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第11章 听那自然沙哑的歌喉(2)

若被污染的空气并没有被风吹散,空气的毒性会进一步增大,因此,高污染时期并不意味着释放的污染增加。位于高压底层的停滞的空气制止了污染物与高空的清洁空气混合,使空气质量急剧下降。随着全球气温的上升,气团运动迟缓,导致污染的气团长期盘旋在工业中心上空。

近几十年来,一个最令人担忧的发现是南极上空出现了巨大的臭氧层空洞,在南极南部的冬季,一半的平流层臭氧消失了。到了春季,臭氧空洞被驱散,缺失臭氧的大气漂移到中纬度地区,从而导致该地区的紫外线辐射水平上升。类似的臭氧空洞也盘旋在北极的上空,过量的紫外线辐射威胁到部分的北半球地区。在极地地区的平流层,低温的条件促使污染物经过化学反应破坏臭氧层。

臭氧分子由三个氧原子组成,臭氧在大气中的含量低于百万分之一。然而,臭氧在保护地球免受太阳的短波紫外线辐射或UV-B中起着重要的作用。微量的紫外线辐射增加会使一些疾病的发病率增加,例如皮肤癌、白内障,还会导致免疫系统损伤。紫外线辐射还会危害动植物,更会危害到人类赖以生存的农作物的生长。此外,过量的紫外线辐射还会加剧烟雾、酸雨等污染问题。

臭氧的消耗被认为与合成的化合物有关,尤其是作为制冷剂及溶剂的卤代烃(氟利昂),此外,化石燃料燃烧和采伐森林产生的氮氧化物也会导致臭氧的减少。采伐森林所释放的氮氧化物很可能会破坏平流层的臭氧。采伐森林会促使土壤微生物生成一氧化氮,并把这些一氧化氮释放到大气中。森林燃烧产生的高温也会使氮气和氧气形成一氧化氮。大量的这类气体进入高层大气,会破坏臭氧层。大型的火山喷发也会导致臭氧的消耗,例如,1991年6月,菲律宾群岛皮纳图博火山喷发释放出的大量的硫磺酸引起了臭氧减少。

长期的数据记录表明,北部高纬度地区的臭氧含量在过去20年降低了5%。如果这种情况持续下去,在21世纪初,臭氧含量还会继续降低5%。而臭氧含量每降低一个百分点,就会使皮肤癌的发病率增加2%。更加不幸的是,即使化合物的排放完全停止,臭氧层的减少还会持续至少一个世纪。破坏臭氧的化合物的半衰期为50至100年,目前,人们急需清除高层大气中的这些有害化合物,使臭氧具有足够的时间聚集并到达平流层。

在工业时代,尤其是在北半球重工业地区,人们大量燃烧使用高硫煤和含有硫化矿的石油。工业生产产生的硫化物至少是火山等自然活动生成的10倍。硫酸不仅会导致酸雨,还会使大气的可见度降低50%甚至更多,从而使世界的很多地区处于长期的阴霾中。

每年,全世界的工厂、发电厂和机动车往大气中排放出大量的有毒化合物。大部分有毒有害物质会随雨水降落到土壤和水中,并富集,甚至达到中毒浓度。这些强酸微粒会改变河流湖泊的pH(酸性/碱性)平衡,甚至会破坏森林。

排放到大气中的有毒化合物约有200多种。每年,一些工厂向大气中排放大量的致癌物或诱发癌症的试剂。尽管目前还没有确凿的证据表明这些有毒的污染物对人类健康的危害性,关于长期暴露于有毒空气中的危害还需要进一步研究调查。一些有毒物质会经雨水从大气中转入土壤、河流,湖泊以及海洋,在这些区域会富集到致命的浓度。

