响。例如,现在“和平号”轨道站上的舷窗被小碎块撞坏,因此妨碍拍摄高质量的地球表面照片;并且现在在回收的卫星上已经可以看到,由于这种“垃圾”的碰撞,卫星表面嵌入了直径为几毫米的许多残片。科学家们目前对与直径1厘米以上的碎块碰撞的可能性感到惊慌,因为对于“和平号”轨道站来说有1%的可能性,对于未来的“阿尔法”轨道站来说有6.5%的可能性。同这些“宇宙垃圾”作斗争几乎是不可能的。目前最大的宇宙飞船残块正在不断下跌,进入大气层,一部分在大气层中烧毁,另一部分则掉在地球上。

不久前,为了避免撞上一个宇航员在太空作业时遗落的仪器,国际空间站被迫升到了更高的轨道上。这之后,150吨重的“和平号”空间站坠落进太平洋这个太空废料收容场,这一事实再次提醒专家们,太空垃圾问题不容忽视。

随着航天事业的发展,太空垃圾的数量也在与日俱增。据美国航天局1991年估计,在2000千米近地空间,约有3000吨太空垃圾,其中有用雷达或光学监视系统可测和跟踪的废弃卫星、末级火箭、被抛弃的卫星整流罩、爆炸的碎片、卫星脱落的金属粒子和碎片等,大于10厘米的达7000~15000个,小如棒球至针头大小的碎片达35000~15万个,比针头更小的碎片达300万~4000万个。这种碎片年增率从1985年的5.6%增到1986年以后的8.6%。到2010年,太空垃圾至少可达到1.2万吨。仅大的碎块即直径10厘米以上的碎块就会有7500吨。其中的一些碎块用望远镜就能看到。这些高高在上的太空垃圾,虽然表面上很遥远,但却给人类造成了现实威胁。21世纪中叶,太空垃圾总量将达到临界质量。如不对太空垃圾进行清理,再过二三十年,航天飞行将难以进行。

全世界每年要向宇宙发射火箭一百枚以上。形象地说,这些火箭每年要在地球周围的空间中射穿一百多个洞。遗憾的是,至今谁也不知道,这些宇宙“窗户”对地球的破坏性到底有多大。但是,有一点是清楚的,在发射导弹时,核爆炸可以在地球大气层中形成巨大的氢气蘑菇云,这种蘑菇云绝不是无害的,它能够破坏大气层的冷暖、化学成分,最终改变蘑菇云下面地球表面的气候。由于过去我们没有重视环保,现在我们已经得到了大自然的报复:肮脏的污水、不断扩大的沙漠、被污染的空气等。相比之下,宇宙的报复可能比这还要大得多。如今,人类的环保意识到了向太空延伸的时候了。

如何减少和清除太空垃圾,引起了许多国家特别是发达国家的重视。过去两个空间大国美国和苏联的“星球大战”试验、人为造成卫星碰撞的反卫星试验是增加太空垃圾的重要原因之一。美国宇航局的科学家最近发明了一种巨大风车式太空垃圾清除器。太空风车在空中缓慢旋转寻找目标,电脑指挥它避开正在工作的卫星。发生碰撞时,垃圾碎片不是被嵌入风叶就是击穿风叶,使碎块失去能量逐渐脱离轨道坠大气中烧毁,从而在太空中开辟出一条安全的通道。

四、酸雨:空中的可怕死神

煤和石油燃烧以及金属冶炼等释放到大气中的二氧化硫和氮氧化物,通过气相或液相氧化反应可以生成硫酸和硝酸,形成酸性的雨雪或其他形式的大气降水,称为酸雨——“空中的死神”。

国际上通常把pH低于5.6的降水作为酸雨的标志。现在所称的酸雨泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从大气转移到地面上。湿沉降是指酸性物质以雨、雪形式降落到地面;干沉降是指酸性颗粒物以重力沉降、微粒碰撞和气体吸附等形式由大气转移到地面。酸雨发生并产生危害有两个条件:一是发生区域有高度的经济活动水平,广泛使用矿物燃料,向大气排放大量硫氧化物和氮氧化物等酸性污染物,并在局部地区扩散,随气流向更远的距离传输。二是发生区域的土壤、森林和水中生态系统缺少中和酸性污染物的物质,或对酸性污染物的影响比较敏感。例如,酸性土壤地区和针叶林就对酸雨污染比较敏感,易于受到损害。

