21世纪人类面临的五个全球性问题及其成因_二恶英论文

21世纪人类面临的五个全球性问题及其成因_二恶英论文

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全球变暖,臭氧层破坏,厄尔尼诺与拉尼娜现象,环境激素的泛滥,生物多样性的消失已成为世纪之交人类热切关注并需亟待解决的五大全球性问题。

一、全球变暖

联合国IPCC组织(政府间气候变化专业委员会)1990年指出,过去100年中,全球平均地面温度上升了0.3℃—0.6℃。 英国采用全球2000多个陆地观测站约1亿个数据及6000万个海上观测数据分析表明, 1981年~1990年全球平均气温比100年前上升了0.48℃。100年来,地球上的冰川大部分后退,海平面上升了14cm—25cm。从近6 亿年的地质发展史来看,全球性的气候冷暖变化具有周期性,目前地球正处于冰期向间冰期的过渡时期,全球气候变暖是必然的规律性趋势,但人类活动所造成的“温室效应”(greenhouse effect)则加快了全球变暖的速度。

由于太阳辐射为短波辐射,最大能量为600nm, 而地球辐射则是长波辐射,最大能量为16000nm。 大气中的二氧化碳和其他微量气体如甲烷、一氧化二氮、臭氧、氯氟碳(即氟利昂)、水蒸汽可以使太阳辐射到地球上的短波无衰减地通过,但却可以吸收地球发出的长波辐射。因此,这些气体可以起到类似温室的作用而被称之为“温室气体”(greenhouse gas),由此产生的效应即为“温室效应”。如果没有温室效应这一自然过程,地球表面的平均温度将不是现在的15℃,而是-18℃。现在的问题是,由于人类活动的影响,导致了大气中温室气体的增加,进而导致全球气候变暖。

大气中能产生温室效应的气体近30种,在产生温室效应的过程中,二氧化碳的作用占66%,甲烷、氯氟碳占16%和12%,因此,二氧化碳是造成温室效应最主要的气体。19世纪,全球每年向大气释放的二氧化碳为900万吨,及至90年代已增至每年60亿吨。其中49 亿吨来自矿物性燃料,11亿吨来自汽车、飞机废气。近200 年的西方国家的工业化进程是大气中二氧化碳增加的主要原因。由于陆地植物系统的破坏,导致植物通过光合作用吸收二氧化碳的能力减弱,也造成了大气中二氧化碳的总量增加。

到21世纪中叶,世界能源消费的总格局不会发生根本性的变化,而且需求总量还要增加。据IPCC预测,如不采取措施,21世纪全球气温将以每10年增加0.3℃的速度上升,全球海平面每10年会升高6cm,大量的濒海陆地将被海水淹没,动植物分布将发生巨大变化,气象灾难事件将频繁发生,这对于人类来讲,无疑是巨大的灾难。

目前,在联合国的倡导下,许多国家制订了控制和减少温室气体排放量的规划、政策和目标。如瑞典已开始征收二氧化碳税、硫税和氮氧化物税。为了鼓励使用对环境污染小的柴油,实施了“柴油区别征税”。欧盟国家规划在2000年把二氧化碳的排放量控制在1990年的水平,并拨出巨款支持绿色能源(清洁能源)的科学研究。许多国家在控制排放温室气体的同时,也在研究人类应如何适应地球的变暖。

二、臭氧层受损

大气中的臭氧含量仅占总量的一亿分之一,但在距地面20千米—30千米的平流层里,存在着一个连续的臭氧层,臭氧含量占该高度上空气总量的十万分之一。臭氧层具有非常强大的吸收太阳紫外线的功能,能把波长200nm—300nm,对生物具有极强杀伤力的太阳紫外线全部吸收掉。由于臭氧层能够有效地挡住来自太阳的紫外线的侵袭,才象盔甲一样保护了地球上各种生命的存在、繁衍和发展。

70年代初,美国科学家最先观测到臭氧层受损的蛛丝马迹。1985年,英国科学家证实南极上空的臭氧层出现“空洞”。1999年底,空洞的面积已达2720万平方千米,比整个北美洲还要大。后来,科学家在北极上空发现了另一个臭氧空洞,面积相当于南极上空臭氧空洞的1/3。1997年,莫斯科的天文学家说,俄罗斯上空也出现了臭氧层空洞,整个西伯利亚受到了威胁。1999年8月, 在西藏召开的国际保护臭氧层会议的专家们指出,在我国青藏高原的上空,也存在一个相对周围地区臭氧含量较低的区域,如果继续发展下去,很可能形成世界第四个臭氧层空洞。

