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第22章 重大发明、发现(11)

德国人把酸雨称作“绿色的鼠疫”,因为在德国,至少有一半的森林受到酸雨危害。德国人曾自豪地称自己的国家为“黑森林王国”,可是由于酸雨肆虐,现在黑森林已变成了黄森林,墨绿的树叶泛黄脱落,好多树冠完全脱光,只剩下光秃秃的枝丫,在凄风苦雨中呻吟挣扎。

酸雨还会加速大部分建筑材料的腐蚀,严重破坏历史文物和古迹。已有2000多年历史的雅典古城堡是希腊民族的象征和骄傲,几乎全部用洁白的大理石建成,在长年累月的侵蚀下,酸雨已使精美的浮雕、神像变得面容憔悴,污头垢面,斑驳模糊,完全失去了昔日的光彩。酸雨也使意大利威尼斯的古建筑和部分艺术珍品严重受损,使印度著名的泰姬陵出现剥落现象,使英国圣保罗教堂的石料被蚀3厘米。德国每年因各地纪念碑受腐蚀就要损失数百万马克。虽说我国天降酸雨还不厉害,但它造成的危害已相当严重,给生态环境带来不良影响。

由于酸雨在空中飘移,是超越国界的全球问题,因此已被各国环境科学家看做20世纪最难治理的棘手问题之一,并被冠之以“空中死神”的恶名。

为了降低酸雨的危害,联合国多次召开国际会议讨论酸雨问题,许多国家把控制酸雨列为重大科研项目。全世界已有40多个国家通过有关污染限制汽车排污。1993年在印度召开的“无害环境生物技术应用国际合作会议”上,专家们提出了利用生物技术预防、阻止和逆转环境恶化,增强自然资源的持续发展和应用,保持环境完整性和生态平衡的措施。专家们认为:利用生物技术治理环境具有巨大的潜力。煤是当前最重要的能源之一,但煤中含有硫,燃烧时放出二氧化硫等有害气体。煤中的硫有无机硫和有机硫两种。无机硫大部分以矿物质的形式存在,其中主要的是黄铁矿。生物学家利用微生物脱硫,将2价铁变成3价铁,把单体硫变成硫酸,取得了很好效果。例如,日本中央电力研究所从土壤中分离出一种硫杆菌,它是一种铁氧化细菌,能有效地去除煤中的无机硫。美国煤气研究所筛选出一种新的微生物菌株,它能从煤中分离有机硫而不降低煤的质量。捷克筛选出的一种酸热硫化杆菌,可脱除黄铁矿中75%的硫。据1991年统计,捷克利用生物技术已平均脱去煤中无机硫的78.5%,有机硫的23.4%,目前,科学家已发现能脱去黄铁矿中硫的微生物还有氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌等。生物技术脱硫符合“源头治理”和“清洁生产”的原则,是一种极有发展前途的治理方法,越来越受到世界各国的重视。

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目前世界上有三大酸雨区:一是以德、法、英等国家为中心的北欧酸雨区;二是包括美国和加拿大在内的北美酸雨;三是覆盖我国四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区,面积为200万平方公里的酸雨区。

塑料袋——糟糕的发明

伴随人们生活节奏的加快,社会生活正向便利化、卫生化发展。顺应这种需求,塑料袋等开始频繁进入人们的日常生活。一方面,这些使用方便、价格低廉包装材料的出现给人们的生活带来了诸多便利;但另一方面,这些包装材料在使用后往往被随手丢弃,造成污染。由于废旧塑料包装物大多呈白色,因此这种污染被称为“白色污染”。造成“白色污染”的元凶塑料袋也因此被公认为是“20世纪最糟糕的发明”。

塑料是19世纪时一个名叫帕克斯的人发明的。他是位摄影爱好者,当时,人们还不能够像今天这样购买现成的照相胶片和化学药品,必须经常自己制作需要的东西,所以每个摄影师同时也必须是一个化学家。摄影中使用的材料之一是“胶棉”,它是一种“硝棉”溶液,也就是在酒精和醚中的硝酸盐纤维素溶液。当时它被用于把光敏的化学药品粘在玻璃上,来制作类似于今天照相胶片的同等物。1850年,帕克斯查看了处理胶棉的不同方法。一天,他试着把胶棉与樟脑混合,使他惊奇的是,混合后产生了一种可弯曲的硬材料,帕克斯称该物质为“帕克辛”,这便是最早的塑料。

由于用很低的温度加热就能使塑料变软,可以随心所欲地做成各种形状的东西,而且塑料制品色彩鲜艳,不怕摔,经济耐用,所以它的问世不仅给人们的生活带来了诸多方便,而且极大地推动了工业的发展。1902年,奥地利科学家马克斯·舒斯尼发明了塑料袋,这在当时无异于一场科技革命。它对促进市场繁荣、帮助人们适应快节奏的现代生活发挥了重要作用,为人们带来了极大的方便,也改变了人们的生活习惯。可舒施尼做梦也没想到,他的这项发明100年后给人类带来了环保灾难。