随着化石燃料消费量的不断增长,全世界人为排放的二氧化硫在不断增加,其排放源主要分布在北半球,占全部人为排放的90%。天然和人为的排放,排放了几乎同样多的氮氧化物。天然来源主要包括闪电、林火、火山活动和土壤中的微生物过程,它广泛分布在全球,对某一地区的氮氧化物浓度没有影响。人为排放的氮氧化物主要集中在北半球人口密集的地区,差不多75%来源于机动车排放和电站燃烧化石燃料。欧美一些国家是世界上排放二氧化硫和氮氧化物最多的国家,但近十多年来亚太地区经济的迅速增长和能源消费量的迅速增加,使这一地区的很多国家,特别是中国成为一个主要排放大国。酸雨的长距离输送使酸雨污染已发展成为区域和跨国的严重环境污染问题。酸雨问题首先出现在欧洲和北美洲,现在也出现在亚太的部分地区和拉丁美洲的部分地区。欧洲和北美已采取了防止酸雨跨界污染的国际行动。在东亚地区,酸雨的跨界污染已成为一个敏感的外交问题。

酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等。特别是许多以大理石和石灰石为材料的历史建筑物和艺术品,耐酸性差,容易受酸雨腐蚀和变色。酸雨伤害人的呼吸道系统和皮肤。而作为水源的湖泊和地下水酸化后,由于金属的溶出,可能对饮用者的健康造成更大的危害。

欧洲30%的林区因酸雨影响而退化。在北欧,水体和土壤酸化都特别严重,特别是一些湖泊受害最为严重,湖泊酸化导致鱼类灭绝。在荷兰,全国54%的森林面积遭酸雨侵害;在瑞典,全国有8.5万个湖泊受害,其中1.8万个湖泊中几乎所有的鱼都已死光;在挪威,酸雨降落面积高达330万公顷(1公顷=15亩),在受害最严重的托布达尔河流域,266个湖中有175个已酸化。另据报道,从1980年前后,欧洲以德国为中心,森林受害面积迅速扩大,树木出现早枯和生长衰退现象。

20世纪80年代以来,东欧也出现了严重的受害现象。在大洋彼岸的北美,早从60年代开始,酸雨的危害区域和范围就在悄悄地扩大。

加拿大和美国的许多湖泊和河流也遭受着酸化的危害。

加拿大政府估计,加拿大43%的土地(主要在东部)对酸雨高度敏感,有1.4万个湖泊呈酸性。70年代初,加拿大安大略省在雨后或雪化时接连发生鲈鱼大量上浮事件。现在,这个省已有4000个湖泊发生酸化,几乎再也见不到鱼的踪影。到20世纪末,约有4.8万个湖泊濒临死亡。对加拿大造成的酸雨,多数是来自美国五大湖周围工业地区的污染物。加拿大方面指出,尤其是从火力发电厂和冶炼厂排出的二氧化碳和氮氧化物,它们是形成酸雨的主犯。酸雨危害因此成为跨国污染的最显著明证。

美国国家地表水调查数据显示,酸雨造成75%的湖泊和大约一半的河流酸化。1984年,美国政府在一份名为《酸雨与大气污染的转移》的正式报告中指出:“如果再不采取某些防止大气污染的措施,污染地区湖泊和河流都将彻底死亡。”事实是触目惊心的,但更为惊人的是酸雨对人体健康的危害。据美国政府1980年的统计,该年度由于酸雨和硫氧化物污染造成的死亡人数,占全国死亡总人数的2%,即全美国有5.1万人死于大气污染。通常我们认为酸雨是工业发达国家的产物,但是在印度、马来西亚、墨西哥等国,酸雨的危害也相继有报道。

多年来,人们一直认为南极是一个无污染、无病毒、无细菌的“三无”世外桃源。而据中国南极长城站消息:1998年上半年,中国第十四次南极考察的气象科技人员在西南极乔治王岛上的中国南极长城站测得pH为5.46的酸性降水,这也是1998年上半年测得的第8次pH小于5.6的酸性湿沉降。在这8次酸雨中,pH值最小一次为4.45。这说明南极地区已不是人们所想象的“净土”。这8场酸雨,当时的风向都是西北方向,表明风是从南美洲和亚太地区吹向南极半岛的,当南极半岛刮偏东和偏南风时,降水的pH值都接近于中性。这说明南极半岛的酸雨是由于大气环流把远离南极的污染源传输到南极上空恰遇降水而形成的。

