赵若舟：人类对大气圈的污染

人类对大气圈的污染
某种程度上讲，地球好比是人类的母亲，她的温度不高也不低，正适合人类的生存，就好比是母亲的体温不高不低正适合胎儿的生长一样。在地球上，生长了各种各样的植物，为人类提供了充足的食物，就好比是母亲的乳汁为婴儿提供了丰富的营养一样。

地球母亲经历了几十亿年的生物演化最终孕育了人类，这个时间和母亲怀胎十月相比实在是太长太长了。生命与自然环境在长期相互作用的过程中形成了高度的适应，地球的各种自然条件是如此地适合人类的生存，使我们觉得我们对她的丝毫改变都是一种罪过。

但是，随着人类进入工业文明时期，特别是资本主义产业革命以后，煤炭、石油等各种能源物质被源源不断地开采出来，广泛地应用到工业生产的各个领域。自然的能量代替了人类的手工劳动，在资本家唯利是图的价值观的引导下，为了追求高额的商业利润，他们应用最先进的科学技术，不惜以破坏环境为代价，进行广泛而大规模的破坏环境的工业生产。在资本主义社会里，价值观念发生了倒置。在商品的交换过程中，空气、水、土壤是一文不值的，虽然它们对于人类来说是如此的重要，以致我们片刻都不能离开它们。相反，对于生命极其有害的毒品、香烟、酒类以及一些有害的食品添加剂等各种对生命有害的东西，却因为公众的需要而变得昂贵。牺牲便宜的东西，而生产昂贵的东西，成为资本家发财致富的“法宝”。也就是说，为了追求高额利润，资本家不惜污染空气、污染水资源、污染土壤为代价，来生产人们所需要的商品，无论这种商品是否对人有利，是否对人是必需的，只要能够满足人类奢侈的需要，哪怕是危及生命的商品都会有广阔的市场。

在长期的工业生产过程中，人类的奢侈欲望越来越被满足。生活在发达资本主义国家的人民，其生活的豪华和奢侈，完全可以和古代的帝王相媲美。在人类永无休止的私欲面前，我们得到了丰裕的物质生活，却失去了许多人类生存最基本的，对我们来讲至关重要的东西，空气就是其中之一。

一个人从哇哇坠地开始，空气就和我们紧密相伴，使我们觉得它仿佛是我们身体的一部分，使我们一刻都不能离开它。但是，现代的工业生产为了满足人类某些奢侈的私欲，而我们生存的基本条件却遭到了破坏，空气的严重污染就是其中重要的内容之一。





2．1．1臭氧空洞
在人类生活的高空中有一种臭氧，它环抱地球形成臭氧层。臭氧层在对流层之上，属平流层。大家知道普通氧气分子是由两个氧原子组成的。分子式是O2，但是在平流层，由于受到强烈阳光的照射，普通氧气(O2)会分解成两个氧原子(O)，由于氧原子十分活泼，它又会和普通氧气组合生成含有三个氧原子的臭气(O3)。臭氧不稳定，它还会转化成普通氧气。在臭氧层中，臭氧是被不断生成和破坏的，但臭氧的总量保持不变，最终形成稳定的臭氧层。

臭氧层虽然高居遥远的空中，但它对地球上的生命却具有重大意义。臭氧层的形成是地球生物能够登陆的一个重要条件。臭氧对地球生命的保护主要是它能够吸收某种太阳紫外线的原因。



南极臭氧空洞又扩大，面积相当4个澳洲




在太阳发出的各种射线中，波长在280—320毫微米的紫外线B对生物的影响较大，这种紫外线能够晒伤皮肤，甚至引起皮肤癌。紫外线B能够有效改变各种生物体，几乎所有被它照射的组织都会受到某种影响。

在生态系统中起重要作用的微生物，只要经紫外线B照射便很难存活。但所有的一切并没有发生，这要归功于臭氧层对紫外线B的有效吸收。臭氧层吸收紫外线后温度大大升高，密度也变小，故而能悬浮在对流层之上，形成稳定的平流层。

在化学世界中，微量物质可以引起巨大变化的例子是很多的。催化剂便是其中之一，双氧水(H2O2)在正常条件下是稳定的，但如果其中加入二氧化锰(MnO2)，H2O2就会迅速分解成H2O和O2，放出气泡来，而二氧化锰只作为催化剂，反应前后质量不变。并且只要H2O2还存在，二氧化锰的催化作用就会不停地进行下去。