塑料袋家族包括聚苯乙烯快餐饭盒、塑料包装纸、塑料餐用杯盘、电器充填发泡填塞物、塑料饮料杯、酸奶杯、雪糕杯、家用尼龙袋、塑料袋、塑料装饰品等。这些废弃物形成的垃圾,数量多、体积大、重量轻、不降解,给治理工作带来很多难题和社会问题。比如,散落在田间、路边及草丛中的发泡胶快餐盒,如果遇到大风天气,满天的快餐夹带着灰尘,引起当地环境恶化,这些材料一旦被牲畜吞食,就会危及健康甚至导致死亡。据计算,每天有69万个塑料容器被抛向海洋,许多海洋哺乳动物,如海豚、海豹、海狮、鲸等本能地对浮在海面上的东西产生好奇心,以为是海蜇一类可食的东西,就将这些废物吞进肚子,结果造成这些动物因哽塞而死亡。此外,在生产塑料袋、发泡胶餐盒的过程中使用氟利昂,对人体免疫系统和生态环境造成的破坏也极为严重。研究还表明,在温度超过85℃的条件下,使用塑料袋和发泡餐具,其溶出的有毒物质危害人体健康。

目前,很多国家都采取焚烧或再加工制造的办法处理废弃塑料。这两种办法使废弃塑料得到再生利用,达到了节约资源的目的。但由于废弃塑料在焚烧或再加工时会产生对人体有害的气体,污染环境,所以也不是治理“白色污染”的良好对策。为此,科学家开始致力于研制各种类型的自毁或自溶性塑料。目前,美、英、德、日等国的20多家公司都推出自毁或自溶性塑料新产品。这些自毁塑料虽然具有不污染环境的优点,但成本仍居高不下,因此,各国科学家都在想方设法寻求制造自毁塑料的最佳途径。

美国密茨根大学生物学家提出了“种植”可分解塑料的设想。他们以土豆和玉米为原料,植入塑料的遗传基因,使其能在人工控制下“生长”出不含有任何有害成分的生物塑料,这种生物塑料,带有有机物的特点,能够腐烂、分解,丝毫不会污染环境。德国哥丁格大学的微生物学家通过对一种细菌的特定基因隔离,使植物细胞内部生成聚酯,利用这类聚酯可制成植物型生化塑料。这种塑料在外观和使用特点上与普通塑料十分相似,但在细菌的作用下,会分解成水和二氧化碳,回归自然而不会污染环境。

在生物自毁塑料中,有一种是在塑料中添加了淀粉类物质,以淀粉为食料的细菌就会争先恐后地吞噬塑料,从而使其慢慢消失掉。还有一家公司推出一种光学自毁塑料,这类塑料制品只要在阳光下曝晒60天就可以化为泥尘,尽管这种塑料成本会增加5%~10%,但为了人类生存环境的卫生和海洋哺乳动物的安全,专家们认为是值得采用和推广的。

在开发、研制和生产自毁塑料的同时,很多国家都在通过各种方法减少使用塑料袋。其中,通过经济杠杆控制塑料袋的使用量,被证明是治理“白色污染”的有效办法。一些发达国家很早就开始执行超市塑料袋收费的规定。从2008年6月1日开始,我国在全国范围内禁止生产、销售、使用厚度小于0025毫米的塑料购物袋;所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度,一律不得免费提供塑料购物袋。实施塑料袋收费的制度对提醒大家不要随意使用和乱扔塑料袋上起到一定的效果,但更多的还是要我们在日常生活中培养成好的消费习惯,养成环保的习惯、节约的习惯!

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塑料是人工合成的高分子化合物,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。它的主要成分是合成树脂,有些塑料基本上是由合成树脂所组成,不含或少含添加剂,如有机玻璃、聚苯乙烯等。根据各种塑料不同的使用特性,塑料一般分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。

伦敦上空的“无声杀手”

雾是一种常见的天气现象,它和云的区别仅仅在于是否接触地面。按世界气象组织规定,使能见度降低到1公里的称为雾,能见度在1~10公里的称为轻雾。雾的主要成分是小水滴或冰晶,如果雾中的悬浮颗粒物较多,则被称为霾。

一般来说,秋冬早晨雾特别多,为什么呢?我们知道,当空气容纳的水汽达到最大限度时,就达到了饱和。而气温愈高,空气中所能容纳的水汽也愈多。1立方米的空气,气温在4℃时,最多能容纳的水汽量是636克;而气温是20℃时,1立方米的空气中最多可以含水汽量是173克。如果空气中所含的水汽多于一定温度条件下的饱和水汽量,多余的水汽就会凝结出来,当足够多的水分了与空气中微小的灰尘颗粒结合在一起,同时水分子本身也会相互粘结,就变成小水滴或冰晶。空气中的水汽超过饱和量,凝结成水滴,这主要是气温降低造成的。秋冬的清晨气温最低,便是雾最浓的时刻。

