书城科普地球与环境(人与环境知识丛书)
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第4章 被扯破的地球“外衣”(1)

万里青天,

姮娥何处,

驾此一轮玉。

——黄庭坚《念奴娇·断虹霁雨》

(一)谁让地球“生病”了

东非大裂谷,是一个让人类学家梦寐以求的地方,它南起莫桑比克,北达约旦河谷,横贯于非洲大陆的东部,整条裂谷带窄处为几十千米,宽的地方可达200千米,裂谷两侧是陡峭的断崖,谷底与断崖顶部的落差,从几百米到2,000米不等。就像青藏高原在不断地抬升一样,东非大裂谷也在继续扩张。就在这片土地上,随着热带丛林的消失,孕育了地球上最早的人类,后来他们从这里出发,走向世界各地。

有人形容东非大裂谷就像一道伤疤,长在非洲大陆的脸上。其实,更恰当的比喻应当是一道印记,这是地壳运动留给非洲大陆的。地壳运动不仅造就了东非大裂谷,也造就了非洲第一高峰——乞力马扎罗山。

乞力马扎罗山海拔5,895米,面积756平方千米,它位于坦桑尼亚乞力马扎罗东北部,邻近肯尼亚。乞力马扎罗山海拔5,200米以上为积雪冰川带,在乌呼鲁峰顶有一个直径2,400米、深200米的火山口,由于终年被冰雪覆盖,宛如一个巨大的玉盆镶嵌在这座雄伟的山峰上。然而全球气候的变暖,已导致冰川急速消失。

联合国秘书长潘基文在对坦桑尼亚进行访问期间,曾有意识地飞越了这座非洲最高山峰,当他俯瞰峰顶稀少的冰雪后,感慨万千。他对记者说:“气候变化在坦桑尼亚的一个鲜明的写照,便是乞力马扎罗山上正在融化减少的冰盖。在此前我就得知,它在过去几十年当中,正在急剧缩小。今天,我有幸静静地飞掠了这座雄伟的山峰。在我的眼前几乎没有冰雪的踪迹。”

科学家曾估计,气候变暖导致乞力马扎罗山的冰川体积,在过去100年间减少了将近80%。冰川的消失,将对这个地区的生态系统带来严重的破坏。位于山下的坦桑尼亚,80%的人口以农业为生,正在发生的荒漠化、雨季模式的改变,以及一些地区持续的干旱,都给当地人民的生活带来了挑战。

非洲大陆是一片苦难深重的土地。数百年来,殖民统治、战争、贫穷和疾病让非洲人民陷于重重灾难。在今天,非洲仍然是最贫穷、最落后的大陆,联合国宣布的全球40多个最不发达国家中,有30多个在非洲。饥饿,一直在困扰着非洲。发生在20世纪七八十年代的干旱,使非洲经历了百年不遇的大饥荒,近2亿人受到饥饿的威胁,在埃塞俄比亚,大约就有100万人死于饥饿。联合国把这次大旱称为“非洲近代史上最大的人类灾难”。

关于这次大饥荒的最著名的记录,来自一幅照片。一只饥饿的秃鹫盯着一个瘦骨嶙峋的小女孩,小女孩正努力向救济中心方向爬去,她全然不知自己即将成为秃鹫的猎物。这幅照片因为真实地记录了发生在非洲的大饥荒,获得了美国著名的普利策摄影奖,但摄影记者凯文·卡特却因为这幅照片而最终自杀。虽然他在拍完照片后赶走了秃鹫,但他却为自己没有抱起那个小女孩而感到愧疚。获奖后不久,年仅33岁的卡特自杀了。这件事曾引起极大的震动。

卡特拍摄的《非洲小女孩》饥饿源于干旱。干旱使非洲的荒漠化更为严重,原本脆弱的生态环境急剧恶化,大片的植被因为开垦而被毁坏,沙漠在继续扩展,牧场以每年1,000平方千米的速度在退化。在干旱的荒漠中,有上千万的人背井离乡,沦为“生态难民”。在非洲50多个国家中,有80%的国家不能为其人民提供基本的生存需要。全球因饥饿而死亡的人中,非洲占四分之三。

非洲如此巨大的生态灾难,究竟因何而发生?是地球自身的原因,还是人类的行为所导致?

