概述
亲爱的人们,在我们陶醉于生活水平一天天提高的时候,可否去留意我们生活的地球环境,是否还如以往般的“碧海蓝天”呢?下面我们就来看看孕育我们的地球环境的真实情况。
1984年,中华人民共和国颁布了水污染防治法,其中水污染的定义是:水体因某种物质的介入,而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或者破坏生态环境,造成水质恶化的现象。水的污染有两类:一类是自然污染;另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。
长期以来,人们都是直接将生活的废物、污水直接倾倒入海洋。人们认为海洋本身具有很强的净化能力,其实这种所谓的净化能力,只是因为较少量的垃圾被分散到了广袤海洋的各处,不易被发现而已,但这些垃圾本身依然存在在海洋中。随着人口的增多,工业的发展,排入海洋中的生活垃圾越来越多,各种工业废渣、废水和有害化学物质也源源不断的流入大海,逐渐超出了海洋的承受能力,破坏了海洋环境,从而也为人类的持续发展铸造了一个不可逾越的屏障。
据统计,每年通过各种渠道泄入海洋的石油和石油产品,约占全世界石油总产量的0.5%,即有1500万吨以上。石油进入海洋后,迅速在海洋扩散,每升石油的扩散面可达1000平方米以上。由于污染严重,面积为41.3万平方千米的黑海,90%的水体已经变成动植物无法生存的死水;由于富营养物质的污染,我国沿海自1980年以来,共发生赤潮300多次,其中1989年发生的的一次持续达72天的赤潮,造成经济损失4亿元;而每年因误食了废塑料而丧生的海鸟就有200万只,并且科学家不止一次发现抛入海中长达50年之久的塑料制品,仍保持完整无缺;人类开采石油、海洋爆破、使用舰艇发出的噪声使鲸鱼等海洋生物的听觉受到很大损伤,无法辨别方向,从而痛苦死去。同海水一样,地表水、地下水也受到了人类不同程度的破坏;水资源的短缺也是需要引起人类重视的一个重大问题。
当前,资源、能源短缺也是困扰人类的一个难题,大多数国家都出现了资源、能源严重短缺的现象,这主要是人类无计划、不合理地大规模开采所至。20世纪90年代初全世界消耗能源总数约合100亿吨标准煤,随着工业的快速发展,化妆品用量的逐年增长,所要消耗的资源、能源量将更大。因此,在新能源的开发利用尚未取得较大突破之前,保护资源,节约能源是每一个公民必尽的义务。
森林是生态系统中的一个重要的组成部分。由于世界人口的增长,对耕地、牧场、木材的需求量日益增加,导致对森林的过度采伐和开垦,使森林受到前所未有的破坏。据统计,全世界每年约有1200万公顷的森林消失。地球上曾经有的76亿公顷的森林,到20世纪初时下降为55亿公顷,而到1976年时已经减少到了28亿公顷。森林破坏的直接后果是导致了大量物种的灭绝,从而给整个生态环境带来了极大的压力。
随着土地退化的逐渐严重,荒漠化已不再是一个单纯的生态环境问题,而且演变为经济问题和社会问题,它给人类带来贫困,给社会带来不稳定。据估计,全球现有12亿多人受到荒漠化的直接威胁,其中有1.35亿人在短期内有失去土地的危险。到1996年为止,全球荒漠化的土地已达到3600万平方公里,占到整个地球陆地面积的1/4,相当于俄罗斯、加拿大、中国和美国国土面积的总和。全世界受荒漠化影响的国家有100多个,尽管各国人民都在进行着同荒漠化的抗争,但荒漠化却以每年5万~7万平方公里的速度扩大,相当于爱尔兰的面积。到20世纪末,全球将损失约1/3的耕地。在人类当今诸多的环境问题中,荒漠化是最为严重的灾难之一。对于受荒漠化威胁的人们来说,荒漠化意味着他们将失去最基本的生存基础——有生产能力的土地的消失。
随着工农业生产的发展,每年都会有1000~2000种新的化学品投入市场。由于化学品的广泛使用,致使全球的大气、水体、土壤乃至生物受到了不同程度的污染、毒害。自20世纪50年代以来,涉及有毒有害化学品的污染事件时有发生,如果不采取有效防治措施,将对人类和动植物造成严重的危害。
洗涤剂与环境
海水中有时会突然暴发性的繁殖大量浮游藻类,这些浮游藻类使海水变成红色、褐色和褐红色,我们称这种现象为红潮。红潮的出现有日光、养分、水温及水流等因素的影响,但磷酸盐(PO43-)却对引发红潮具有不可推卸的责任。磷酸盐(PO43-)是洗涤剂中的主要成分。
水可分为硬水和软水两种,其区别在于硬水里含有大量的金属离子,如镁离子和钙离子。这些离子均会和洗涤剂结合形成沉淀物,使洗涤剂失去清洁功能。为了使洗涤剂在不同水性下的清洁能力均不受到影响,生产商大多会加入磷酸盐。因为它可与金属离子结合形成沉淀物,使洗涤剂能维持其功能。