世界上最著名的多雾之城是英国首都伦敦,它素有“雾都”之称。据统计,伦敦的雾天,每年可高达七八十次,平均5天之中就有一个“雾日”。特别是在潮湿寒冷的冬季,烟雾弥漫,数日不散。每当大雾降临,弥漫的大雾不仅影响交通,酿成事故,还直接危害着人们的健康,甚至威胁着人们的生命,是游弋在伦敦上空的“无声杀手”。

1952年12月4日,伦敦城发生了一次世界上最为严重的“烟雾”事件:连续的浓雾将近一周不散,工厂和住户排出的烟尘和气体大量在低空聚积,整个城市为浓雾所笼罩。由于毒雾的影响,不仅大批航班取消,甚至白天汽车在公路上行驶都必须打开大灯。当时在正在伦敦举办一场牛展览会,参展的牛对烟雾产生了反应,350头牛有52头严重中毒,14头奄奄一息,1头当场死亡。不久伦敦市民也对毒雾产生了反应,许多人感到呼吸困难、眼睛刺痛,出现哮喘、咳嗽等呼吸道症状的病人明显增多,进而死亡率陡增,据史料记载,从12月5日到12月8日的4天里,伦敦市死亡人数达4000人。根据事后统计,在发生烟雾事件的一周中,48岁以上人群死亡率为平时的3倍;1岁以下人群的死亡率为平时的2倍,在这一周内,伦敦市因支气管炎死亡704人,冠心病死亡281人,心脏衰竭死亡244人,结核病死亡77人。此外,肺炎、肺癌、流行性感冒等呼吸系统疾病的发病率也有显著性增加。12月9日之后,由于天气变化,毒雾逐渐消散,但在此之后两个月内,又有近8000人因为烟雾事件而死于呼吸系统疾病。

事件发生以后,舆论大哗,英国当局被迫对致害原因组织调查。由于这样大范围的环境污染调查是破天荒第一次,工作难度大,组织又不得力,始终弄不清主要原因是什么,也就无法采取最有力的防治措施,以致在1956年、1957年和1962年又连续发生了几次烟雾事件。直到1963年,污染调查才算有了头绪,致害的主要原因是烟尘和二氧化碳的协同作用。原来粉尘中含有三氧化二铁的成分,它能促进空气中的二氧化硫生成三氧化硫,三氧化硫被水汽吸收,变成硫酸液沫,或附着在飘尘上,或凝聚在雾滴上,进入人的呼吸系统,造成支气管炎、肺炎和心脏病,从而加速了慢性病患者的死亡。

1952年的“烟雾”事件引起了英国民众和政府当局的注意,使人们意识到控制大气污染的重要意义,并且直接推动了1956年英国洁净空气法案的通过。后来,英国经过多年的努力,采取种种措施,终于使伦敦的环境状况得到了改观。到1980年,大气中烟尘的浓度已降低到20年前的1/8。从1975年起,雾日减到了每年16天,现在更减少到只有几天。由于污染严重而绝迹了多年的100多种小鸟,如今重新飞翔在伦敦的上空,过去种不活的花,现在生长良好,房屋和纪念性建筑物也不再受煤烟的熏蚀了。

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伦敦“烟雾”事件被环保主义者看做20世纪重大环境灾害事件之一。它与1930年的比利时马斯河谷烟雾事件、1948年的美国多诺拉烟雾事件以及1959年发生在墨西哥波萨里卡的烟雾事件一起,被当做煤烟型空气污染的典型案例,出现在多部环境科学教科书中。洛杉矶光化学烟雾事件

提起光化学烟雾,许多人也许还很陌生。其实,光化学烟雾是排入大气的氮氧化物和碳氢化物受太阳紫外线作用产生的一种具有刺激性的浅蓝色的烟雾。当遇到不利于扩散的气象条件时,这种剧毒烟雾会积聚不散,造成大气污染事件。它的危害比酸雨还大,而且还会促成酸雨形成。光化学烟雾污染事件最早出现在美国洛杉矶,所以又称“洛杉矶光化学烟雾”。

洛杉矶位于美国西南海岸,西面临海,三面环山,是个阳光明媚、气候温暖、风景宜人的地方。早期金矿、石油和运河的开发,加之得天独厚的地理位置,使它很快成为了一个商业、旅游业都很发达的港口城市。洛杉矶市很快就变得空前繁荣,著名的电影业中心好莱坞和美国第一个“迪斯尼乐园”都建在了这里。城市的繁荣又使洛杉矶人口剧增,白天,纵横交错的城市高速公路上拥挤着数百万辆汽车,整个城市仿佛一个庞大的蚁穴。

然而好景不长,从20世纪40年代初开始,人们就发现这座城市一改往日的温柔,变得“疯狂”起来。每年从夏季至早秋,只要是晴朗的日子,城市上空就会出现一种浅蓝色烟雾,使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红、咽喉疼痛、呼吸憋闷、头昏、头痛。1943年以后,烟雾更加肆虐,以致远离城市100公里以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死,柑橘减产。仅1950—1951年,美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年,因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人;1970年,约有75%以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件——光化学烟雾污染事件。

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