近十几年来人们普遍地感到气候异常。虽然目前人们所掌握的资料还不能做到确切的结论。但从已测的数据和某些气候的变化,已说明人类活动,特别是工业的不断发展,某些有害物质的排放,已影响到大气成分的改变,从而也引起了地球上气候的变化。
1.二氧化碳与“温室效应”
如前所述,大气中CO2的增加可产生所谓“温室效应”。据1920~1940年所观察到的北半球平均气温的变化,当燃料消耗迅速增多时,平均气温升高将近0.4℃,这种关系符合预测的情况;然而,从1940年以后尽管燃料消耗率增加,但却表示出温度下降,假定因为CO2增加而使大气圈变暖,在原理上是正确的,那么温度为什么呈下降的趋势呢?其原因可能是起着作用的其它因素已参与这个过程,而且它们的降温作用曾经超过CO2所产生的大气变暖的作用。一种流行的理论认为,气温的下降是由于大气中的尘埃的增加,这些尘埃在改变着全球的辐射和热量平衡状况。地球表面到处都存在着微粒的天然来源,如大面积的森林失火而产生的烟尘,由火山喷发而释放出的微粒等均散布大气中。这些固体的火山灰吸收了能量,并将太阳辐射波部分地反射回宇宙空间。1940年以后,温度明显降低,大约在1947年以来,平流层中的尘埃量曾经一度急剧地增加,因为冰岛的赫克拉火山在这一年发生喷发;而50年代和60年代期间,其他12个火山又发生一系列喷发,这些分析说明火山灰可能是大气温度下降的原因。
人为的向大气中排放颗粒物质,使对流层中下层的微粒含量增加,也是不可忽视的原因。这部分尘埃起着增加凝结核的作用,因而会增加全球低空云量的平均值。目前全球低空云量维持在31%左右,它在很大程度上决定地球的平均反射率。有人曾经估算过,假设低空云量增加至36%,由于使地球反射率上升,足以使世界平均气温下降4℃。
假定全世界所能提供的碳氢化合物燃料完全消耗掉,并假定由此而产生的CO2有50%增加到大气中来,由此计算,那么就会使空气的平均温度升高1~2℃。如果气温上升确实达到这一数值,那末我们预料堆积在南极洲和格陵岛上巨大冰川会融化一部分,从而会导致全球海平面上升。
实际上地球表面因CO2增加的“温室效应”和大气尘埃辐射的降温作用形成两种反馈机制。第一,当海水温度升高时,更多的CO2释放回大气圈中,这种机制有助于加速气温升高;第二,较高的温度会增强蒸发,并使大气圈中水汽含量升高,从而增加云量和地球的反射率,随着较高的太阳辐射返回宇宙空间,气温就会降低。上述两种机制在一种自动调节的恒温体系中所起的作用往往相互抵消,要预测其平衡情况将非常困难。
人为的大气微粒对对流层所引起的变化可能有深远的影响,但对平流层的影响尚且不大。大气中二氧化碳含量的增加及其对大气温度的影响,虽然很难预测,但必须引起重视。
- 臭氧层的破坏
??? 离地球表面大约10~50公里上空的平流层中的臭氧层能吸收太阳辐射,它起着保护地球表面生物,使之免受破坏性紫外照射之害的作用。保护臭氧层免于被污染破坏是当前国际上广泛关注的问题。
平流层中的臭氧,处于一种平衡状态,即在同一时间里,太阳光把分子氧(O2)光解生成原子氧(O)和臭氧(O3)的数量与臭氧经过一系列化学反应又重新化合成氧的数量是相等的。
平流层的特点是温度随高度增加而增加,形成逆温层。因而大气处于非常稳定的状态。近年来航天与航空事业的发展,特别是高空飞行的超音速飞机和气溶胶喷雾(氟里昂)的释放物,一旦进入平流层后,可以在那里滞留几个月甚至几年,这对平流层中臭氧的破坏起了一定的作用。
氟利昂多用作空气溶胶发射剂,并用作制冷剂。该物质本身较稳定,不易起光化反应,因而在对流层内逐渐积累起来。威尔金斯(Wilkiuss)等人1975年发现,在1971~1974年间,对流层中的氟利昂增加了,同时,这一含量的增加与同时期内氟利昂生产量的增加成明显地正相关。
虽然,大气臭氧层的破示所涉及的因素很多,需要开展进一步的研究。迄今收集的资料足以证明臭氧逐渐耗竭的可能性。因此,必须从保护全球的大气环境出发,减少由于臭氧耗竭带来对人类的威胁。
- “酸雨”对环境的危害
过去,对环境污染的认识,只是局部性的问题,所以只是在污染源周围的小范围加以限制。现在人们认识到大气中有害物质可以散布到广大地区,甚至超越国界,不仅形成区域环境问题,甚至是全球性的问题。
早在本世纪30年代,曾经发现哥伦比亚特区的Tiail冶炼厂排出的SO2向哥伦比亚河流域扩散了100公里,危害了华盛顿地区的植被。虽然,人们知道金属冶炼厂周围的SO2会危害植被,但使人们感到吃惊的是污染物SO2竟能迁移100公里以外,而且仍然形成危害。50年代后,随着工业的迅速发展,北欧的瑞典、挪威及丹麦诸国均发现大面积的森林生长率降低,许多湖泊中的水生生物绝迹;美国东北部工业区和加拿大部分地区也出现了相似的情景。
根据美国实测资料,1930年的雨水还没显示酸性,到1939年一次暴雨记录到的pH值就为5.9,二次大战以后,特别是50年代,北欧和美国东北部许多地区雨、雪的酸性大大增强,pH值平均低于3~4,在日本也存在着同样的发展趋势。
目前酸雨的酸度上升,受酸雨影响的地区在继续扩大,它已经给这些地区的生态系统以及农业、森林、水产资源等带来严重危害。
降水酸化的主要原因是伴随着化石燃料的燃烧向大气中大量放出SO2和NOx所造成的。
1972年在斯德哥尔摩召开的联合国第一次人类环境会议上提出,跨越国境的大气污染––––大气中硫的化合物和降雨,使环境受到了影响。并认为在北美、北欧一带,由于人类生产活动的影响,硫的排放量比自然起源的硫排放量大得多,约占总排放量的75%,而且在中欧排放出的含硫大气中平均滞留时间为2~4天。遍及北欧广大地区的降水酸化原因,就是由于人类生产活动向大气中排放SO2所致,解决的办法必须是国际性的联合治理。
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