当这些废水流入河流、湖泊时,便会造成严重的污染,直接威胁水中生物的生命。因为大量的磷酸盐为藻类植物提供了足够的营养,从而加速了其生长速度。这些藻类植物不单会构成恶臭,其毒性更会危害鱼类生命。更甚的是它们会把阳光遮蔽,使水中的植物无法进行光合作用,引致水中的溶解氧下降,最后导致其他水中生物因缺氧而死。
为了避免河流及湖泊的污染问题日趋严重,除了不再使用含磷洗涤剂外,科学家也研究用科学方法减少水中磷的分量。其中,生物法去磷正是一种简单而又廉价的方法:利用污泥里的微生物吃掉磷酸盐,并转化为自身的物质,从而降低水中磷的分量,避免藻类植物的大量繁殖。
温室效应
太阳辐射为短波辐射,而地球向太空的辐射却为长波辐射,温室的玻璃能让太阳光畅通无阻地到达地方,却不让地面反射的长波热射线跑出去,地面的热量既然不易散失,室温就会保持或升高,利用这个原理,人们可在屋子里种植蔬菜。
我们的地球就像一个大温室,地球大气中的二氧化碳和其他微量气体甲烷、臭氧、水蒸气等就好比温室的玻璃,它们几乎不吸收太阳光却能大量吸收地面的长波辐射,这些气体被称为温室气体。
最主要的温室气体是二氧化碳,它是碳的一种存在形式。地球上的碳一直处于循环之中,现在大气里有七亿吨碳以二氧化碳的形式存在,储存在全世界生物体里的碳比它稍多,土壤中的有机质和泥炭等约含两万亿吨碳;蕴藏在海洋中的碳又是这个数字的10倍。
空气中含有二氧化碳,而且在过去很长一段时期中,含量基本上保持恒定。这是由于大气中的二氧化碳始终处于“边增长、边消耗”的动态平衡状态。大气中的二氧化碳有80%来自人和动、植物的呼吸,20%来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳有75%被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中。还有5%的二氧化碳通过植物光合作用,转化为有机物质贮藏起来。这就是多年来二氧化碳占空气成分0.03%,(体积分数)始终保持不变的原因。
如果没有温室气体,实际地球表面的平均温度将不是现在的150℃,而是-18℃。温室气体就像是给地球盖上了一条被子,使地球不会“着凉感冒”。温室效应曾对人类和地球的发展起着积极的作用。
但是近几十年来,由于人口急剧增加,工业迅猛发展,呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳,远远超过了过去的水平。而另一方面,由于对森林乱砍乱伐,大量农田建成城市和工厂,破坏了植被,减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小,降水量大大降低,减少了吸收溶解二氧化碳的条件,破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡,就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。空气中二氧化碳含量的增长,就使地球气温发生了改变。
二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中,具有调节地球气温的功能。如果没有二氧化碳,地球的年平均气温会比目前降低20℃。但是,二氧化碳含量过高,就会使地球仿佛捂在一口锅里,温度逐渐升高,就形成“温室效应”。
温室效应就是由于大气中二氧化碳等气体含量增加,使全球气温升高的现象。形成温室效应的气体,二氧化碳约占75%、氯氟代烷约占15%一20%,此外还有甲烷、一氧化氮等30多种。
如果二氧化碳含量比现在增加一倍,全球气温将升高3—5℃,两极地区可能升高10℃,气候将明显变暖。气温升高,将导致某些地区雨量增加,某些地区出现干旱,飓风力量增强,出现频率也将提高,自然灾害加剧。
更令人担忧的是,由于气温升高,将使两极地区冰川融化,海平面升高,许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁。甚至被海水吞没。20世纪60年代末,非洲下撒哈拉牧区曾发生持续6年的干旱。由于缺少粮食和牧草,牲畜被宰杀,饥饿致死者超过150万人。这是“温室效应”给人类带来灾害的典型事例。
人类活动所造成的污染,无疑在改变着世界的气候。因此,我们应积极开发各种更干净的新能源,尽量节约供用矿石燃料,有效地控制二氧化碳含量增加,控制人口增长,加强植树造林,绿化大地,维持地球的生态平衡,防止温室效应给全球带来的巨大灾难。
