书城科普读物人类与地球
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第11章 文明与灾难(2)

重金属和酸碱对海洋的污染包括汞、铜、锌、钴、镉、铬等重金属,砷、硫、磷等非金属以及各种酸和碱。由人类活动而进入海洋的汞,每年可达万吨,已大大超过全世界每年生产约9千吨汞的记录,这是因为煤、石油等在燃烧过程中,会使其中含有的微量汞释放出来,逸散到大气中,最终归入海洋,估计全球在这方面污染海洋的汞每年约4千吨。镉的年产量约1.5万吨,据调查镉对海洋的污染量远大于汞。随着工农业的发展通过各种途径进入海洋的某些重金属和非金属,以及酸碱等的量,呈增长趋势,加速了对海洋的污染。

农药对海洋的污染

农药对海洋的污染包括有农业上大量使用含有汞、铜以及有机氯等成分的除草剂、灭虫剂,以及工业上应用的多氯酸苯等。这一类农药具有很强的毒性,进入海洋经海洋生物体的富集作用,通过食物链进入人体,产生的危害性就更大,每年因此中毒的人数多达10万人以上,人类所患的一些新型的癌症与此也有密切关系。有机物质和营养盐类物质比较繁杂,包括工业排出的纤维素、糖醛、油脂;生活污水的粪便、洗涤剂和食物残渣,以及化肥的残液等。这些物质进入海洋,造成海水的富营养化,能促使某些生物急剧繁殖,大量消耗海水中的氧气,易形成赤潮,继而引起大批鱼虾贝类的死亡。

废热对海洋的污染

工业排出的热废水造成海洋的热污染,在局部海域,如有比原正常水温高出4摄氏度以上的热废水常年流入时,就会产生热污染,将破坏生态平衡和减少水中溶解氧。

上述各类污染物质大多是从陆上排入海洋的,也有一部分是由海上直接进入或是通过大气输送到海洋的。这些污染物质在各个水域分布是极不均匀的,因而造成的不良影响也不完全一样。

对海洋污染的监测

海洋污染监测包括水质监测、底质监测、大气监测和生物监测等。都可分为沿岸近海监测和远洋监测。前者因海域污染较重且复杂多变,设立的监测站密,各站项目齐全且每月至少监测一次;后者主要测定那些扩散范围广和因海上倾废和因事故泄入海洋的污染物质,通常设站较稀,监测次数较少。此外,还有利用生物个体、种群或群落对污染物的反应以判断海洋环境污染情况的。

雨林复仇

森林与二氧化碳

热带雨林仅占了地球表面的6%,却拥有地球一半以上种类的野生动植物及昆虫,其中包括许多人迹罕至的处女地,也蕴藏着尚未被全球大众所认识的物种,这可说是许多科学家与冒险家的乐园。

热带雨林的减少意味着全球范围内的环境恶化。如果亚马逊的森林被砍伐殆尽,地球上维持人类生存的氧气将减少1/3。如果雨林全部消失,我们所有的地球人,就像是从低洼地区突然进入3000米以上的高原地区,出现头疼、头晕、眼花、耳鸣、全身乏力、行走困难、难以入睡等高原反应。雨林是地球上巨大的有机碳库,原始森林和森林里的土壤都是巨大的碳存储地。森林破坏不可逆转地把森林储存的碳以二氧化碳的形式释放到大气中。森林破坏造成的温室气体排放,占排放总量的20%,超过了全球交通系统的排放总和。全球森林破坏导致了世界1/5的二氧化碳排放,而停止森林破坏是人类应对温室效应最便宜便捷的方式之一。

雨林与水循环

雨林在地球水循环中起着非常重要的作用。一棵大树每天蒸腾到空气中的水分有760升,1620平方米的雨林一天有76000升的水分蒸腾而组成云的成分,这是相同面积的大海水汽蒸发量的20倍;仅亚马逊雨林所蕴含的淡水就占到全球地表淡水的23%。雨林被砍伐或改种成为人工林,都对当地气候有着很大影响。全球的热带雨林主要分布在美洲、亚洲和非洲的中部。

雨林消失的危害

近100年来,热带雨林正快速消失,原因包括过度的火耕、农地的转用和放牧、薪柴的超额取用、商业用材的不当砍伐及森林火灾等等。预计到2020年,目前世界上90%的雨林都会消失殆尽。

森林的消失直接导致了动植物的灭绝,当前植物和动物灭绝的速度估计是人类出现前的1000倍。科学家认为,地球正进入第六大物种灭绝期,由于人类大肆砍伐森林以及气候变暖的加剧,在21世纪中,热带雨林可能有80%被毁灭。而其中绝大部分生物也将跟随灭亡。

大气污染

大气对人类的重要性

大气是人类及一切生物赖以生存的物质和基本的环境要素之一,是自然环境的重要组成部分。成年人每天要吸入10~12立方米空气,质量约13~15千克,总计要呼吸两万多次。通常,人缺乏食物约可生存5周;断绝饮水,约可生存5天;而离开空气,则5秒就会死亡。人类生存需要的是新鲜、清洁的空气,通常认为海平面附近的空气是干燥洁净的空气,其组成基本上不变。