四、酸沉降

由化石燃料燃烧产生的酸沉降(包括酸雨、酸雾、酸雪、酸露等)正不断威胁着环境。尽管已经采取了控制污染,并进行了很多科学研究,但是酸雨仍然威胁着野生生物的生存环境,对水生生物的危害尤其严重。大部分水生生物不能生存在强酸的环境中。这种破坏主要来自酸雨中的氮氧化物。氮是促进浮游生物生长的一种营养元素,浮游生物大量生长会阻挡阳光进入水中,也会抑制水下的光合作用。细菌分解死亡的藻类就会消耗水中大量的溶解氧,从而使其他水生动植物缺氧死亡。

海洋也未能幸免于难。随着硝酸浓度的普遍增加,有毒金属离子(包括砷、镉、硒)的不断富集使海洋遭受了污染。其中,最主要的污染来自化肥、除草剂,杀虫剂的大量使用以及能溶解土壤重金属的酸雨。很多海洋污染导致渔业减产。采伐森林和酸雨的作用,导致很多鱼类在全世界范围内消失。酸雨不仅酸化了湖泊和小溪,而且,因为向河流和蓄水层提供水源的汇水区被腐蚀,沉积不断增加,从而损害了河流渔业。

酸雨是大气自我净化的一种最直接的结果。在燃煤熔炉中燃烧高硫燃料会生成二氧化硫气体。在大气中,这些二氧化硫气体易与水蒸气形成微小的颗粒或气溶胶。它们会散射太阳光,通常会在很多城市中会产生乳白色的阴霾。二氧化硫还会与大气中的氧气反应生成三氧化硫,进而与潮湿的空气结合生成硫酸。类似的,高温燃烧产生的氮氧化物会生成硝酸。这些酸与潮湿的云层混合,生成极具腐蚀性的酸雨。

降雨及降雪的酸度值表明了在全世界大部分地区,尤其是北美洲东部及欧洲西北部,降雨已经由工业时代早期的中性变为如今的酸性,相当于溶解了硫酸和硝酸的稀溶液。在极端情况下.雨水的酸度值与醋酸相当。实际上,即使是在未工业化地区,如热带地区也会产生酸雨,它主要来自热带雨林的燃烧。伐木和火灾掀开了森林的保护蓬,使森林的土地变得干燥,从而使森林火灾大量增加。在全球范围内,这些森林退化会释放出产酸的氮氧化物和二氧化碳。

环境中的强酸破坏了森林、农作物、鱼类,也损坏了那些从早期文明社会中流传下来的美丽景观。酸雨会破坏蔬菜的根叶系统.从而极大地影响农作物的生长。酸雨还破坏了北美,南美、欧洲和中国的大量森林。不仅如此,酸雨还会消耗土壤中植物健康生长的所需要的营养物质。在美国西部、挪威和德国等国家地区的旅游名胜及荒野,因酸雨侵蚀失去了很多自然景观。当山地森林被酸雨云层覆盖时,损坏尤其严重,这是因为在通常情况下,云层的酸性比它们生成的酸雨的酸性强。

北半球的很多森林也受了大气污染的威胁,瑞士阿尔卑斯山目前正遭受着重型机动车产生的大气污染的威胁。颇具讽刺的是。那些千里迢迢来到阿尔卑斯山,意在帮助其建设的旅游者们正在不断地破坏这些美丽的风景。过半的高山树木显现病态.其中很多已经奄奄一息。森林的这种赢弱状态使其极易遭受病虫害。这可能是过半的高山土著动植物将濒临灭绝的一个原因。

较高纬度的温带森林也正遭受损害。近几十年来,美国东北部、加拿大东部以及中欧的大部分地区的森林生产率和总体健康率不断下降。森林水资源的破坏主要归咎于一些工厂。最严重的是酸雨,它可以由大的工业中心生成,然后降落到遥远的地区。

酸化废水不仅会流入河流湖泊中,还会渗入到土壤中,损坏植物根部,杀害固氮细菌,滤去土壤中宝贵的营养素。其中一种重要的营养元素是钙,它会溶于酸雨中,从而引起土壤钙缺失。鸟类的食物中若缺钙,会使孵出的蛋壳变薄,导致鸟类数量的降低。酸雨对树叶直接影响不仅直接破坏了树木,也损害了农作物。