大气臭氧层是20世纪初期由法国科学家发现的。之后多年的观测与研究表明,大气高层臭氧生成和消亡的自然平衡关系失调(即臭氧层变薄)是由人类活动造成的,损害臭氧层的主要罪魁祸首是氟利昂(氟氯碳,CFCS)。氟利昂自30年代面世以来被广泛用作电冰箱、冷冻机、空调机等制冷设备中的制冷剂,聚氨酯泡沫和聚乙稀/聚苯乙烯泡沫中的发泡剂,气雾剂制品中的推进剂,电子线路板、精密金属零部件的清洗剂,烟丝的膨胀剂等。进入平流层里的氟利昂在紫外线的作用下,释放出氯原子,并迅速与臭氧分子发生连锁反应形成氧原子。据测定,每一个氯原子可能破坏成千上万个臭氧分子。迄今,此类化学物质在大气中的含量已达2000万吨。

臭氧层受损的后果是极其严重的。臭氧层中臭氧含量减少将导致太阳紫外线辐射增强,直接危害人类健康。过强的紫外线会破坏遗传物质DNAC(脱氧核糖核酸),并会损害人类的免疫能力,使传染病和发病率骤增,但最主要的是诱发皮肤癌。如臭氧层中臭氧含量减少10%,地面紫外线辐射将增加19%,皮肤癌的发病率将增加15.25%, 目前世界皮肤癌患者已占癌症患者的1/3。同样,增强的紫外线辐射,对动植物也构成了严重威胁。它会影响植物的光合作用,使农作物减产,会破坏水生动植物的食物链,危及鱼、虾、浮游生物的安全,过量的紫外线还可以导致某些生物物种的突变。过量的紫外线能使塑料等高分子材料更易老化与分解,从而形成新的环境污染—光化学大气污染,引发新的环境问题。

含氯化合物使用所带来的严重后果,已引起了全球的关注,从而使保护臭氧层成为全人类的共识。1985年,世界各国在奥地利签署了《保护臭氧层维也纳公约》。1987年,世界各国在加拿大签订了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,开始限制氟利昂等氯氟烃物质的生产和使用。1994年,联合国把《蒙特利尔议定书》的签字日——9月16 日定为“国际保护臭氧层日”,1998年活动的主题是“为了地球上的生命,请购买有益臭氧层的产品。”1999年活动主题为“拯救我们的蓝天,爱护臭氧层”。

三、厄尔尼诺与拉尼娜现象

联合国世界气象组织不久前已把厄尔尼诺列为影响当代世界天气异常的三大因子之首(余为温室效应和森林破坏)。1997年—1998年发生的本世纪最强的厄尔尼诺给全世界造成了上百亿美元的财产损失和7000人的死亡,令人谈“厄”色变。

厄尔尼诺(EI Nino)和拉尼娜(la nina)是西班牙文两个词汇的音译,意为圣婴(或耶稣之子)和圣女。气象学与海洋学中分别用来指赤道中、东部广大海区海面温度持久性异常偏高或偏低的现象,因而也曾把拉尼娜称为“反厄尔尼诺”。

正常年份中,由于赤道太平洋海区盛行热带东风(信风),把赤道中东太平洋表层暖水吹到西太平洋堆积,使赤道西太平洋成为“暖池”,温度可达29℃—30℃。而中、东太平洋由于东风吹走了表层暖水,深层冷水便涌升补充,使这里成为赤道海区中温度最低的水域,一般只有23℃—50℃。

在厄尔尼诺年,由于热带东风减弱,甚至吹西风,致使“暖池”之水向东流,中、东太平洋表层海水温度便会异常升高。而拉尼娜则正好相反,由于热带东风异常强烈,中、东太平洋表层暖水西流、深层冷水涌升更加旺盛,使得西太平洋“暖池”更暖,中东太平洋冷水更冷。

厄尔尼诺能够造成全球性灾害,与大气环境的变化有关。正常年份中,赤道西太平洋因水温最高而盛行上升气流,升到高空后东流,到达低温的东太平洋后转向下沉,在海面上以热带东风(信风)的形式返回西太平洋,这个东西向的大气环流称为“瓦克环流圈”。厄尔尼诺发生期间,由于赤道中、东太平洋洋面升温而出现上升气流(可带来大量降水),而西太平洋“暖池”降温,上升气流减弱甚至出现下沉气流(可导致干旱),致使瓦克环流圈东移,这一东移,后果非同小可:它会使西太平洋本来多雨的地区如印尼、澳大利亚、菲律宾等地发生严重干旱,森林火灾频发。而东太平洋秘鲁等干旱地区因产生强烈上升气流而频降暴雨,造成山洪爆发,淹没农田和城镇。1997年—1998年,厄尔尼诺曾使这里上百万人无家可归。瓦克环流东移时,与其相邻的大气环流受到扰动,从而造成全球环流系统的紊乱,这是厄尔尼诺可引起世界性气候异常的主要原因。拉尼娜期间,瓦克环流的位置并不发生变化,因此它不会引起全球性天气灾害。

进入80年代以来,厄尔尼诺现象出现的节奏明显加快。90年代期间,只有1996年没有厄尔尼诺。1997年—1998年的厄尔尼诺是130 多年来出现的32次厄尔尼诺中最强的一次。是什么原因导致厄尔尼诺与拉尼娜的出现及频率加强,目前尚不得而知。一般的说法是,温室效应造成的全球变暖可能是诱发厄尔尼诺与拉尼娜的因素之一。