地球的臭气层正在经历着这样一次浩劫。人类为了改善自己的生活，发明了冰箱和空调。在冰箱和空调中，它需要这样一种物质，它的沸点比较高，容易液化，而它在常温下又会迅速蒸发，来降低冰箱内部以及室内的温度。它性质稳定，不和机器的金属发生反应，对人也应是无毒的，并且没有异味。

经过化学家的努力，这种物质终于被发明出来，它就是含氯氟烃的一类物质，简称CFC。其中工业上应用价值最大的是CFC—11和CFC—12。并且这两种物质还被用来充填塑料泡沫、喷射发胶等等。

由于CFC—11和CFC—12的巨大的工业价值，这两种物质被大量从工厂中生产出来，估计年生产量在2000万吨以上。

在自然界中，有时也会偶尔产生含氯的物质，如：有些生态系统中，向外排出一种含氯的气体——氯甲烷，但它性质比较活泼，通常到达平流层之前就和其它物质发生了化学反应。

但CFC—11和CFC—12却不一样。它们一般不和其它物质发生反应，多数可以安全抵达平流层。含氯氟烃到达平流层后，被强烈的紫外线分解，释放出游离氯。游离氯对于臭氧是一种高效的催化剂，它可以迅速地使臭氧变成普通氧。

同时，也正是由于催化剂对化学反应的巨大影响，所以，在平流层既使有很微量的氯，也会使平流层发生很大的变化。科学家在研究平流层的氯的含量时就用了万亿分之几这样极微小的计量单位。

但就是这含量甚微的含氯氟烃，却给臭氧层“烧”了一个大洞。20世纪70年代，人们已经开始关注臭氧层问题。1987年才搞清楚，南半球的春季，有些地方上空的臭氧总量下降了60%，有些高度的臭氧几乎完全破坏，其中南极上空的臭氧破坏最为严重。

研究表明，臭氧总量减少1%，地球表面将会增加2%的紫外线B(UV—B)，患皮肤癌的病人将会增加4%。

臭氧空洞引起了许多国家的震惊，很快达成了冻结或减少生产对平流层臭氧有潜在威胁的含氯氟烃的协定，即《蒙特利尔议定书》。

据专家们估计，按《蒙特利尔议定书》到2009年即使所有削减都到位，全世界含氯氟烃的产量可能在1986年全年产量的一半以上，至超过1986年全年产量百分之二十这个范围内波动。但即使如此，大气内的含氯氟烃的密度都将连续上升很多年。我们可以预料，“臭氧洞”之类的严重事件还会发生。残酷的事实是：现在空气中的含氯氟烃密度已足以改变大气层——南极上空最为明显。

即使今天世界上停止生产含氯氟烃，它在大气中的密度也仍然会上升几年，因为储存在泡沫和冰箱内的含氟氯烃气体会缓慢泄漏到空气中，而且所有含氯氟烃都会在臭氧层长期发生作用，并不因含氯氟烃产量的停止而停止。一旦臭氧层被破坏，重新除去大气圈中的含氯氟烃是相当困难的，甚至是不可能的。同时，也意味着人类和地球上的生物将长期忍受紫外线B的伤害。

令我们更为不安的是，含氯氟烃的生产仍在继续，含氯氟烃的冰箱和空调仍被不断生产和使用，而我们也似乎在走进一座四季如春的地狱。

2．1．2温室效应
大气圈的总质量有5×1015吨，但如果我们要改变大气，却并不需要惊动如此庞大的大气。这就好比是人，小小的一颗毒药就足以使人毙命，而并不一定要一碗毒药。

像臭氧一样，二氧化碳只占大气总量的万分之三，但它对整个地球以及在地球上生活的生物却具有举足轻重的作用。

植物需要不断固定空气中的CO2来进行光合作用，而一切动物直接或间接以植物为食。也就是说，构成有机界的碳元素直接或间接都来源于空中的CO2。但同时，动物和植物、微生物也通过呼吸作用向大气释放CO2，大气中的CO2总量却保持不变。