在干净的大气中,微量气体的组成是微不足道的。但是在一定范围的大气中,出现了原来没有的微量物质,其可能对人、动物、植物及物品、材料产生不利影响和危害。当大气中污染物质的浓度达到破坏生态系统、人类正常生存和发展的程度,这种对人或物造成危害的现象叫做大气污染。

大气污染的概念

凡是能使空气质量变差的物质都是大气污染物。大气污染物目前已知的约有100多种。有自然因素(如森林火灾、火山爆发等)和人为因素(如工业废气、生活燃煤、汽车尾气等)两种,并且以后者为主要因素,尤其是工业生产和交通运输所造成的。主要过程由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。

影响大气污染范围和强度的因素有污染物的性质(物理的和化学的),污染源的性质(源强、源高、源内温度、排气速率等),气象条件(风向、风速、温度层结等),地表性质(地形起伏、粗糙度、地面覆盖物等)。

大气污染物的种类

大气污染物目前已知约有100多种。按其存在状态可分为两大类。一种是气溶胶状态污染物,另一种是气体状态污染物。气溶胶状态污染物主要有粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等。气体状态污染物主要有以二氧化硫为主的硫氧化合物,以二氧化氮为主的氮氧化物,以二氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢结合的碳氢化合物。大气中不仅含无机污染物,而且含有机污染物。随着人类不断开发新的物质,大气污染物的种类和数量也在不断变化着。

造成大气污染的原因

造成大气污染的原因,既有自然因素又有人为因素。森林火灾、地震、土壤岩石风蚀、海啸、雷电、动植物尸体的腐烂及大气圈空气的运动等产生的尘埃、硫氧化物、氮氧化物等是由自然因素而引起的大气污染;汽车尾气、工业废气、烟尘、爆炸等则是由人为因素造成的。其中人为因素对大气的污染是主要的,如工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。随着人类经济活动和生产的迅速发展,在大量消耗能源的同时,也将大量的废气、烟尘物质排入大气,严重影响了大气环境的质量,特别是在人口稠密的城市和工业区域。

大气中有害物质的浓度越高,污染就越重,危害也就越大。污染物在大气中的浓度,除了取决于排放的总量外,还同排放源高度、气象和地形等因素有关。

大气污染的形成

污染物一进入大气,就会稀释扩散。风越大,大气湍流越强,大气越不稳定,污染物的稀释扩散就越快;反之,则污染物的稀释扩散就慢。在后一种情况下,特别是在出现逆温层时,污染物往往可积聚到很高浓度,造成严重的大气污染事件。降水虽可对大气起净化作用,但因污染物随雨雪降落,大气污染会转变为水体污染和土壤污染。

地形或地面状况复杂的地区,会形成局部地区的热力环流,如山区的山谷风,滨海地区的海陆风,以及城市的热岛效应等,都会对该地区的大气污染状况发生影响。

夜间,由于谷底平静,冷空气下沉,暖空气上升,易出现逆温,整个谷地在逆温层覆盖下,烟云弥漫,经久不散,易形成严重污染。位于沿海和沿湖的城市,白天烟气随着海风和湖风运行,在陆地上易形成“污染带”。

高烟囱排放虽可降低污染物的近地面浓度,但是把污染物扩散到更大的区域,从而造成远离污染源的广大区域的大气污染。大气层核试验的放射性降落物和火山喷发的火山灰可广泛分布在大气层中,造成全球性的大气污染。

大气污染的危害

大气污染对工业、农业生产的危害十分严重,这些危害可影响经济发展,造成大量人力、物力和财力的损失。大气污染对工业生产的危害,从经济角度来看就是增加了生产的费用,提高了成本,缩短了产品的使用寿命。大气污染物对工业的危害主要有两种:一是大气中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等,对工业材料、设备和建筑设施的腐蚀;二是飘尘增多,给精密仪器、设备的生产、安装调试和使用带来的不利影响。

大气污染对农业生产也造成很大危害。酸雨可以直接影响植物的正常生长,又可以通过渗入土壤及进入水体,引起土壤和水体酸化、有毒成分溶出,从而对动植物和水生生物产生毒害。严重的酸雨会使森林衰亡和鱼类绝迹。

森林的破坏

森林减少的情况

森林被称为地球的“肺”,主宰着地球的命运。几百万年来,树木覆盖地球陆地的3/4以上。而今,距离发明斧头才2.5万年,树木覆盖陆地的面积就已经不到1/3了,尤其是最近200年,大面积的森林以更快的速度消失。这一方面是因为人类为了养活日益膨胀的人口,毁林开荒去种粮食,砍下的树木用以盖房和烧柴,森林面积以惊人的速度减小。

