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污染治理加剧全球变暖  

2008-12-29 16:39:13|  分类: 科学/原创 |  标签: |举报 |字号 订阅

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污染治理加剧全球变暖 - 新发现 - 《新发现》杂志官方博客

 

20世纪90年代发起的对二氧化硫等工业污染的治理即将取得成功。但是这一成果却因为一种出乎意料的反常现象而变得黯然无光:大气中的悬浮颗粒被清除后,太阳光更容易穿过大气层,这就加剧了全球变暖。怎么办呢?难道停止污染治理?人类进退两难。

 

编译 唐恬恬


    有谁还记得酸雨吗?有谁还记得北欧那些被侵蚀的森林,还有那些没有任何生命的死气沉沉的湖泊?这些20世纪80年代的景象似乎已经很遥远了,因为欧洲和北美都实行了严厉的法规以减少那些会导致酸雨形成的气体排放,而这些气体中的头号罪魁就是二氧化硫和氮氧化物。这些法规都取得了成效!上游矿物燃料中出现的硫的数量大量减少;而在下游,人们对大型热电厂排放的烟气进行了处理,排放到大气中的污染物质因此明显减少。科学家们为及时拉响了污染的警报而庆幸,政治家们则庆幸自己强制性地规定了一些必要的污染控制措施。可是,凡事都有两面性,这些看似很好的解决办法居然也有着意想不到的副作用……美国斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)的研究员克里斯蒂安·鲁克斯图尔(Christian Ruckstuhl)发表了一个乍看起来有些矛盾的结论。他认为:“根据有关记载,近25年来欧洲气温迅速上升,我们认为污染气体的减少在其中起了很大的作用。”

 

应当如何处理人类活动产生的悬浮颗粒?
    空气越纯净温度就会越高吗?在污染与气温升高之间有哪些关联?我们知道,在化学反应的作用下,硫氧化物或是氮氧化物这些以固态或液态悬浮在空气中的颗粒构成了污染物质。这些悬浮颗粒再加上大气中自然生成的污染物质:沙尘、浓雾、火山灰或是植物燃烧产生的烟雾——不管是自然生成的还是因人类活动而产生的,能够降低地球的温度。“从它们的构成上来看,这些污染物质能够吸收太阳光(例如炭黑)或者将部分阳光反射回太空(如硫酸盐悬浮颗粒),”瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)气候学家马丁·维尔德(Martin Wild)这样解释,“这两种物质都能够减少地球表面接收到的太阳能。”这就是科学家们所说的悬浮颗粒的直接效应,或者称为“阳伞效应”。这些悬浮颗粒同时也间接地阻挡了太阳光线,因为它们作为凝聚的核心,影响了云的构成。如果有很多的悬浮颗粒,就可能产生很多的小水滴。由于这些小水滴更难下降,存在的时间会更长,这样云就能反射更多的光线。因此,问题的关键在于知道人类活动产生的悬浮颗粒对整个气温降低起到了多大的作用。
    这个问题长久以来都没有答案,不管怎样,在作出了限制工业污染决定的20世纪80年代,人们并没有提出这个问题。那段时期,有一小部分科学家刚指出自从20世纪50年代末以来,到达地表的太阳光线一年比一年少了。经过了一段时期的忽视之后,人们终于认识到了这一现象以及发生这一现象的区域正在扩大:世界上不同的地区,从20世纪60年代到90年代,每10年接收到的太阳能以2%~10%速度减少。2001年,这一现象被以色列研究员热拉尔德·斯坦希尔(Gerald Stanhill)命名为“全球变暗”(Global Dimming)。但是,情况在2005年出现了转折!
    马丁·维尔德和他苏黎世联邦理工学院的同事们指出,自20世纪90年代以来,在欧洲和北美上空,这种倾向出现了逆转。这一新的阶段被命名为“全球变亮”(Global Brightening)。这些科学家认为,不应该从太阳身上去寻找出现这种变化的原因,因为卫星应该可以探测到我们的恒星所发射出的光线的重要变化。那么,为什么会出现这样的变化呢?
    2006年,美国阿贡国家实验室(Ar-gonne National Laboratory)的气候学家大卫·斯特雷茨(David Streets)借助数字模拟揭开了幕布的一角。这一模拟实验考虑了大气中大量自然生成或是污染产生的悬浮颗粒。事实上,这表明了人类活动所排放的二氧化硫和炭黑应该为悬浮颗粒对大气透明度的作用负30%的责任,而它们在全部悬浮颗粒中所占比例却不到1%。这是因为:二氧化硫和炭黑的颗粒更小,它们能够比沙粒和浓雾反射更多的光线。但是大卫·斯特雷茨特别指出,不管是在全球范围内还是在局部地区,这些污染气体排放量的改变都真实地反映了地表所接收到的太阳光线的变化。事实上,“全球变亮”现象更多是在欧洲和北美上空被观测到的。在那里,一方面污染物质的排放有着非常严格的标准,另一方面,前苏联国家因工业生产几近崩溃,空气也变得更加纯净了。而尚处在工业发展阶段的国家排放了大量的硫和炭黑,天空变得越来越昏暗。污染和气候之间因此建立起了紧密联系:污染越少,就意味着地球上接收到的阳光越多,反之亦然。
    如果说污染是个问题,那么事实证明治理污染同样也是问题!马丁·维尔德于2007年发表了一篇论文,指出“全球变亮”时期陆地上空的平均气温上升速度比“全球变暗”时期快了10倍。如果我们相信他的观点,那么消除污染就远远不是一件微不足道的小事!“在20世纪80年代中期之前,空气污染造成的全球变暗有效地抑制了二氧化碳引起的温室效应,”马丁·维尔德这样解释,“但是自从我们开始治理大气污染后,这一抑制作用就减弱了。与之前的那几十年完全不同,最近10年来气温的迅速升高表明温室效应已经达到了顶点。”也就是说,失去了这些“阳伞”的保护,地球明天就会变得更热。那么,应该停止大气污染治理吗?“事实上,我们的确可以利用污染来限制气温升高,”美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research)的居伊·布拉瑟尔(Guy Brasseur)证实说,“但是这些悬浮颗粒对健康损害太大,我们不能想象放弃污染治理的后果。”世界卫生组织认为,大气污染每年至少造成了世界上超过50万人的死亡。减少大气污染事关生死,限制全球变暖的速度势在必行,我们应该如何调和这两者呢?因为眼下的气候变化可能也会对人类健康造成危害(新疾病的产生,传染性疾病区域的扩大,或是极端天气的增加)。如果我们为了公共卫生像过去一样降低工业污染,可能这一措施最终会使公共卫生更加恶化!

