书城科普伟大的绿色革命(趣味科学馆丛书)
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第2章 日益恶化的生存环境(2)

黑色的魔鬼

工作人员正在查看海水的污染情况1967年3月下旬,位于英国康沃尔海岸到锡利群岛之间的马温特海湾,到处都是一片阴惨惨的死亡之景象。螃蟹、海胆、鳌虾和各种鱼类横七竖八,陈尸在海滩,空气中弥漫着令人作呕的腐臭味。向大海望去,再也见不到湛蓝的海水,映入眼里的是一大片酱黑黏稠的原油。

这到底是怎么一回事?原来这是一艘美国的超级油轮“托里·卡尼”号不慎碰触在名叫“七块石”的暗礁上,8个油槽当即就损坏了6个,石油大量泄漏出来。为了打通航道,最后干脆用飞机炸沉了油船,所载的10多万吨原油全部泻入大海。类似的事件不断发生。1978年3月16日,一艘更大的海轮“卡吉斯”号在比斯开海湾触礁,最后22.3万吨原油全部流入海中。几天内,人们就捡到了4500多只死海鸟。16天内,共出现了数百万只死了的海洋软体动物。石油,这个“黑色的金子”,在海洋中充当了黑色魔鬼的角色。

海豚之死

人们抬走被石油窒息而死的海豚海豚是一种高智力的海洋动物,经过训练,能够在水中进行一系列精彩的表演。它们在海洋中,经常成群结队地嬉戏追逐。有时你会看到海豚兴高采烈地推着黑色的块状物,玩得挺高兴。但突然间,只见海豚在拼命地挣扎,身子向下沉去,还发出吱吱的呼救声。于是旁边的海豚就赶去营救它,将受伤海豚托在海面,似乎是想让伤者呼吸到新鲜的空气。但可惜已经晚了,黑色的块状物塞满了海豚的鼻孔,可怜的海豚在窒息中慢慢地死去了。

原来海豚推的黑色块状物是焦油团块。在氧气供给充足的海区,流入海中的石油在氧化作用下,变成由沥青残渣组成的焦油团块,漂浮在海上。许多团块有足球般大,能在海面上随海流长期漂流,遇上“贪玩”的海豚或鲸鱼,就会堵住鲸鱼的喷水孔或海豚的呼吸器官。在美国圣巴巴拉油污事件中,就有4头海豚和5头鲸鱼不幸致死。另外,油污形成的颗粒状石油下沉到海底时,常常会堵住海底软体动物的出入水管,使它们窒息而亡。海洋中大大小小的油块和油颗粒,实在是海洋动物的大敌。

赤潮

圣经《旧约·出埃及记》中有这样的描述:“河里的水都变作血了,河里的鱼死了,河也腥臭了……”这里所说的就是“赤潮”现象,主要发生在近海海域。近年来我国天津市的近海就发生过赤潮。日本的濑户内海,自20世纪60年代以来赤潮越来越严重,1975年一年就有300次赤潮,仅1972年8月的一次赤潮中,就死了1428万尾鱼,损失约71亿日元。

赤潮能形成赤潮的浮游生物种类很多,已知的有60多种,如常见的裸甲藻、腰鞭毛虫、棱角藻、原甲藻等。这些生物主要分布在离海面几十厘米到1米左右的海水表层。赤潮的颜色由形成赤潮时占优势的浮游生物种类的颜色所决定,如果红色浮游生物占优势,海水就是红的。

海洋受到有机物污染,致使氮、磷、碳等营养物质大量增加,造成海洋富营养化,为赤潮生物提供了丰富的营养物,是形成赤潮的根源。濑户内海仅从1962~1969年的7年之间,就增加氮1.7倍,磷1.9倍,赤潮生物同时猛增,海水就越变越红了。

知识点水循环

地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳能的作用下,海洋表面的水蒸发到大气中形成水汽,水汽随大气环流运动,一部分进入陆地上空,在一定条件下形成雨雪等降水;大气降水到达地面后转化为地下水、土壤水和地表径流,地下径流和地表径流最终又回到海洋,由此形成淡水的动态循环。这部分水容易被人类社会所利用,具有经济价值,就是人们所说的水资源。

水循环调节了地球各圈层之间的能量,对冷暖气候变化起到了重要的因素,还通过侵蚀,搬运和堆积,塑造了丰富多彩的地表形象。更重要的是,通过水循环,海洋不断向陆地输送淡水,补充和更新新陆地上的淡水资源,从而使水成为了可再生的资源。