二氧化硫排放改变大气环境科学家的一项研究表明,北美、欧洲和亚洲工业国家所产生的二氧化硫污染,改变了大气的降水状况,它是导致非洲干旱的罪魁祸首,是引发世纪大饥荒的重要原因之一。研究发现,从二氧化硫被排放到空气中那一刻起,它就开始改变云层的物理形成,这样的连锁反应会由近及远,一直波及遥远的非洲大陆,从而改变那里的降雨,使本来就很少的降雨因此减少50%。这样,二氧化硫并不需要千里迢迢飘浮到非洲,就会对那里的环境形成极大的影响。

1985年,英国科学家的一项重大发现震惊了世界,他们在南极考察时发现南极上空出现了臭氧空洞。臭氧是存在于大气平流层的一层气体分子,由于它能吸收太阳光中的紫外线,因此能够保护地球上的生物免受灭顶之灾。臭氧空洞并非是一个真实的大窟窿,而是说在南极上空的一定范围内,大气层中的臭氧浓度显著减小。科学家发现,每年的8月下旬至9月下旬,在20千米高度的南极大陆上空,臭氧总量开始减少,到10月初出现最大空洞,面积约1,300万平方千米,11月份臭氧才重新增加,空洞消失。

科学家通过连续多年的观察发现,南极臭氧洞的面积在逐年扩大,到1994年时,已达2,300万平方千米,这个范围已超出了南极大陆,甚至蔓延到了南美洲最南端的上空。1995年观测到的臭氧洞的天数是77天,1996年增加到80天,1998年臭氧洞的持续时间超过100天。

为什么会出现臭氧洞?科学家认为可能有多种原因,例如与太阳活动周期有关,受火山和天气过程的影响等,但更重要的是人为因素的影响,如工业生产过程中氯化物的排放,尤其是大量用作制冷剂和雾化剂的氟利昂,是产生南极臭氧洞的重要原因。氟利昂在高层大气中经紫外线分解出氯原子,氯原子会导致臭氧分子发生分解。臭氧洞出现,使大量的紫外线直射地面,对地球生物构成了极大的威胁。

地球大气中臭氧洞的发现,以及其他一系列环境问题的警示,引起人们对生存环境的普遍担忧,无论是民间还是政府,都对地球面临的危机进一步重视。1992年,联合国在巴西的里约热内卢召开了首次环境与发展大会,这是一次有关世界环境与发展问题规模最大、级别最高的国际会议,是人类环境与发展史上影响深远的一次会议。

在此以前的1972年,联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了首次人类环境会议,这次会议是在世界各国竞相追求经济发展,而不惜以牺牲环境为代价的背景下召开的。自20世纪五六十年代以来,工业的发展和农药的使用,给生态环境带来了极大的破坏。这样一种经济发展模式,不仅加剧了世界各国之间的贫富差距,同时引发了能源危机、环境污染和生态破坏等一系列严重的社会和环境问题。为了使世界各国对此有一个清醒的认识,这次会议第一次将环境问题严肃地摆在了人类的面前,它唤起了世人的警觉,使世界各国达成共识,开始把环境问题与世界人口、经济和社会的发展联系起来,寻求一条健康协调的发展之路。

当20年后里约热内卢环境与发展大会召开时,人类发现已面临着更严重的环境危机,全球气候变暖、臭氧层出现空洞、酸雨三大全球性环境问题迫在眉睫,这些问题与人类的生存休戚相关,对整个人类的生存和发展形成了严峻的挑战。

出席里约热内卢环境与发展大会的,有来自世界172个国家的116位领导人,以及9,000多名新闻记者和约3,000名非政府组织代表。这是一次盛大的会议。当时的联合国秘书长加利,为促成会议的成功召开,付出了极大的努力。他在大会演讲前,首先请求与会者为地球默哀两分钟,这是史无前例的。加利指出,我们的地球之所以生病,既因为过度发展,也因为发展不足。英语中的“生态”与“经济”都源于同一个希腊词汇“oikouing”,意思是“房屋的科学”,它们之间不仅有词源学意义上的联系,而且存在着实际联系。人类所居住的地球,就是我们共同的家,我们并不是地球的所有者,地球是世界的财富,我们只是暂时使用和保管它,它是我们从祖先那里借来的,并替我们的后代保管着。

这次会议取得了巨大的成功,会议发表了著名的报告《我们共同的未来》,提出了一种崭新的理念——可持续发展战略思想。加利在致闭幕辞时指出:“我们已经来到人类觉悟的新的转折点。几千年前,上帝与人类之间达成了道德契约。几百年前,公民与国家之间达成了社会契约。今天,在这个地方,我们的使命是在人类与地球之间达成生命契约。在古人眼里,森林、河流、高山、荒漠和海洋都是有生命的,各有其灵魂,我们需要重新唤醒这种意识,认识并承认地球也有灵魂,发现地球的灵魂并加以保护。这就是里约热内卢精神。”