四、环境激素的泛滥

在全球环境中,有一个悄悄地袭击着动物和人类的杀手——环境激素,它是因人类活动而释放到环境中的一类有害化学物质的俗称。目前已知的环境激素至少有70余种,主要有:农药DDT、 用于电器产品和塑料制品中的多氯联苯,制造碳酸酯树脂的双酚A, 塑料增塑剂中的邻苯二甲酸酐类,润滑油添加剂中的已二酸,常用塑料聚苯乙烯,海洋防污涂料(防止贝类附着船体)三丁锡和三苯锡以及氯丹、汞、酞酸脂、壬酚等化学物质。此外,一些避孕药和雌性激素也属此类。近年,在全球闹得沸沸扬扬,几乎家喻户晓的“二恶英”,便是环境激素中最典型的一种。

二恶英是氯代三环芳香烃类化合物的总称。它包括75种多氯代二苯并二恶英和135种多氯代二苯并呋喃。 在众多的二恶英同系物异构体中,以2、3、7、8四氯代二苯异二恶英(TCDD)毒性最强,其半数致死量为每千克体重1微克(百万分之一克),相当于氰化钾毒性的50—100倍,是目前人类创造的最可怕的化学物质,已被世界卫生组织确定为一级致癌物质。

环境中二恶英的来源有二:一是生活包括农药在内的含氯化学品,在加热过程中产生二恶英;二是焚烧垃圾过程中温度低于800℃时, 含氯塑料的不完全燃烧产生二恶英。二恶英极易污染土壤和河流底层,通过食物,特别是动物脂肪和奶类进入人体,由于它具有亲脂性,在人体内非常稳定,减少一半需要7年—9年。

二恶英等环境激素对人类的危害是多种多样的,比如致癌性、致畸性以及免疫抑制性等,特别是以造成人体内分泌紊乱、生殖功能异常最为引人注目。它在动物和人体中发挥着类似雌性激素的作用,干扰内分泌,使男子精液和精子数量减少,精子运动能力低下,形态异常,最终导致男子生殖机能失常。

环境激素已遍及世界每个角落,甚至南北极也不例外,人类要在短期内清除它们已不可能。这就意味着人类已别无选择,惟有尽量减少向环境中释放有害化学物质,推广绿色化学(环境无害化学),停止使用包括杀虫剂、落叶剂、塑料添加剂等有害的化学制品。在日常生活中,尽可能减少一次性物品的使用(如一次性饭盒、卫生用品、婴儿尿布等),慎服口服避孕药,不用泡沫塑料容器泡方便面,不购买塑料婴儿用品包(包括玩具),不随便焚烧垃圾,避免食用受污染严重的近海水产品,多饮茶,多吃谷物及绿叶菜等, 以最大限度地减少环境激素对人类健康的危害。

五、生物多样性的消失

生物多样性(biodiversity)是指一定空间范围内多种多样的有机体(动物、植物、微生物)有规律地结合在一起的总称。它包括3 个基本特点:1、遗传多样性;2、物种多样性;3、生态系统多样性。 通过对遗传(基因)、物种和生态系统相互关系的研究,人类认识到物种是生物多样性概念的核心,拯救濒危物种已成为世所瞩目的全球问题。

生物资源提供了包括人类在内的地球生命赖以存在的基础。人类所有的食物都来自野生物种与驯化物物种。但是,近400年来, 地球上物种的灭绝速度在迅速加快。如兽类在17世纪每5年灭绝一种,20 世纪时则每2年灭绝一种。物种灭绝的速度已经超过其形成速度的100万倍。

一个物种的灭绝是由多种原因造成的:1、大面积森林砍伐;2、草地(包括湿地)过渡放牧和垦殖;3、生物资源的过度利用;4、外来物种的大量引进和侵入;5、无控制的旅游;6、全球变暖;7、 环境污染;8、各种干扰(包括人类活动)的累加效应等。 在上述情况下极易灭绝的物种是:具有较高营养级别的物种,即处于食物链上层,种群增殖速度较慢的大型稀有动物;地方特有种;发展缓慢的小规模种群的物种;生物依赖集团中的最大成员;缺乏散播和迁移能力的物种;具有群集巢居习性的物种;迁徙物种;依赖不可靠资源的物种;对干扰没有进化经历的物种。稀有物种比广布物种更易灭绝,地方特有物种当其特定生境遭到破坏或丧失时特别易于灭绝,岛屿物种是生物多样性受威胁最重的组成部分,热带森林砍伐将成为未来50年物种灭绝的重要原因。

保护生物多样性的对策应包括:1、建立各级各类自然保护区;2、迁地保护和离体保存;3、建立全球性生物多样性保护区网络;4、促进与加强生态系统的恢复和保护。▲

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