              

减少污染放在首位,但是我们要付出怎样的代价呢?
    无论如何,在污染对健康的影响和将来气温的升高之间取得平衡是件非常困难甚至不可能的事情。于是,现在我们把减少大气污染放在了首位。但是,一直要减少到什么程度呢?要回答这个问题,我们必须考虑到居伊·布拉瑟尔的模拟实验所得出的结论:完全清除掉大气中因人类活动而产生的悬浮微粒可能会对气候产生重要影响(见上图)。“如果人们阻止所有因人类活动而产生的二氧化硫的排放,地面平均气温会上升得非常快:两三年内就会升高将近1℃。”到2100年,欧洲的气温会比不进行大气污染治理时的气温高出1.5℃,而加拿大北部和西伯利亚则可能会高出5℃!
    看到这些令人惊慌失措的数据,我们几乎要去怀念过去工厂毫无节制地排放有毒气体的美好时光了!同样,我们也可以预见,一些发展中国家会通过补偿机制获取排放更多二氧化碳的权利,同时释放更多的硫。我们的认识不能仅仅停留在这个层面。气候学家们认为应该采取另一种截然不同的解决方法:必须更加努力地减少那些排放后会造成温室效应的气体。“在欧洲,据说如果想把气温的升高控制在2℃以内,那么大气中二氧化碳的含量不应该超过450ppm(ppm表示100万份重量的溶剂中所含溶质的重量),”居伊·布拉瑟尔提醒道,“确实是这样,但是前提是悬浮颗粒的总量保持稳定。如果同时清除掉大气中因人类活动而产生的悬浮微粒的话,气温的升高就会远远超过2℃了!”因此,减少污染的目标应该定得更高。

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