保护臭氧层
臭氧是一种结构十分简单的气体,由三个氧原子所组成的。可是,它对人类来说却是“亦正亦邪”。
汽车、化学工厂及发电厂排出的二氧化氮(NO2)与氧气产生作用后,便会释出臭氧。这些停留在对流层的臭氧会使人感到呼吸困难、肺功能减弱及肺组织受损。此外,臭氧更会与汽车排出的碳氢化合物产生作用,生成光化学毒雾,刺激我们的呼吸系统。
另一方面,臭氧在距离地球表面25至45公里的范围形成一层厚达20公里的臭氧层,这臭氧层却是人类的好朋友。它肩负着一个非常重要的使命,就是吸收太阳光里的紫外线,使进入对流层的紫外线减少,也减少对人们的伤害。然而,早在1985年,英国南极科学考察队报告了南极洲上空臭氧层出现明显的季节性变薄;后来,又发现北半球的臭氧层也在变薄,并出现了空洞。究竟是谁破坏了臭氧层呢?经过科学家的长期研究发现,破坏臭氧层的凶手主要有两个:氮的氧化物和氟利昂。
大批超音速飞机在同温层中飞行时,通过它的引擎尾气会留下氮氧化物;核爆炸也会产生大量的氮氧化物,随热火球浮升带入同温层。氮的氧化物在同温层使臭氧减少:N2O+hrN+NO
O3+NONO2+O2
O+NO2NO+O2
O+O3O2+O2
氟利昂类物质广泛用于空调器、电冰箱等电器的制冷剂和作为喷雾剂的载体。一旦泄露,这些氟利昂类物质就会上升到臭氧层,在臭氧层被紫外线照射后产生的氯原子大量的破坏了臭氧,具体反应如下:CF2Cl2+hrCl+CF2Cl
O3+ClClO+O2
O+ClOCl+O2
O+O3O2+O2
臭氧层的破坏是一个全球性的问题,这个问题带来的灾难性后果是没有国界的。因此必须全球协作,才能解决臭氧层破坏这一难题。1990年2月,欧洲共同体国家一致同意公元2000年起全部停止使用氟利昂,其后,各个国家也先后研制出了无氟制冷剂。
处理核废料
不知道大家在生活中是否有将空的汽水罐、旧的报纸及纸箱收集起来卖去废品收购场的习惯?这些废品回收后,再加工利用,既节省了能源、资源,又减轻了环境的污染。但是,有一些废物不仅不能循环再用,而且对人类有害,如放射性废物。这些废物会产生辐射,人类长期接触会增加患上癌症的机会。最常见的放射性废料是由核电厂产生的。此外,在医疗、农业、工业上使用放射性同位素的过程中,亦会产生放射性废物。
那我们该如何处理这些可怕的核废料呢?目前,大部分国家都采用低地层处置核废料,将它埋于地底下6米,并利用多重障壁保护废料,以免辐射泄露。保护障壁大致可分为钢制容器、水泥砂浆、钢筋混凝土、覆土、排水设施及天然覆盖物等。此外,我们还要把放射性废物和稳定的物料进行固体化,以确保废物不会在运输和贮存过程中泄露出来。
由于现时核反应愈来愈广泛,排出的废料亦愈来愈多,所以科学家正研究把这些核废料作地底深层处理(即埋在地下500-1000米)。它有两个好处:1.由于地下水较少,所以可尽量避免废物外泄时对人类造成的影响。
2.能同时贮存大量废料,避免占用大量空间。
汽车尾气的污染
汽车尾气排放由三部分组成:通过排气管排出的内燃机废气、曲轴箱泄漏的气体以及油箱和汽化器等燃料系统的蒸发气体。
汽车尾气排放的污染物主要有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、醛及含铅颗粒。
一、一氧化碳(CO)
一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物,主要是在局部缺氧或低温条件下,由于烃不能完全燃烧而产生,混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运转时,燃料不能充分燃烧,废气中一氧化碳的含量会明显增加。
一氧化碳是一种化学反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体,对空气的相对密度为0.9670,它的溶解度很小。当它由呼吸道进入人体的血液后,会和血液里的红血蛋白(Hemoglobin,Hb)结合,形成碳氧血红蛋白(Carboxy-hemoglobin,COHb),导致携氧能力下降,使人体出现不良反应,如听力会因为耳内的耳蜗神经细胞缺氧而受损害等。吸入过量的一氧化碳会使人发生气急、嘴唇发紫、呼吸困难甚至死亡。研究表明,人对一氧化碳的承受能力相当高,一个健康的人能短时间承受的血液中COHb含量为20%~40%。虽然对人体无副作用的一氧化碳阈值尚未确定,但长期吸收一氧化碳对城市居民身体健康是一个潜在威胁。
二、氮氧化物(NOx)