书城科普读物星球保卫战:让蓝天成为白云的家
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第18章 为蓝天洗掉污染(2)

尽管美国发电厂污染物排放量减少,但是这些措施并没有根本性地减缓美国东北部的酸雨危害。即使按照“清洁空气法案”减少污染物排放后,河流、湖泊、土壤和植被仍在遭受酸雨危害。只有大量减少那些引起酸雨的氮氧化物和硫氧化物等污染物排放,才能帮助大部分地区从几十年的酸雨危害中得到恢复。美国俄亥俄河流域的燃煤厂排放了大量的氮氧化物和硫氧化物,它们是造成美国东北部污染的罪魁祸首。氮氧化物和硫氧化物等污染物会随盛行风向东迁移,与大气中的水蒸气结合,产生酸雨、酸雪、酸雾等酸沉降。通过采用在燃煤厂的烟囱内安装净气装置以及使用低硫煤来减少二氧化硫的排放等方法可以减少酸沉降。此外,很多燃煤发电站开始改用天然气发电。天然气是一种相对清洁的能源,在生产相同单位的能量时,它产生的二氧化碳的量仅为煤炭的 1/2。但是,目前天然气的价格快速上涨,人们需要开发使用清洁煤燃烧技术。然而,在 1975年之前建造的很多美国工厂及其他国家的工厂并没有要求安装昂贵的设备来清洁大气。由于环境污染会对经济造成负面影响,因此,为了清洁环境,政府被迫颁布法律法规来限制污染的排放。

将二氧化碳填埋到地下或海洋中可以减缓全球大气变暖。海洋中的浮游生物生长很快,这些生物需要吸收营养来进行光合作用,因此它们会从大气中吸收二氧化碳。有一种观点是给海洋补铁。浮游生物会利用铁进行光合作用,吸收空气中的温室气体,从而快速生长。目前,海洋中铁主要来自大漠沙尘。而仅一艘巨型油轮的铁量就可以触发足够多的浮游生物生长,吸收大气中 20亿吨的碳。然而,需要实施长达 100年以上的施铁方案,才可能大幅度降低大气中二氧化碳的含量。

美国的很多河流湖泊的酸度高于正常水平,而敏感的水生生物若长期生存于弱酸环境,或短期处于强酸环境中均会死亡。虽然可以利用石灰中和酸的处理方法抑制河流湖泊中的强酸,但是处理这些河流湖泊的源流比直接应用石灰更加有效。此外,利用石灰处理燃煤厂排放的废气,能在源头上控制酸沉降的形成,从而减少一半的酸性地表水。

至少需要几年甚至几十年的时间,环境才能摆脱酸沉降的影响得到全面恢复。尽管污染已经得到严密防治,但是北美以及欧洲部分地区的降雨仍具有强酸性。原因在于钙、镁等基本元素的排放减少,从而使中和大气酸性物质的大气微尘颗粒减少。而这些元素也是大部分植物生长的必需养料,它们的缺失将引起土壤贫瘠、农作物产量下降。

绿色工业是指的是实现清洁生产、生产绿色产品的工业,即在生产满足人需要的产品时,能够合理使用自然资源和能源,自觉保护环境和实现生态平衡。其实质是减少物料消耗,同时实现废物减量化、资源化和无害化。一切工业污染都是因为工业生产过程中对资源利用不当或利用不足所导致。

随着科学技术的进步,人们在征服自然的历程中逐步走向辉煌,与此同时也遭到了自然界可怕的报复:“蓝天白云”对于不少城市人已经十分陌生,人们已习惯于呼吸污浊的空气,承受天降酸雨的痛苦,人类生存的地方成了自然界最大的垃圾箱,这些不能不引起人们反思。经济学家赫尔曼·戴利认为:“人类对地球做了长达半个世纪的商业性清理大拍卖,这一过程结束时将给人类留下一个备受污染、肮脏不堪的污星。”而丹尼斯·海斯则提出一个反问:“我们怎么会斗争得这么艰苦?我们已经打赢了许多战役,为何最后却发现自己正处于失败的边缘呢?”答案在于我们未能改变导致环境恶化和资源枯竭的人类活动模式。为了改变这一失败的现实,环境科学家们提出了“清洁生产”这一新概念。随着人们环境意识的加强,“清洁生产”不再陌生。

“清洁生产”这一术语是在1989年由联合国环境规划署首先提出的,它包括清洁的生产过程和清洁的产品两方面的内容,即不仅要实现生产过程的无污染或少污染,而且生产出来的产品在使用和最终报废处理过程中,也不对环境造成危害。

