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第12章 盘点全球十大环境问题(1)

全球环境问题,也称国际环境问题或者地球环境问题,是指超国界和管辖范围的、区域性和全球性的环境污染和生态破坏问题。随着经济的发展,具有全球性影响的环境问题日益突出,严重威胁着全人类的生存和发展。国际社会在经济、政治、科技、贸易等方面形成了广泛的合作关系,并建立起了一个庞大的国际环境条约体系,联合治理环境问题。我国的生物多样性在世界上占有相当重要的位置,但据科学家统计,我国同世界很多地区一样,物种正在以惊人的速度灭绝和丧失。因此,保护生物多样性、保证生物资源的永续利用是我国的一项重要任务,也是全球环境保护行动计划的重要组成部分。

威胁人类生存的十大环境问题是:

①全球气候变暖,海平面上升;

②臭氧层破坏,威胁地球生命;

③世界人口急剧增加,危及自然生态;

④日趋严重的酸雨危害,对农作物和人类造成危害;

⑤森林锐减;

⑥土地沙漠化日益严重,世界沙漠面积不断扩大;

⑦森林破坏严重,水土流失;

⑧水体污染严重,水资源日益匮乏;

⑨海洋污染愈加严重;

⑩固体废物污染。

飘荡的“幽灵”——大气污染

科学家发现,至少有一百种大气污染物对环境产生危害,其中对人体健康危害较大的有:二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳、氟氢烃等。大气污染物严重危害人的气管、肺等呼吸系统。

造成大气污染的途径主要是工业生产与交通工具排放的废气和尘埃,工业生产排放出的尘埃颗粒物还吸附了许多有毒有害的物质。这些污染物在大气中还会发生各种化学反应,生成更多的污染物,形成二次污染。二氧化硫是大气污染物中最普遍的一种,它在大气中通过反应可形成硫酸烟雾,甚至形成酸雨。氮氧化合物、一氧化碳和碳氢化合物也是大气中常见的污染物,它们在阳光下,发生光化学反应,可形成光化学烟雾。

大气污染物在空气中积累,导致空气质量下降,直接危害人类健康,而且使全球气候变暖,臭氧层遭到破坏;污染物随风飘散,甚至影响农业、林业和畜牧业,美国每年因此损失数亿美元,我国的损失也相当严重。

“发烧”的地球——温室效应

温室效应,又称“花房效应”,是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表向外发出的长波热辐射线却被大气吸收。这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室。所以称为温室效应。如果大气不存在这种效应,那么地表温度将会下降约3℃或更多。反之,若温室效应不断加强,全球温度也必将逐年持续升高。自工业革命以来,人类过多使用煤炭、石油和天然气,以致向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散,其结果是使地球表面变热起来。大气温室效应的不断增强。已经引起全球气候变暖等一系列严重问题,引起了全世界各国的关注。

温室效应会带来以下列几种严重恶果:①地球上的病虫害和传染疾病增加;②海平面上升;③气候反常,海洋风暴增多;④土地干旱,沙漠化面积增大。

人类活动和大自然还排放其他温室气体,例如氯氟烃、甲烷、低空臭氧和氮氧化物气体等。海洋中的浮游生物和陆地上的森林可以吸收大量的二氧化碳,尤其是热带雨林。

为减少大气中过多的二氧化碳,一方面需要人们尽量节约用电,少开汽车,另一方面我们要保护好森林和海洋,比如不乱砍滥伐森林,不让海洋受到污染以保护浮游生物的生存。我们还可以通过植树造林,减少使用一次性方便木筷,节约纸张,不践踏草坪等行动来保护绿色植物,使它们多吸收二氧化碳来帮助减缓温室效应。

温室气体有效地吸收地球表面、大气本身相同气体和云所发射出的红外辐射。大气辐射向所有方向发射,包括向下方的地球表面的放射。温室气体则将热量捕获于对流层系统之内。这被称为“自然温室效应”。大气辐射与其气体排放的温度水平强烈耦合。在对流层中,温度一般随高度的增加而降低。从某一高度射向空间的红外辐射一般产生于平均温度在-19℃的高度,并通过太阳辐射的收入来平衡,从而使地球表面的温度能保持在平均14℃。温室气体浓度的增加导致大气对红外辐射不透明性能力的增强,从而引起由温度较低、高度较高处向空间发射有效辐射。这就造成了一种辐射强迫,这种不平衡只能通过对流层系统温度的升高来补偿。这就是“增强的温室效应”。

城市热岛效应

城市热岛效应,通俗地讲就是城市化的发展,导致城市中的气温高于外围郊区的这种现象。在气象学近地面大气等温线图上,郊外的广阔地区气温变化很小,如同一个平静的海面,而城区则是一个明显的高温区,如同突出海面的岛屿,由于这种岛屿代表着高温的城市区域,所以就被形象地称为城市热岛。在夏季,城市局部地区的气温,能比郊区高6℃甚至更高,形成高强度的热岛。20世纪初,英国气候学家赖克·霍德华在《伦敦的气候》一书中把这种气候特征称为“热岛效应”。