除了酸雨,不断增加的酸雪、酸雾,酸露等也具有很强的破坏性。当露珠吸收了硝酸气体和二氧化硫气体(能氧化生成硫酸)之后就会形成酸露。酸性微粒或气体干沉降到潮湿的表面也会生成酸露。尽管酸露对环境的危害还不能与酸雨同日而语,但是它也是具有破坏性的。酸露可能会显著地损害树木,原因在于蒸发作用聚集的酸性物质会破坏叶片表面。

在美国,大约1/3的二氧化硫是通过大气干沉降到达地表的。它对环境的危害性与酸雨相当。硫酸是美国东部和其他大部分地区的微细粒子物质的重要组成部分。硫化物微粒具有强酸性,很可能像酸雨一样改变着环境的酸碱平衡。

五、洪水危害

洪水是一种重复发生的自然现象。洪水是重要的地质进程,它可以改变河流轨道,分配陆地上的泥土。承载大量沉积物的河流使洪水更加激烈。大洪水发生时,通常经河流径流改变地形。在洪水奔向大海的过程中,河流可能会多次改变其河道。

约有300万英里(约482万千米)的河川流经美国大陆,大部分接近这些河道的地区易发生洪水。因为多数城市位于河流附近,大量的人口和财产集中于洪水易发区.两万多个区域曾遭受洪水问题。随着人口增加,越来越多的人口不断进入漫滩区,使如今的洪水的危害性增加。

河流拐弯的横向迁移及漫滩水流形成了漫滩。在洪期,漫滩周期性地被水和泥沙淹没。水溢出河堤排水沟,即意味着越过了洪水水位线。高水位常引起漫滩地区的财产损失。当洪水发生时,人类才认识到漫滩的重要性,并利用其降低洪水的激烈程度。

若忽略漫滩的作用,在这些地区进行生产发展,那么当洪水发生时,灾害将扩大。漫滩提供了平坦的土地、肥沃的土壤、灵活的通道和可利用的水。然而,在经济压力下,漫滩被冒险开发,人们忽略了洪水的危害。当洪水不可避免地爆发时,人类生命和财产因错误地利用漫滩而遭受严重的损害。

洪水危害生命,破坏财产,毁坏农作物,阻断贸易。在美国,每年因洪水造成的损失.由20世纪初的10万美元增至目前的40亿美元。1973、1993和2001年密西西比河洪水,1978年珍珠河(路易斯安那州和密西西比州)洪。水,1997年北部红河洪水是美国历史上损失最惨重的洪灾。与北达科他州和明尼苏达州接壤的红河因春季融冰发生洪水而恶名远播。1997年4月发生的洪水,引起水位超出洪水水位线的50英尺(15米)以上。导致10亿美元的财产损失并使10万人无家可归。

由于不断的建设漫滩而忽略潜在的洪水因素:现代的洪灾逐级变为人为灾难。漫滩地区法和洪灾控制项目是根据短期(近50~100年)的大洪水记录而制定的。由于缺少长期的地质记录数据,评估洪水的危害程度变得困难。而且,由于气候变化,在接下来的几年内.可能发生两次或更多破纪录的洪水。由于全球变暖使气候不稳定性增加,这种不稳定性将引发更多的大洪灾。

尽管目前实行了洪灾保护项目,但是每年的洪灾的危害性却不断增加,这是因为人们向洪水易发区的迁移速度远远超过了洪灾保护项目的建立速度。因此,损失的增加不是特大洪水的必然结果,而是更多的人类侵犯了漫滩的结果。人口数量增加,迫使人们不断开发洪水易发区,而没有采取合适的预防措施。当人们在漫滩上建设时,通常会被告知洪灾的风险。而当洪水不可避免地爆发时,他们总是求助于联邦政府,在同样的漫滩上重新建设危险的家园。