我们人类正面对这样一个尴尬的现实:一方面我们正在耗费巨资来保护环境,控制污染,比如,美国每年用于保护环境的投资达 800~ 900亿美元,日本达 700亿美元以上;另一方面环境仍在向我们发出警告,老的环境问题未彻底解决,新的环境问题又出现了。人们在反省过去所采取的环境保护策略和环境保护科学技术手段时发现,过去更多地把环境保护的重点放在了污染物的“末端”控制和处理上,即已形成污染后再去控制和处理。结果,在社会生产中,有70%~ 80%资源最终成为废物进入环境,造成环境污染和生态破坏。如果我们在生产的过程中就对污染物进行控制和预防,使社会需要的最终产品尽量少地成为废物进入环境中,这样就能大大减轻环境污染的程度,并提高资源的利用率。这就是“清洁生产”的思想。

“清洁生产”的内涵相当广泛。比如:工厂企业通过技术改造削减排污量,降低能源消耗,既提高了经济效益,又减少了对环境的污染,节省了治理环境的费用;通过清洁生产,大量降低工业用水和矿产资源的消耗,改变我国目前能源生产、消费结构以煤为主的现状;推广“绿色产品”,最典型的是生产和使用可降解塑料,消除“白色污染”,等等。

发达国家在推进清洁生产方面已走在我们前面。如美国,自 1970年以来,人口增长了 22%,国民生产总值增长了约 75%,而能源消耗量仅增长了不到 10%。同时,美国大气中的铅、烟尘、一氧化碳和二氧化碳的含量均大幅度下降,其他气体排放物的含量保持稳定。20世纪 70年代污染严重的河流,绝大部分已获得再生。这是美国重视清洁生产的结果。

清洁生产是对保护环境认识上的一个飞跃,是治“本”,而不是治“标”。我国工业发展和资源、环境的特点表明,要保持经济的持续稳定发展,就必须摈弃过去那种高消耗、高投入的发展模式,大力推行清洁生产,走技术进步、提高经济效益、节约资源的集约化的道路。

《圣经》中把人类祖先居住的兽飞禽与人为伴,就像一首安居乐地方叫伊甸园,那里有树悦人眼目,业的诗篇。有果供人吃,有河滋润园田,有走而今,污染遍及世界各个角落,不仅城市、发达的国家身受其害,就连人口相对分散、工业不大集中的乡村也难于幸免。这除了人类排放到大自然的污染物会随着自然界的水、气循环迁移到各地之外,也还因为化学农药、杀虫剂的使用,城市污水工业废水灌入农田,使得较为稳定的农业生态系统也失去了平衡,土壤中毒板结、农业害虫的天敌被杀死、农作物减产、粮食含有有害的成分失去食用价值或白色污染成了担忧……惨痛的教训使人们重新思考,单纯用某种办法来获取农业的丰收,是不能持久的,因为农业本身看起来仅是种植农作物,而实际上它是整个农业生态系统中的一环,忽略系统只抓一环,必然会出现抓一牵万,整体失去平衡,最后事与愿违。

多年来人们经过不断探索,认为需要从宏观上考虑,建立起良性循环的农业生态系统才是根本出路。于是营造防护林,调节区域小气候;用综合的方法,包括以虫治虫的生物防治;改变施肥方法,防止化肥污染土地和化肥流失造成水体富营养化;力求科学种田,合理地套种间作或轮流耕作不同品种农作物,使农田得以养息和土肥充分发挥效益等。与此同时,也开始从局部着手,按照实现良性循环的思想从小到大,试验着搞生态农业。

北京市大兴县留民营村创办的生态农场也是一种成功的尝试。

生态农业简单地理解,就是设法充分地利用农业系统内部的能量转换和控制物质循环过程,来保持生态环境良好。在农村就是设法把人、家畜的粪便以及动物、植物的废料充分利用,取之于田、还之于田、造福于人。留民营就是很有机地组织农、林、牧、副、渔业,将产生的废物就地消化变废为宝,不污染环境还少投资多获益。

他们把农作物的稻秆、秸秆做饲料养牛,出奶、卖牛肉,把牛粪发酵制沼气以解决农村能源不足,沼气渣又作为鱼的饲料,鱼池的塘泥又返回大田做肥料,整个过程是废物不废、互相利用,相当协调,一切都顺乎自然,没有污染。而且很多废物他们还派上多种用途,比如秸秆、稻麦壳还可以用做蘑菇养殖的培养料,用完后仍可做沼气原料或饲料。他们用沼气作加工豆制品的燃料,豆渣又是各种家畜的饲料,畜粪又制沼气、沼气渣再做肥料或鱼饲料。他们还用杨、槐树叶做牧畜业饲料,畜肥再做沼气原料或肥田。各个环节有机协调又顺其自然,使物质回归本性——天生我材必有用。