环境污染与生物富集作用

人们为保护农作物和水生生物资源不受病、虫、草害而大量连续使用农药,特别是一些剧毒、高残留农药的逸散造成对空气、水体、土壤等环境的污染。化学农药施用后,大部分由于风吹、雨淋、日晒和高温挥发而逐渐消失。但仍有一部分黏附在农作物的叶片上,被吸收或渗入植物体内;一部分渗入土壤和水中,又被植物的根部摄取;一部分则散布到大气中,随雨水又进入土壤和水中被植物摄取。这些被植物、水生生物、鱼类、禽、畜摄入体内的有毒农药(称为农药残留),可通过食物链逐步富集,并通过粮食、蔬菜、水果、鱼虾、肉、蛋、奶等食物进入人体,造成危害,这就叫农药污染。

农民使用过的农药瓶农药对防治病虫害、提高粮食产量十分重要,但同时它又给环境带来污染。全世界年产农药有数百万吨,品种达1000种以上,常用的也有200多种。造成污染的主要是有机氯、有机磷和有机氮农药。

农药主要通过消化道摄入饮食进入人体,也可以经由呼吸道和皮肤进入人体,从而引起人的急慢性中毒,危害人的神经系统、内分泌系统,影响人的免疫功能、生殖机能,还可以致畸形、致突变和致癌。

一般来说,短期内大量摄入农药引起急性中毒,是由突发性事故造成的。而农药在人体内的蓄积和对人的慢性毒害,则是由于人长期摄入的动物和植物食品中,早已富集了较高浓度的农药。所以防止农药对人体造成危害,首先要防止农药排入环境,进入人食用的动植物体内。为此,应以安全、合理和适当的方式施用农药,研制高效、低毒、低残留的新型农药,并积极采用生物法防治病虫害。

DDT的功过

汞和镉等物质存在于自然界中,因为人把它们释放出来,进入生物循环,最终危及人类自己。然而更具讽刺意义的是人类靠聪明才智创造出来的本来自然界并不存在的物质,也反过来损害人类。

人们很熟悉的DDT,是1942年面世的一种有机氯农药。瑞士化学家保罗·米勒,因发明DDT而获诺贝尔奖。

DDT的使用曾给人类带来巨大的福利。20世纪30年代初期,人们便发现DDT的杀虫效用。第二次世界大战期间,作为保密的军事物资被军事部门用来防治传染疾病的害虫。据报道:1943年,意大利的拿波里被盟军攻占。这年冬天,斑疹伤寒流行。后来用DDT喷洒士兵的衣服,把传染疾病的虱子杀光,才使斑疹伤寒得到控制。DDT被用来杀灭传播疟疾,伤寒、黄热病、脑炎等的蚊子、虱子等,对于控制这些传染病的流行,增进人类的健康,起了重要的作用,后来DDT用来作为防治农作物害虫的一种杀虫剂被广泛地使用,它控制了一系列毁灭性虫害,对农业的高产稳产作出了贡献。

20世纪50年代,一些鸟类学家开始怀疑DDT的“奇功”。他们发现一些鸟类正在莫名其妙地减少。鹰、游隼等猛禽的雏鸟,好像一年少于一年。但一直到60年代,科学家们才查到了DDT危害鸟类的确凿证据。原来某些种类的雌鸟体内如果有了一定量的DDT,就会产薄壳蛋,使胚胎很难正常发育,有一些鸟类的出生率因此几乎降到零。

人们很快发现,DDT几乎侵害了地球上每一个角落的生命。它能引起大白鼠不孕,使鱼的受精卵一孵化就死去,它造成家畜、家禽的中毒事故。甘美的母亲乳汁中,发现了DDT的“魔影”。有的妇女由于体内DDT作怪,引起排卵受阻,不能生育。风行一时的DDT,今天已经被多数国家禁止使用。然而它的残毒仍然在任何角落里都可以找到。因为DDT不易分解,又比较容易扩散,如果长期使用,可以在施用地千里之外的空气里、土壤和动物体内找到它的踪迹。例如,人们并没有到南极大陆去喷洒DDT,而从来未离开南极的企鹅,肥胖的身躯中也积累了DDT。北极熊的体内也查出了DDT。在靠近北极的格陵兰冰区1500平方千米的地方,每年沉淀的DDT就达300吨。

在生物世界内部,DDT沿着食物链扩散到四面八方。植物不可避免地吸收一部分DDT。动物也难免把植物体内和表面的DDT吃入肚内。栖于水中的鱼虾、禽兽,直接从江海中吃进DDT。然而危害更深的是通过生物的富集作用,使DDT像生物体内汞的累积那样,越积越多。当水中10亿分之0.003的DDT被浮游生物吸收,含量就会比原来富集1.3万倍,小鱼吞食浮游生物,体内含量富集17万倍,大鱼吃小鱼,富集到66万倍,水鸟吃了大鱼,富集到833万倍,而人吃了被污染的鱼,体内含量就会富集到原来水中含量的1000万倍以上。