森林减少的严重后果

森林面积的减少,使大气中的二氧化碳日益增加,产生“温室”效应,地球变得越来越热。从1976年以来,全球气温以平均每10年升高0.2摄氏度的速度快速提升,中国在近100年以来气温共提高0.3~0.6摄氏度。只要地球大气温度增加5~6摄氏度,就足以使两极的冰雪融化,所有的沿海城市都将被淹没,赤道地区将不再适合人类生存。海洋的面积扩大后,阳光反射面的增加将会引起温度的全面下降,形成新的冰河期,生命将遭受灭顶之灾。

温带的森林我们还可以再造,但热带雨林却是经过数千万年进化形成的顶级森林,它有着极其丰富的动植物群落,为我们提供各种原料、食物、药材,而且是遗传工程所需要的最大的基因库,是不能再造的。热带雨林的面积越来越小,暴雨凶猛地冲走薄薄的有机层,顽强的杂草乘虚而入,太阳把土晒成混凝土般坚硬的砖红壤。森林没有了,动植物们失去了家园和食物来源,纷纷走向死亡。

中国森林概述

中国森林资源发生了极大的变化,森林面积、蓄积不断增加,结构逐步改善,质量有所提高。森林面积和蓄积均居世界前列。中国森林面积达到17491万公顷,森林覆盖率为18.21%,活立木蓄积量达到136.18亿立方米,森林蓄积124.56亿立方米。中国森林面积占世界的4.5%,列第5位;森林蓄积占世界的3.2%,列第6位。

但中国森林覆盖率仅居世界第130位,人均森林面积居世界第134位,人均森林蓄积居世界122位。森林资源地域分布极不均匀,占国土面积32.19%的西北5省(自治区)森林覆盖率仅为5.86%。

森林对人类健康的作用

随着社会的发展,人们越来越多的认识到森林具有吸收二氧化碳、释放氧气、吸毒、除尘、杀菌、净化污水、降低噪音、防止风沙、调节气候以及对有毒物质的指示监测等作用。于是不少人开始到大自然中去感受森林的乐趣,去领略森林对人体的各种益处。

当你步入苍翠碧绿的林海里,会骤感舒适,疲劳消失。森林中的绿色,不仅给大地带来秀丽多姿的景色,而且它能通过人的各种感官,作用于人的中枢神经系统,调节和改善机体的机能,给人以宁静、舒适、生气勃勃、精神振奋的感觉而增进健康。

绿色的环境能在一定程度上减少人体肾上腺素的分泌,降低人体交感神经的兴奋性。它不仅能使人平静、舒服,而且还使人体的皮肤温度降低1~2摄氏度,脉搏每分钟减少4~8次,能增强听觉和思维活动的灵敏性。

科学家们经过实验证明,绿色对光反射率达30~40%时,对人的视网膜组织的刺激恰到好处,它可以吸收阳光中对人眼有害的紫外线,使眼疲劳迅速消失,精神爽朗。

经研究,森林中的植物,如杉、松、桉、杨、圆柏、橡树等能分泌出一种带有芳香味的气体“杀菌素”,能杀死空气中的白喉、伤寒、结核、痢疾、霍乱等病菌。在干燥无林处,每立方米空气中,含有400万个病菌,而在林荫道处只含60万个,在森林中则只有几十个了。

绿色植物的光合作用能吸收二氧化碳,释放氧气,还能吸收有害气体。0.4公顷林带,一年中可吸收并同化10万吨的污染物。1公顷柳杉林,每年可吸收720千克的二氧化硫。因此森林中的空气清新洁净。据日本科学家研究发现,森林和原野里有一种对人体健康极为有益的物质——负离子,它能促进人体新陈代谢,使呼吸平稳、血压下降、精神旺盛以及提高人体的免疫力。在城市房子里每立方厘米只有四五十个负离子,林荫处则有一二百个,而在森林、山谷、草原等处则达到1万个以上。

此外森林还有调节小气候的作用,据测定,在高温夏季,林地内的温度较非林地要低3~5摄氏度。在严寒多风的冬季,森林能使风速降低而使温度提高,从而起到冬暖夏凉的作用。此外森林中植物的叶面有蒸腾水分作用,它可使周围空气湿度提高。

总之,森林是陆地生态环境的主体,是大自然的调节器。保护森林就是保护人类生存的环境,也就是保护人类自己。让我们为保护大森林出力,让大森林为人类造福!

恐怖的人口灾难

列文虎克的人口预测

1677年,荷兰布商列文虎克估计荷兰人口为100万上下,然后,利用地图和一点球面几何学知识,他计算出地球表面有人类居住的区域面积是荷兰的13385倍。当时的荷兰人口已颇为密集,很难想象世界各地都像荷兰这般拥挤,所以,列文虎克得意地总结道,地球上的人口不会超过133.85亿。

当今历史学家估算,在列文虎克的时代,地球上只有5亿左右的人类。那时候,经过几千年的缓慢增长,人口刚开始进入迅速膨胀阶段。150年后,另一位科学家宣告发现人类卵细胞,当时的世界人口已经翻倍,超过10亿。又过了100年,1930年前后,数量又翻了一倍,达到20亿。从那以后,世界人口一直以令人瞠目的速度飞增。

可怕的人口增长