我国在试验生态农业方面受到世界的关注,广东珠江三角洲的“桑基鱼塘”生态系统曾是联合国环境规划署肯定和推广的样板。还有天津蓟县也搞了较简单的农业生态系统:用养猪的猪粪养蛆(高蛋白生物),用蛆喂鸡营养价值高、长得快,再用鸡粪做猪的部分饲料。

在河北省石家庄市郊区,还根据水生植物水葫芦能分解水中一些有害污染物质的特性,在污水中养殖水葫芦来净化污水,水葫芦又可做蚯蚓的食料,繁殖的蚯蚓又是貂的饵料。用“污水 -水芦 -蚯蚓 -貂”生态系统,既简便地处理了污水,又实现了生物间的互相利用,整体良性循环。

随着农村科学技术的普及,人们自觉地按照生态学原理指导工农业生产的事例将会更多。人类生产、生活在高水平、科学意义上的重返“伊甸园”将不会是“永恒的神话”。

湿地是世界上最具生产力的生态系统之一。据统计,全球湿地面积约为 5.7亿公顷,其中湖泊为2%,酸沼为 30%,碱沼为 26%,森林沼泽为 20%,洪泛平原为 15%。全球泥炭湿地面积约占湿地总面积的50%,泥炭地的形成、范围和类型依赖气候的变化,在北美洲、亚洲和欧洲分布最为广泛,在东南亚热带地区有世界上现存最大的泥炭沼泽森林地。泥炭湿地作为一种重要的湿地,有助于为河流提供安全的清洁水源,同时,它还是碳的“汇”,容纳的碳是热带雨林碳贮量的 3~ 3.5倍。因而它作为一个重要的碳库,对全球碳循环和抑制以及减缓地球变暖具有重要作用。

1.湿地的固碳功能

湿地具有如此强大的固碳功能,这是因为沼泽通常在多水条件下,沼生植物死亡后,其植物残体分解缓慢或不易分解而使有机质聚集,通过泥炭化过程和潜育化过程形成沼泽土壤,其中潜育沼泽土的有机质含量多在 10%~ 20%,而泥炭沼泽土的有机质含量可高达50%~90%。

湿地国际组织的研究表明,湿地吸收碳的能力远远超过森林,仅占地球陆地面积6%的湿地,却拥有陆地生物圈碳素的 35%。全球湿地容纳了大约 7710亿吨的温室气体,占地球碳总量的 1/5,也相当于目前大气层中所含碳的总量。分别超过了农业生态系统(150亿吨)、温带森林(159亿吨)和热带雨林(428亿吨)。因此,湿地具有强大的固碳能力,对调节大气中二氧化碳浓度具有重要作用。从全球角度看,如果沼泽全部排干,则碳的释放量相当于目前森林砍伐和化石燃料燃烧排放量的35%~50%。

中国科学院的科学家称,中国青藏高原上的湿地在过去的 40年里,减少超过10%,对当地农业和河流带来巨大的威胁。同一时期,长江源头的湿地面积缩小了29%。

另外,海洋浮游植物吸收二氧化碳的总量也是十分巨大,与陆地上植物吸收二氧化碳的总量竟不相上下。日本环保科学家已筛选出几种能在高浓度二氧化碳的环境中繁殖的海藻,并计划在太平洋海岸进行繁殖,以吸收附近工业区排出的二氧化碳。美国一些研究人员以加州巨藻为载体,在上面繁殖一种钙质海藻,这种海藻吸收二氧化碳后形成碳酸钙沉入海底,巨藻表面还可供继续繁殖。

(1)湿地植被碳储量。湿地是陆地生态系统的重要组成部分。与其他陆地生态系统相比,湿地的生物生产量较高,净初级生产量平均约为 1000克 /(平方米·年),最高可达 2000克 /(平方米·年)以上,仅次于热带雨林。天然湿地的生物量和碳密度随纬度的降低而增加,全球天然湿地植被碳储量为 2.45万亿~ 4.43万亿吨/年,人工湿地植被碳储量约为 6500亿吨/年。据 Crill等估算,北方泥炭地的植物碳密度为 307克/平方米。温带草木沼泽生物量较高,据马学慧等估计,中国三江平原湿地植物碳密度为 800~1200克/平方米。