近年来,随着城市建设的高速发展,城市热岛效应也变得越来越明显。城市热岛形成的原因主要有以下几点:

首先,是受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人工构筑物,如混凝土、柏油路面,各种建筑墙面等,改变了下垫面的热力属性,这些人工构筑物吸热快而热容量小,在相同的太阳辐射条件下,它们比自然下垫面(绿地、水面等)升温快,因而其表面温度明显高于自然下垫面。

其次是人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料,每天都在向外排放大量的热量。

第三,城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。随着城市化的发展,城市人口的增加,城市中的建筑、广场和道路等大量增加,绿地、水体等却相应减少,缓解热岛效应的能力被削弱。

最后,城市中的大气污染也是一个重要原因。城市中的机动车、工业生产以及居民生活,产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射,产生温室效应,从而引起大气进一步升温。

原则上,一年四季都可能出现城市热岛效应。但是,对居民生活和消费构成影响的主要是夏季高温天气下的热岛效应。为了降低室内气温和使室内流通,人们使用空调、电扇等电器,而这些都需要消耗大量的电力。如目前美国1/6的电力消费用于降温,为此每年需付电费400亿美元。高温天气对人体健康与有不利影响。有关研究表明,环境温度高于28℃时,人们就会有不适感;温度再不可导致一系列疾病,特别是使心脏、脑血管和呼吸系统疾病。此外,气温升高还会加快光化学反应速度使垃地面大气中臭辙增加,影响人体健康。

由于热岛中心区域近地面气温高,大气做上升运动,与周围地区形成气压差异,周围地区近地面大气向中心区辐合,从而在城市中心区域形成一个低压旋涡,结果就势必造成人们生活、工业生产、交通工具运转中燃烧石化燃料而形成的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等大气污染物质在热岛中心区域聚集,危害人们的身体健康甚至生命。

一方面,大量污染物在热岛中心聚集,浓度剧增,直接刺激人们的呼吸道粘膜,轻者引起咳嗽流涕,重者会诱发呼吸系统疾病,尤其是患慢性支气管炎、肺气肿、哮喘病的中老年人还会引发心脏病,死亡率高,如英国伦敦在1952年12月份,因为这个原因死亡4000余人。

另一方面,大气污染物还会刺激皮肤,导致皮炎,甚而引起皮肤癌。有的物质如铬等,若进入眼内会刺激结膜,引起炎症,重者可导致失明。汞的含量较多,可损害人的肾脏,引起剧烈腹痛、呕吐。汞慢性中毒还会损害人的神经系统。

第三方面,长期生活在热岛中心区的人们会表现为情绪烦躁不安、精神萎靡、忧郁压抑、记忆力下降、失眠、食欲减退、消化不良、溃疡增多、胃肠疾病复发等,给城市人们的工作和生活带来说不尽的烦恼。在中国,素有“火炉城市”之称的南京、武汉、重庆等许多大城市在发展中都不同程度地出现了以上这些现象,所以,城市热岛效应已成为城市发展中应正确面对、亟待解决的问题。

城市大气污染的罪魁祸首——汽车尾气

在车水马龙的街头,一股股浅蓝色的烟气从一辆辆机动车尾部喷出,这就是通常所说的汽车尾气。这种气体排放物气味怪异,令人头昏、恶心,影响人的身体健康。在车辆不多的情况下,大气的自净能力尚能化解汽车排出的有害气体。但随着汽车数量的急剧增加,交通拥堵现象非常普遍,汽车本应具备的便捷、舒适、高效的优势逐渐被自身造成的环境问题抵消。“汽车灾难”已成为一种公害,由此带来的汽车尾气更是危害人的健康和生存环境。

尾气中的二氧化硫,具有强烈的刺激气味,达到一定浓度时会容易导致“酸雨”的发生,从而造成土壤和水源酸化,影响农作物和森林的生长。近一百年来,气候变暖已成为人类的一大祸患。冰川融化、水位上涨、厄尔尼诺现象、拉尼娜现象等都对人类的生存带来了严峻的挑战。二氧化碳则是地球变暖的罪魁祸首。

危害极大——“厄尔尼诺”

“厄尔尼诺”是东太平洋海面温度突然升高而引起的一种异常气候现象。当这种现象发生时,大范围的海水温度可比常年高出3~6℃。太平洋广大水域的水温升高,改变了传统的赤道洋流和东南信风,导致全球性的气候反常。

据历史记载,自1950年以来,世界上共发生13次厄尔尼诺现象,其中1997年发生的一次最为严重,它强大的影响力一直持续至1998年上半年,我国在1998年遭遇的历史上旱见的特大洪水,厄尔尼诺便是最重要的影响因素之一。

