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第4章 被人类活动推动的温室效应(1)

从有人类活动以来,人类就开始影响气候。随着人类社会经济的发展,人类影响气候的规模和深度也不断发展。自工业革命以来,人类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,大气的温室效应也随之增强,已导致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。

温室气体的排放

燃烧产生甲烷1980年全球二氧化碳排放量约为50亿吨,之后持续增加,到2004年已超过73亿吨。除发展中国家人口增加和经济增长外,越来越多的国家为维持一定规模的经济产值而加大了温室气体排放量。

世界权威机构公布的一项研究也显示,2000~2004年期间,全球二氧化碳排放量每年增加3.2%,大幅超过了1990~1999年年均1.1%的增长率。

除了二氧化碳,甲烷超量也是温室效应的元凶之一。甲烷的排放,除了来自大自然,如海洋、永冻层和一些湿地外,也来自人为的污染。人为所产生的甲烷是其中一个最大的排放源,尤其是来自生质燃烧(意指在开垦土地或改变土地用途时燃烧土地上的草木)和畜牧业。能源产业所排放的甲烷,包括煤矿业、炼油业、管路渗漏等,都能透过技术的改进使其降至最低。

氟的污染源多与人类经济活动的“三废”排放有关:

1.废气排放污染。氟易挥发。金属冶炼、水力发电、建筑材料与陶瓷的焙制,含氟药物生产等含氟原料与燃料都会在燃烧和加热过程中,释放氟及氟化物并随蒸汽、烟尘进入大气。据估算,生产1吨水泥,就有142克氟化氢,氟化硅和包裹在烟尘和粉尘中的“尘氟”进入大气环境。

工业废气排放2.原料废渣堆放污染。许多物质中都不同程度含有氟,如工业矿石(萤石、电气石、矿渣、泥质岩等)。氟露天堆放,除少部分经挥发进入大气外,主要是经雨水淋溶下渗,直接污染土壤和水源。

3.废水污染。含氟废水未经处理而又不合理排放,造成地表水地下水体的污染。含氟废气、烟尘等也能通过雨雪降落地面而污染土壤与水源。

盲目开采高氟地下水或成井工艺不佳,也可造成低氟地下水受到氟污染。新疆北部地区有的垦区就是因开采高氟的深层承压水灌溉,提高了土壤及浅层地下水的氟含量,因而污染了地下水的自然环境。

随着科学技术的发展,防治氟污染的研究领域更加广阔。一般而言,①认真贯彻执行《环境保护法》、《工业“三废”排放标准》及有关规定;②合理规划与调整工业结构和工业布局;③淘汰一些氟污染严重的小土工业、改进生产工艺,不使用高氟原材料,安装高效除尘脱氟装置(如采用喷淋吸收法,用水溶液吸收氟气以及用石灰乳中和氟化物等);④在地下矿产资源和水资源开发利用之前,做好前期论证工作,制订出有效的措施,切实保护好生态环境。

你想过吗?基础设施建设也能对气候的变化产生影响。公共电力、电信、卫生设施、排污管网、城市污水处理厂、垃圾处理、管道煤气、公路、大坝、灌溉工程、铁路、城市交通、机场等都属于基础设施。

发达国家的基础设施体系已相对完善,维护这些设施,对能源和原材料的需求非常有限,因而不会对气候产生很大影响。而我国正在建立基础设施体系,需要消费大量能源与高能耗、高碳密度原材料,包括钢材、水泥等。一旦基础设施建好了,就能提高物流效率和利用效率,减少能源损失浪费。例如,当天然气管网体系建立起来后,不但输送与分配效率增高、成本降低,而且可以替代电力、煤炭等燃料。又例如,高速公路的建成可以大大提高物流效率。

由此可见,基础设施建设与能源消费有很大关系。虽然建设过程中会增加能源消费与碳排放,但建设好以后就会大大减少能源消耗。

汽车污染

交通系统消耗了全球约1/3的能源。以石油产品为燃料的汽车是最主要的现代交通运输工具,它给人们带来方便和快捷的同时,也带来了无法回避的环境问题。根据20世纪七八十年代美国、日本对城市空气污染源的调查,城市空气中90%以上的一氧化碳、60%以上的碳氢化合物和30%以上的氮氧化物来自汽车排放。这些污浊的气体使人类的生存环境受到极大威胁。汽车污染已成为世界性公害,其对于温室气体浓度增加的“贡献”不容忽视。