除此之外，CO2还有一个重要作用——地球的保暖衣。地球上的能量是太阳给予的，地球能够保持一定的温度也离不开太阳的恩赐。白天，阳光通过大气圈进入地球，有许多能量被地表的水、岩石和植物吸收；但到了夜晚，又有相同的能量以红外线的方式散发到宇宙空间，否则，地球的温度就会越来越高，最终使生物无法存在。但是如果让地表的红外辐射自由散失能量的话，那么，地球的平均温度将会保持在-18℃，这个温度显然要比地球的实际温度低得多。

地球温度之所以保持现在的水平，而不是-18℃，这要归功于CO2。因为CO2能够吸收地表散发的部分红外线，从而使地球变暖。CO2在大气中的浓度大约在万分之三的水平，如果太少，就像地球的衣服少了一样，气温可能变低，相反，CO2浓度也不可太多，否则地球温度就会太高。

与臭氧的命运不同，由于人类的工业活动，CO2的浓度却是逐年升高。工业革命和能源革命是分不开的。煤炭和石油作为矿物燃料，工业革命以后被大量开采和利用。煤炭中的碳元素绝大多数以CO2的形式释放到大气中。

据1958年至1986年在莫纳罗亚气象台测出的空气中CO2的浓度显示，在短短十年中，CO2的浓度从占大气体积的百万分之315增到百万分之350，这表明空气中以CO2形式存在的碳约有7500亿吨。1750年前，大气中的CO2的浓度只有百万分之280，但现在却有百万分之330或更多。



1880年至2000年的二氧化碳的浓度增长曲线




各种研究表明，未来地球的平均温度有可能每十年增长0.3℃，如果吸热气体排放的速度增加的话，速度可能比这还要快。

对世界各地的气温观察表明，在1960年到1980年的20年间，地球平均温度增加了0。5℃。准确地讲，引起地球变暖的气体并非CO2一种，除CO2外，甲烷也具有和CO2一样，能吸收红外线使气温升高。测量表明甲烷和CO2一样在逐年增加。

著名科学家修斯和他的同事另一位著名科学家罗杰·雷维尔在关于这一问题的论文中曾评论说：“人类现在正在进行一次大规模的空前绝后的地球物理试验。今后几个世纪内，我们将把亿万年来储藏在沉积岩内的聚集有机碳送回大气和海洋。这一试验若获得充足的证据就可能使人广泛了解决定天气和气候的种种过程。”

然而这一实验的结果，却使人类不安起来，每十年增加0。5℃的温度，也许并不太快，但是，再过一个世纪之后，热带和亚热带地区将会变得人类无法居住。

1986年，人类以CO2形式向空气中排放了约50亿吨碳，除植物吸收以外，大约有一半以上的碳仍以CO2的形式留在空气中。换句话说，地球上平均每人每年向空气中排放的碳有1吨左右，约合4吨CO2气体。但实际上占世界人口不到1／5的发达国家占了排放量的绝大多数，一个美国公民一年向空气中排放15吨二氧化碳，而许多发展中国家大大低于1吨。

我们无法准确地估算出有多少煤炭、石油和天然气仍埋藏在地下，仅以探测的贮量计算，如果所有的矿物燃料都被开采出来利用，那么大气中的二氧化碳将增加3—7倍。

二氧化碳增长速度的快慢还将取决于地球森林的多少，大面积的森林能吸收空气中的CO2，一公顷阔叶林一天可吸收1吨CO2。

但是在减少CO2增长方面，森林也越来越表现得无能为力。在CO2迅速增长的同时，森林面积却在锐减。联合国粮农业组织与联合国环境规划署(1982)估计，若包括郁闭的和稀疏的热带森林在内，每年将有1110万公顷森林从地球上消失，并且至少每年有1000万公顷受到严重破坏。巴西太空研究所已报告1987年的森林火灾毁灭了2000万公顷的巴西森林，包括800万公顷的原始森林，在全部的热带国家热带雨林以年均0.6%，即730万公顷的速度消失。这其中已减去了造林和自然更新的数字。

森林的减少对温室问题无疑是雪上加霜。20世纪70年代中期以来，CO2排放的增长速度为每年1.3%左右。在1973年石油禁运之前，全球矿物燃料的使用量一直以每年增长4%的速度上升，而后，由于石油禁运造成油价猛涨，才使增长速度慢慢降到2%以下。后来，由于价格的持续下跌，随之美国的燃料消耗量有所回升。仍按每年1.3%的速度增长。据估计，到2015年，大气中CO2的含量可达到百万分之400单位体积，到2076年可达到百万分之600单位体积。若以4%的速度计算，到2009年可增长到百万分之400单位体积，到2039年可达单位体积百万分之600。