厄尔尼诺现象主要表现在:从北半球到南半球,从非洲到拉美,气候变得古怪而不可思议,凉爽的地方骄阳似火。温暖如春的季节突然下起大雪,雨季到来却迟迟滴雨不下,正值旱季却洪水泛滥。

科学家们认为,厄尔尼诺现象的发生与人类自然环境的日益恶化有关,是地球温室效应增加的直接结果,与人类向大自然过多索取而不注意环境保护有关。由于厄尔尼诺现象给全球带来巨大的灾难,因此,这种现象已成为当今气象界和海洋界研究的重要课题。

“洪水猛兽”——拉尼娜

拉尼娜现象就是太平洋中东部海水异常变冷的情况。东信风将表面被太阳晒热的海水吹向太平洋西部,致使西部比东部海平面增高将近60厘米,西部海水温度增高,气压下降,潮湿空气积累形成台风和热带风暴,东部底层海水上翻,致使东太平洋海水变冷。

太平洋上空的大气环流叫做沃尔克环流,当沃尔克环流变弱时,海水吹不到西部,太平洋东部海水变暖,就是厄尔尼诺现象;但当沃尔克环流变得异常强烈,就产生拉尼娜现象。一般拉尼娜现象会随着厄尔尼诺现象而来,出现厄尔尼诺现象的第二年,都会出现拉尼娜现象,有时拉尼娜现象会持续两三年。1988~1989年,1998年~2001年都发生了强烈的拉尼娜现象,1995年~1996年发生的拉尼娜现象较弱。有的科学家认为,由于全球变暖的趋势,拉尼娜现象有减弱的趋势。

中国海洋学家认为,中国在1998年遭受的特大洪涝灾害,就是由“厄尔尼诺·拉尼娜现象”和长江流域生态恶化两大成因共同引起的。

臭氧空洞——撕裂的臭氧层

太阳是一个巨大的热体,表面温度高达6000℃,是地球取之不尽的能量来源。但太阳辐射的紫外光中有一部分能量极高,如果到达地球表面,就可能对地球生物的生存造成无法挽回的影响。然而,自然的力量改变了这一过程,地球的大气层就像一个过滤器,一把保护伞,将太阳辐射中的有害部分阻挡在大气层之外,使地球成为人类和生物界生存的家园。而完成这一工作的,就是今天已经妇孺皆知的“臭氧层”。臭氧层中的臭氧是在离地面较高的大气层中自然形成的。

20世纪70年代,科学家发现地球上的紫外线有所增加。70年代末,科学家又发现南极上空的臭氧明显减少。1984年,英国科学家首次提出南极上空存在一个巨大的“臭氧空洞”。1985年,美国“雨云7号”气象卫星对南极上空进行了勘测,证实了英国科学家的预言。

多数人认为,人工合成的一些含氯和溴的物质是造成臭氧洞的元凶,这些人工合成的化合物经挥发后进入平流层,在强烈的太阳紫外辐射作用下,它们光解出氯、氟、溴等活性基而将臭氧层摧毁。

近年来,科学家们不仅在南极上空,而且在北极上空也发现了臭氧空洞的存在。1991~1992年冬天,科学家们发现德国上空的臭氧减少了10%,比利时上空的臭氧减少了18%。中国某些地区的上空的臭氧也减少了18%。美国航天局的一项最新报告指出,近10年来,北半球上空的臭氧浓度平均减少了8%。地球的保护伞臭氧层被撕裂了。

知识小百科

你知道臭氧层吗?

在距离地球14~25千米的高空,因为受到太阳紫外线照射的缘故,形成了包围在地球外围空间的臭氧层,而这臭氧层正是人类赖以生存的保护自然界中的臭氧,大多分布在距离地面20~50千米的大气中,我们称之为臭氧层。臭氧层中的臭氧主要是紫外线遣出来的。太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种。当大气中含有21%的氧分子受到短波紫外线照射时,氧分子会分解成原子状态。氧原子的不稳定性极强,极容易与其他物质发生反应。氧原子与氧分子反应时,就形成了臭氧。臭氧形成后,由于它的比重大于氧气,会逐渐从臭氧层的底部降落,在降落过程中随着温度的变化,臭氧不稳定性越加明显,再受到长波紫外线照射时,再度还原为氧。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。

空中死神——酸雨

酸雨是pH值小于56的雨、雪、霜、雾或其他形式的大气降水。现多称为酸性降水。酸雨的成分主要是人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化成的硫酸和硝酸。酸雨危害极大,有“死亡之雨”和“空中死神”之称,已成为世界各国最关心的环境问题之一。

酸雨可以直接使大片森林死亡,农作物枯萎;也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定,溶解与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素,使土壤贫瘠化;还可使湖泊、河流酸化,并溶解土壤和水体底泥中的重金属使其进入水中,毒害鱼类;加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程;酸雨污染河流湖泊和地下水,直接或间接危害人体健康。

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