就在斯德哥尔摩人类环境会议前两年,1970年的4月22日,美国各地大约有2,000万人举行了一次“地球日”活动。人们举行集会、游行和其他多种形式的宣传活动,高举着受污染的地球模型、巨幅画和图表,高呼口号,要求政府采取措施保护环境。这次“地球日”活动声势浩大,成为第二次世界大战以来美国规模最大的社会活动,也是人类有史以来第一次规模宏大的群众性环境保护运动。这次活动标志着美国环保运动的崛起,它作为人类现代环保运动的开端,推动了美国以及其他西方国家环境保护法规的诞生。

此后每年,人们就把4月22日作为“世界地球日”。这一天,在世界各地都有一系列活动,以提醒人们保护地球的意识。这种世界性大规模的群众性环境保护运动,直接催生了1972年的联合国第一次人类环境会议。每年的“世界地球日”都会有一个宣传的主题,例如1974年的主题是《只有一个地球》,1977年的主题是《关注臭氧层破坏、水土流失、土壤退化和滥伐森林》,1979年的主题是《为了儿童和未来——没有破坏的发展》,1985年的主题是《青年、人口、环境》,1989年的主题是《警惕,全球变暖》,1999年的主题是《拯救地球,就是拯救未来》,2008年的主题是《善待地球造福人类》。

2009年联合国大会关于设立“世界地球日”的决议指出,地球及其生态系统是人类的家园,人类今后和未来要在经济、社会和环境三方面的需求之间实现平衡,必须与自然界和地球和谐共处。本届联合国大会主席布罗克曼说,人类不拥有地球,而是属于地球。通过设立“世界地球日”,联合国呼吁各国重视人类和地球的福祉,把爱护地球和保护日渐稀少的自然资源作为共同的责任。

(二)谁把它戳了一个“窟窿”

在距离地球表面15~25千米的高空,因受太阳紫外线照射的缘故,形成了包围在地球外围空间的臭氧层,这个臭氧层正是人类赖以生存的保护伞。这就是大多数人对臭氧的全部认识。人类真正认识臭氧还是在150多年以前,由德国化学家先贝因博士首次提出在水电解及火花放电中产生的臭味,同在自然界闪电后产生的气味相同,先贝因博士认为其气味类似于希腊文的OZEIN(意为“难闻”),由此将其命名为OZONE(臭氧)。

臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。大家知道,太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种,当大气中(含有21%)的氧气分子受到短波紫外线照射时,氧分子会分解成原子状态。氧原子的不稳定性极强,极易与其他物质发生反应。如与氢(H2)反应生成水(H2O),与碳(C)反应生成二氧化碳(CO2)。同样的,与氧分子(O2)反应时,就形成了臭氧(O3)。臭氧形成后,由于其比重大于氧气,会逐渐向臭氧层的底层降落,在降落过程中随着温度的变化(上升),臭氧不稳定性愈趋明显,再受到长波紫外线的照射,再度还原为氧。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。

1982年冬季,英国南极科学考察队来到南极基地。他们这次的任务和往常一样,主要是观察大气平流层有什么变化。队员伐曼把往年使用的老仪器放在了一块空旷雪地上。他环顾四周,没有发现什么新情况,于是,扭动仪器开关进行观测。刚刚开始工作,仪器就像发疯似的“滴、滴”地叫个不停。这种声音不曾有过。伐曼,这位大气学家马上意识到可能有以往没有观测到的光线穿过了大气层。从波段看,它属于臭氧所吸收的部分。关机后再开始进行观测,仪器仍然发出那种声音。伐曼坚信,这是新的发现。他提着仪器,疾步跑回驻地,和同事们一起分享了这个发现。通过对观测数据的仔细分析、计算,他们推断与上次观测相比,南极上空臭氧减少了20%。

对于这个结论,伐曼和他的同事们认为,多少有些拿不准,还需要等一等,最好是再进行一次重复性观测,以期验证。1984年10月,英国南极科学考察队带上新仪器,再次登上南极大陆。其主要目的就是确认1982年的观测结果。利用新的仪器,他们依然检测到了本来应该由臭氧吸收的光线。利用观测数据,他们又进行了反复的计算。根据计算结果,他们推断臭氧层中的臭氧减少了不止20%,而在30%以上。紧接下来,依据连续几年的观测结果,他们发现南极上空臭氧减少的趋势在不断加剧,到了1987年春季时达到最低点,平流层中的臭氧只有前几年的一半。

1984年底,伐曼把他们的论文寄给了《自然》杂志。1985年5月16日,这家杂志刊登了他们的论文。于是,他们的这个最新的、重大的发现传播到了全世界。