河流泛滥是大面积范围的强降雨或冬季冰雪融化,或两者共同作用引发的。尽管不发达国家有较大比例的人口居住在漫滩,然而他们的财产损失没有发达国家严重。美国平均每年因洪水而死亡的人数约为100人,但平均每年的财产损失却多于两千万。与贫穷国家相比,较低的死亡人数反映出发达国家具有洪水暴发前的先进监测技术,预警系统.以及洪水发生以后减少灾难的能力。

很多异常的天气事件可以归咎于厄尔尼诺现象。厄尔尼诺现象指的是每隔2~7年,近赤道的太平洋东部异常变暖的现象,其通常会持续两年以上。在过去20年内发生的厄尔尼诺现象较之前的120年,持续时间更长、强度更大。异常的双厄尔尼诺现象于1991年至1993年接连发生,1994年至1995年又再次发生。1997至1998年发生的强烈的厄尔尼诺现象使太平洋变暖的程度创历史新高,在全球范围内,导致2.3万人死亡和330亿美元的财产损失。海水的温度比正常温度高出5℃,而普通的厄尔尼诺现象仅高出正常温度两度左右。

1993年春季和夏季,美国中西部洪水暴发主要缘于强烈的厄尔尼诺事件。在美国中西部以北急流仍然存在,该地区的天气也因此十分恶劣。美国主要河流(包括密西西比河和密苏里河)发生洪灾,洪水溢出河堤,涌入相连的漫滩,使上万人流离失所,上百万公顷的农田遭受破坏。这次洪灾是美国历史上损失最严重的灾难,损失达150~200亿美元,导致48人死亡。

洪水也被认为是人为的灾难,因为人类建造的保护财产的河堤阻止了河流在洪期的流动。而且,普通的洪水产生的大量水流使水库具有溢出的倾向。上游漫滩和沼泽地的作用就像海绵一样,吸收溢出的洪水。而河堤阻止了这种功能,导致河流下游发生严重洪灾。

河流泛滥发生在河流体系中,其支流流经广大的土地,包含很多独立的流域。发生在大河流系统中的洪水会持续数小时或数天。洪水受强度的变化及降水分布的影响,其他直接影响洪水的因素包括地表情况、总土壤湿度、植被覆盖率和都市化程度。例如,致密的公路会阻止流水渗入土地中。

上游洪水发生在排水系统的上端,由较小范围地区的短期强降雨产生。当它们在下游汇合时,通常不会引发主河流的洪水。相反的,下游洪水覆盖广大的地区。下游洪水通常是因为长期的暴雨使土壤饱和,产生溢流。从支流流域产生的额外径流可以引发下游特大洪水,其特征是随着水流前进,洪水波的涨幅不断增加。

洪水在下游流动受河流大小和支流汇入主要河道的时间控制。当洪水向下游流动时,短期的河道蓄水可在一定程度上降低洪峰。而随着越来越多的支流进入主河道,河流将扩宽下游。由于支流的大小不同,洪峰到达主要河道的时间也就不同,因而随着洪水波向下流动而被相互抵消,最终汇入大海。

暴洪是一种最严重的洪水泛滥形式,是短时间大规模的地方性洪水。在暴风雨期间,相对较小的排水区域易发生暴洪。若土地已经被之前的雨水充分浸润或河流容量已经饱和,那么这种洪灾将更加严重。暴洪通常伴随着河堤破损或冰塞突然破裂,导致大量的水流快速释放。

在1976年6月5日,爱达荷州纽代尔市附近提顿水坝发生大破裂,引发亨利斯福克河和斯内克河下游的提顿河发生空前的特大洪灾。高达16英尺(约4.8米)的水墙淹没了下游的居民区,湍急的洪水冲走了巨大的树木和破损的建筑物残骸,漫溢了180多平方英里(约466平方千米)的地区,财产损失约达4亿美元。

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