二氧化碳增长造成地球的温室效应，将给人类的生活带来严重的后果。地球上的水有相当一部分储存在格陵兰、加拿大北部、南极的高山之上，温室效应将使这些地区的冰融化，冰山滑坡而沉入海洋，最终将导致海平面升高。许多沿海城市将面临灭顶之灾。

同时我们还应看到，温度升高将引起地球植被的重新分布，有些植物会因不能适应环境而迁移或灭绝。伴随植物的改变，动物也将面临空前的灾难，它们会因食物缺乏大量死亡，最终灭绝或迁移。

地球的气候也是一个比较敏感的因素，受温度升高的影响，洪灾和旱灾可能更加频繁，其它的一些自然灾害也会频频发生，使我们难以预测。

地球是一个平衡的系统，在长期的地质年代的发展过程中，始终保持着动态的平衡，但人类的工业活动却打破了地球的平衡。人类大量使用矿物燃料，使地球碳循环的失衡，必将给全球气候造成灾难性的变化，最终中断人类的文明。

随着工业文明的发展，当人类把石油煤炭燃烧殆尽的时候，首先迎接人类的并不是能源危机，而是环境危机。因为我们无法想象，大自然在几亿年内蕴藏的太阳能，在短短的几百年内燃烧殆尽，而不影响环境。就像一个人服用了数百倍的药物，而安然无恙一样不可能。

同时我们还应看到，消除二氧化碳的增加是多么艰难的事。今天，我们幸福生活的许多因素是以增加大气中的CO2为代价的。早在原始社会，人类就发现了火，烹饪食物已经是人类生活的必需环节，人类的肠胃已早不适合生食了。此外，生活在温带和寒带的人，冬天取暖是生活的基本条件，否则就会因寒冷而冻死。

而人类的这两项基本生活因素都要燃烧大量矿物燃料或木材，人类仅在这两方面向大气排放的CO2占总排放量的1／3左右。

钢铁是现代工业的基础，工业文明其实就是一个钢铁怪物。钢铁是绝大多数机器和交通工具的主要成份。在现代的高层建筑中，钢铁也被广泛使用。现代文明其实就是钢铁的文明。钢铁是国民经济的支柱产业，哪个部门都离不开它，钢铁的产量是衡量一个国家经济发展的重要指标。

然而，炼铁、炼钢最重要的原料是焦炭，这一点同样也是核能和太阳能等新型能源无法代替的，因为炭不仅在炼钢中充当燃料，而且还充当了还原剂的角色。

除此之外，建材、交通等各部门也都依赖于煤炭、石油。所以讲现代工业文明的大厦其实就是建立在煤炭、石油基础之上的大厦。也就是说现代工业文明的建立和发展都是以向大气中排放CO2为代价。如果减少CO2的排放，工业文明的大厦必将震颤，如果禁止CO2的排放，工业文明的大厦必将倾倒。

这也就是告诉我们，若要弥补如此巨大的环境创伤，而人类却不为之付出任何代价是不可能的。

改善环境就是改善人类自己的命运，同自己的命运抗争，任重而道远。

2．1．3酸  雨
在建立工业文明的体系中，煤炭和石油是功臣，所以煤炭素有“工业粮食”的美誉，而石油则“加冕”为“工业血液”的桂冠。但就对环境问题而言，“石油”和“煤炭”却是破坏人类环境的罪魁祸首。

前面我们所说的温室效应只是人类利用矿物燃料所造成一种后果，而现在我们所讲的则是另一种因燃烧矿物燃料而造成的环境危机。这就是被誉为“空中杀手”的酸雨。

由于煤炭是由古代的植物遗体长期地质作用形成的，所以煤炭中并不仅含有碳元素，而且还含有少量的硫，因为硫是植物体的主要组成元素之一。

人类在利用煤炭时，排放CO2的同时，还排放出一定量的二氧化硫气体。在大气中，部分的二氧化硫还有可能被氧化成三氧化硫。这些在空气中的二氧化硫或三氧化硫随雨水或雪降到地面上，形成酸雨。