酸雨降落到地面后得不到中和,可使土壤、湖泊、河流酸化。湖水或河水的pH值小于5时,土壤和底泥中的金属可以被溶解到水中,毒害鱼类。鱼的繁殖和发育会受到严重的影响。水体酸化还可能改变水生生态系统。酸雨还抑制土壤中有机物的分解和氮的固定,淋洗土壤中钙、镁、钾等营养物质,使土壤贫瘠化。酸雨损害植物的新生叶芽,从而影响其生长发育,导致森林生态系统的退化。酸雨对材料或建筑物有腐蚀作用,并加速风化过程。对于饮用水源的酸化及酸化土壤中生长的作物,有害有毒金属(镉、汞)含量较高,这无疑是一种潜在的威胁。

五、气候灾害:让人类一痛再痛

近年来的大量理论研究和观察资料分析表明,由于人类活动而使环境遭到破坏,从而改变了全球气候。以二氧化碳浓度为例,如果人类不控制,21世纪中期排放就可能达到工业化前的两倍。温室气体浓度的增加,有可能引起全球变暖,随之而来的还会导致海平面升高,对农、林、渔业和人类社会其他方面产生明显的影响。为适应气候变化,人类社会各方面都需作出相应的调整,付出巨大的代价。为了控制大气中温室气体浓度的增加,需要各国在提高能源利用技术和能源利用效率,采用新能源和减少温室气体排放方面作出共同的努力,发达国家应该承担而且完全可以承担更多的义务和作出更大的贡献。控制温室气体的排放也要求社会各方面的共同努力,形成重视环境、保护环境的共识。

热带太平洋海表热力异常是引起大气环流异常的重要原因,也是东亚季风和旱涝发生的重要原因。厄尔尼诺现象是指赤道中、东太平洋海表温度异常增温。19世纪末,航海学家发现在圣诞节前后秘鲁沿岸有一支从北向南的暖洋流,并将其命名为厄尔尼诺流。厄尔尼诺一词就是西班牙语“圣婴”、“耶稣之子”的意思。由于该洋流的发现在圣诞节前后,所以被称为厄尔尼诺流。厄尔尼诺流在调节当地的气候和生态平衡方面起着重要的作用。有的年份,厄尔尼诺流的温度比平常年份高出很多,可以破坏生态平衡,使鱼类、鸟类大量死亡,暴雨、洪涝频繁,这被称为厄尔尼诺现象。厄尔尼诺现象不仅对社会生产造成危害,而且对人类健康带来严重影响。简述如下:

一是使病菌、病毒滋生繁衍有了“温床”。由厄尔尼诺现象引起的暖冬气候,为病菌、病毒及微生物的滋生创造了有利条件,从客观上起到了助纣为虐的作用。临床发现由厄尔尼诺现象引起的疾病有:一些秋夏季节流行的疾病,如腹泻、伤寒、红眼病等;一些春季易发的疾病,如流行性脑脊髓膜炎、急性喉炎、病毒性心肌炎等,冬季也时有肆虐。

二是诱发疾病的增多。暖冬气候的出现,对人体的适应力产生影响,降低了人们对寒冬气候的抗御能力,一旦遇上强寒流侵袭,气温骤降,对那些患有冠心病、脑血管病、高血压等疾病的患者极为不利。

三是污染环境,危害健康。气象统计资料显示,厄尔尼诺现象导致的暖冬年份雾日明显增多。我国北京、上海等大城市20世纪90年代平均雾日数比20世纪70年代增加了30%。专家检测,悬浮在空气中的雾跟二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物、碳氧化合物结合后,会形成一种烟雾。该烟雾除对生态环境、蔬菜作物造成污染外,给人体健康也带来危害。

在大气异常环流中,还有一种拉尼娜现象,也常给人类带来很大灾害。拉尼娜一词就是西班牙语“圣女”的意思。

拉尼娜现象表现的情况正同厄尔尼诺现象相反。通常,在厄尔尼诺流行的年份全球平均降水量少,在拉尼娜年份则全球降水量显著增加。