除DDT外,还有一些农药和有毒的物质同样会通过生物的富集作用危及人类。

水俣病事件

水俣市是日本南方一个风光秀丽、渔业兴旺的滨海小城,它在九州的南部。20世纪50年代初期,这里却好像降临了什么妖魔,给这座小城带来了一连串的灾难。

日本水俣病事件中的悲惨一幕蔚蓝的大海上泛起一片片翻着白肚皮的死鱼;明亮的天空中,飞翔的海鸟飞着飞着突然坠落海中;更有城里的猫儿,一只只都像中了邪,浑身抽搐,疯狂地转来转去,最后跳海自杀。

灾难很快降临到人的头上。一些人像跳海的猫一样,时而疯狂暴躁,时而呆痴,长睡不醒,四肢麻木,神经错乱,最后痉挛而死。1956年开始出现这种病例时,人们不知病因,医学上只能把它称为水俣病。很快日本就有千余人因此而死去,惊动了整个世界。最后人们找出了致病的原因,是上游排污造成的中枢神经汞中毒。

原来,工业发展后,许多工厂向海水中排放工业污水。许多金属汞也随着污水进入海洋生态系统。浮游生物及贝类、虾、鱼首先吃进许多汞,接着是鸟,猫,最后是人。汞沿着海洋和滨海生物的食物链“旅行”。

汞的可怕,不仅在于它有毒,而且在于它在生物体内不会被分解、排出,而是不断地累积。从虾到鱼到猫到人,汞沿着食物链一级一级传递,剂量一级一级地增大。生态学上把这种现象称为生物富集作用。汞的无机化合物在一些厌氧微生物的作用下,可以形成毒性很大的甲基汞,使人或生物中毒死亡。甲基汞还可以通过胎盘使胎儿中毒,形成痴呆儿或残疾儿。

汞原来主要以矿物状态存在于生态循环之外,由于人类的生产活动,它被释放出来,然后进入生态循环中。正是人类自己给自己带来了灾祸。

类似的情况还有“骨疼痛”。此病患者骨质脆弱,容易发生骨折,甚至打个喷嚏都可能引起肋骨断裂。由于身上多处骨折,病人疼痛难熬、日夜哀号。闻者无不毛骨悚然。医务工作者曾从一名死于骨痛病的患者身上查出73处骨折。这种病最初也在日本出现,患者多系妇女,病因是含镉废水污染了水源,人又食用了用污水灌溉的稻米和大豆所致。

空气污染及其危害

空气和大气,从自然科学角度来看并没有实质性差别,常常作为同义词。但在环境科学中,对于较小区域如车间、居室、市区、山区等供动植物生存的气体,习惯上称之为空气。而对大区域和全球性的气流,则常称之为大气或大气层。大气的总质量约为6000万亿吨,相当于地球质量的1/1000000。大气的厚度约1000千米,其中人类赖以生存的空气主要是地面10千米~12千米范围内的那一部分。在我们的日常生活中,不同场合、不同区域,空气质量相差很大。我们都渴望呼吸到新鲜空气,那么,什么样的空气才算新鲜空气呢?

大气或空气是多种气体的混合物,它通常含有恒定的、可变的和不定的3种成分。大气中氮占78.09%、氧占20.95%、氩占0.93%,这三者共占大气总体积的99.97%,它们和微量的氖、氦、氪、氙、氡等稀有气体组成了空气中的恒定组分,这一组织成分的比例,在地球表面任何地方几乎都相同。

可变的组分指空气中的二氧化碳和水蒸气。在通常情况下,二氧化碳的含量为0.02%~0.04%,水蒸气的含量为4%以下,它们在空气中的含量是随季节和气象条件的变化而变化,也受人们生产和生活活动的影响。

含有上述恒定组分和可变组分的空气,是纯洁清净的空气。

大气中不定组分的来源有2个:一是自然界出现的暂时性灾难所形成的污染物;二是人类对环境的污染,这是空气中不定组分的最主要来源,也是造成空气污染的主要原因。

空气清新的山林大气除含有上述成分外,还含有少量负离子。负离子被称作空气维生素,可以帮助人体维持正常的生理功能。在海滨、山村、林区等地方,空气中含有大量的负离子,人在这种环境中会感到特别舒适愉快。

总之,只有当空气没有受到污染,即当空气中的氮气、氧气、氩气及其他微量稀有气体的含量与正常值相符,二氧化碳、水蒸气的含量在正常变化范围内,且空气中含有相当数量的负离子时,这样的空气才是新鲜空气。

大气污染物的来源

大气污染物的种类非常多,有的是直接排入大气的(又称“一次污染物”),有的由一次污染物发生反应生成的新的污染物(又称“二次污染物”)。它们物理化学性质很复杂,毒性各不相同。

碳氧化物:主要是一氧化碳,能使人体血液携带氧的能力降低,引起缺氧,从而造成心血管工作困难,以至死亡。