酸雨的最大危害就是损害被称之为地球之肺的森林。美国田纳西州科柏希尔原来是郁郁葱葱的森林，但自从19世纪初，发现铜矿以后，这里就建立了冶炼厂，冶炼厂成年累月向外排放含硫的烟雾，最终导致采伐的大片森林不能补种，最后变为光秃秃的山丘。



森林受到酸雨破坏



在有的时候，二氧化硫并不以酸雨的形式危害人类。世界八大公害事件中的伦敦烟雾事件是由二氧化硫或三氧化硫形成的酸雾，危害人类，造成许多人患病，甚至死亡。

此外，1930年的比利时的马斯河谷事件；1948年的宾文法尼亚洲内的多诺拉事件，都是由二氧化硫引起的。

20世纪80年代初，德国开始报告说，黑林山的树木正在死亡，原因不明。欧洲其它地区也有类似事件发生。人们曾怀疑病害、虫害、干旱、天气过冷过热等是造成树木死亡的原因，但没有一个令人信服的真凭实据，这种危害变化很大：1982年，黑林山的树中估计有5%受害，但到了1985年，经检测有50%受害。

与此同时，美国的东部和东南部也在进行类似的观察，经各种研究证明空气中的SO2是这一事件的罪魁祸首，它可以通过酸雨、酸雾或者直接伤害树木。

人们对斯堪的纳维亚半岛的湖泊进行研究，然后是对北美、苏格兰和其它地方的湖泊进行研究。研究表明那些湖泊确实已发生变化：湖水中的酸度很高，已经使很多水生生物无法生存，而湖水中的酸便是酸雨带入湖泊的。

在自然状态，有时也会自发释放出SO2气体，如火山喷发、沼泽和海洋也会向空中排放硫化物，但同时，生态系统对SO2也具有一定承受能力，一般讲每年每公顷17公斤硫酸盐，对生态系统不会造成危害。

但人类对SO2的排放量超过这个标准。在欧洲和美国的工业区，现在空气中硫磺的浓度是未用煤时代的十倍到二十倍。美国1970年排放SO2为3000万吨。就全球而言，每年的SO2排放量为1亿吨，而随着工业的发展，这个数量仍在增加。

当然这个数量已远远超过自然可承受的能力，在一些工业地区，SO2浓度局部很高也是一个事实。这些SO2直接可以危害人的健康，伦敦的烟雾事件、比利时的马斯河谷事件、美国的多诺拉事件、日本的四日市事件都和高浓度的SO2有关。

随着工业的发展，酸雨事件也越来越频繁，在我国的重庆等地区也发现了PH很低的酸雨。更令人不安的是，酸雨的悲剧并没有结束，溶于水的SO3和SO2，会变成H2SO4或H2SO3随雨水进入湖泊和土壤，常年累月，最终使湖泊内鱼儿无法生活，土壤无法长庄稼，造成二次污染。

酸雨这位空中杀手在地上同样是杀手，这位杀手是人类培养出来的，同样贻害人类。

2．1．4光化学烟雾
二战以后，资本主义经济迅速发展，人民的生活水平普遍提高，汽车作为一种奢侈品开始走进普通家庭。现在美国，每两人中就有一辆私人汽车。

随着汽车的普及，汽车尾气引起的污染也日益严重，落杉矶光化学烟雾就是最具代表的一次汽车尾气污染的事件。

一辆辆汽车就是一个个流动的污染源，奔驰在城市的街道、乡村的公路和高速公路上，这些钢铁甲虫在给人类带来方便的同时，也为人类传播着灾难。

在发达国家汽车普及的同时，发展中国家的汽车拥有量也越来越大，汽车作为一种富有和高贵的象征，已经越来越受到更多的消费者的青睐。在泰国，公路已不堪汽车的重负，拥挤到其车速在行车高峰时每小时不到7公里。

随着尾汽污染的日益严峻，工业国家不断在寻求用电动汽车或燃氢汽车代替现在的内燃汽车。由于环保汽车成本昂贵、使用不便等原因，无污染的汽车尚不能普及，但全球关注环境的人们都关注着这一天：尾汽污染永远消失，光化学烟雾不再重现。

人类危机在线首页     回目录

个人网站：http://www.rlwj.com