汽车尾气排放汽车的内燃机实际上是一座小型化工厂,消耗大量石油资源。汽油燃爆后产生驱车动力,同时也产生了许多复杂的化学反应,排放出大量温室气体,加剧了温室效应。

汽车每燃烧1千克汽油就会排出3.08千克的二氧化碳。当二氧化碳含量升高时,会增强大气对太阳光中红外线辐射的吸收,阻止地球表面的热量向外散发,使地球表面的平均气温上升。这就是所谓的温室效应。

汽车排放造成的大气污染还会破坏臭氧层,而臭氧损耗与气候变化通过某些过程相互联系。一些专家认为,臭氧层的破坏造成太阳辐射过强,也会导致高温天气。

此外,汽油燃烧释放出的二氧化硫和氮氧化物在大气中分别转化成硫酸和硝酸,导致酸雨。酸雨不仅增加土壤酸度、破坏生态系统的平衡,而且还腐蚀建筑材料、金属构件和油漆等等,使建筑物、公路以及名胜古迹遭受损害。欧洲经济委员会的报告书称,因酸雨危害造成的经济损失额相当于全世界每人损失2~10美元。

大气环境是人类赖以生存的可贵资源,因此,减少温室气体排放、防止全球气候变暖是世界各国共同关注的问题。因此,各国不断颁布日益严格的汽车排放法规,提高汽车废气的排放标准。

高空的污染

经常乘坐飞机的人或许不知道,这种交通工具在为人们带来便利的同时,也给地球造成严重的伤害。长期以来,科学家们一直认为燃烧煤和天然气时产生的温室气体是造成气候变暖的元凶。英国约克大学斯托格尔摩研究所近日发表的一项研究报告指出,航空业是导致气候变暖的又一罪魁祸首。他们预测,到2050年,全球气候变化中有高达15%的成分是由航空旅行造成的。

飞机越来越多,高空废气剧增。这些废气污染了环境,加速了地球的变暖,破坏了臭氧层。飞机每年要在大气层中排放大约3亿吨温室气体,造成的温室效应大约是地面等量废气的3倍。英国“地球之友”组织的统计数据也显示,一架大型喷气式客机在欧洲和美国之间往返一趟所排放的二氧化碳相当于一辆汽车全年的废气排放量。

过去,人们曾经认为,只有超音速飞机才会对环境有影响。然而据英国地球资源研究所的报告说,普通飞机排出的废气,如二氧化碳,也会严重污染大气层。这种气体不但会加强温室效应,而且还会加快臭氧层的减少。飞机发动机所产生的水汽在高空冻结,从而使高空卷云增加。这种卷云量增加2%,地球温度将上升1℃。

飞机发动机喷出的烟雾和汽车排出的废气含有同类的有害气体,主要是二氧化碳和氧化氮。由于高空空气稀薄,它的效应扩大了许多倍。飞机喷出的氧化氮在臭氧层中游曳,在那里固定住热量,产生温室效应。越接近地面这些气体越可能被雨水冲散在空气中,但飞机一般在云层以上飞行,喷发出的废气飘浮在大气层中。科学家估计,飞机喷出的废气对地球表面变暖的影响可能占40%~50%。

飞机排放废气

科学家们还发现,考察臭氧层的航天飞机也在破坏臭气层。航天飞机助推火箭加速器使用的固体燃料中的关键物质,就是破坏臭氧层的过氯酸铵。无论是美国国家航空航天局的航天飞机,还是国防部的“大力神—4”运载火箭,都是借助这种燃料的加速器进入轨道的。

面对飞机对臭氧层的破坏,科学家认为:一要禁止用氟氯烃作飞机燃料,因为它比一般航空燃料对臭氧层具有更大的破坏作用。二是对超音速飞机的研制采取谨慎的态度,如1971年,美国波音公司准备生产220架超音速飞机,希望得到政府投资,但政府有关部门提出了高空飞行对臭氧层有破坏性影响,从而否决了波音公司的提案,致使美国至今未生产过一架超音速旅客机。

冲刷水是航天发射中又一污染源。用水来冲刷反射坑中助推火箭排出的高浓度酸性蒸汽,散落到地面,各种生物均遭殃。氧化铝以微尘形式出现,但在空气中最后会有相当部分转化为氯化铝,对人畜健康带来危害。

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