對人類而言，地球迄今仍然是個得天獨厚的樂園。過去一萬年以來，人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科技以及文化上所取得的絕大多數(shù)成就都發(fā)生在一個十分溫和的時期。在地球自然系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下，這個時期的地質(zhì)、氣溫以及環(huán)境都維持在一個相對平穩(wěn)的范圍內(nèi)，沒有太大的波動。較之此前的“更新世”和“上新世”，這一萬年的“平靜”實屬難得，因此，學者們將其稱為地球的“全新世”。

　　自18世紀末人類進入工業(yè)化時代起，人類又進入了一個被稱為“人類世”的新時期。在這個時期，人類逐漸從大自然手中奪過了“船舵”，成為了這個星球的新主人：地球上所有的系統(tǒng)由人定義、受人統(tǒng)治。但當人類雄心勃勃“向大自然宣戰(zhàn)”、渴望“戰(zhàn)勝自然，征服世界”的時候卻發(fā)現(xiàn)其實一開始我們就錯了——人與自然間本是共生共贏的手足，而非你死我活的仇敵。

　　可惜的是，至今還有不少人沒有意識到這一點，他們?nèi)耘f沉迷在“與天斗其樂無窮”的自我膨脹當中。近年來，能源告急、資源告急、環(huán)境告急……全球近70億人的需求幾乎要把地球推向崩潰的邊緣。

　　通過直觀感受，一部分人逐漸意識到了氣候變化所帶來的嚴峻威脅，但這遠遠不夠：環(huán)境污染、海洋酸化、物種滅絕等其他問題的嚴重程度絲毫不遜于此。在這樣的情況下，不少人都發(fā)出了“照這樣下去地球到底還能持續(xù)多久？”“地球的承載能力有無極限？”“人類還有多大回旋余地？”這樣的疑問。

　　2009年，瑞典斯德哥爾摩環(huán)境研究所所長約翰·羅克斯特倫與來自環(huán)境、地球系統(tǒng)領域的28位國際專家組成了一個研究小組，對上述問題作出了回答。該團隊的成員包括1995年諾貝爾化學獎得主保羅·克魯岑、美國宇航局氣候?qū)W家詹姆斯·漢森、蓋亞學研究員和“臨界點”專家蒂姆·萊頓以及德國總理首席環(huán)境顧問漢斯·喬吉姆·舍倫伯等。

　　根據(jù)對地球系統(tǒng)的科學認識，研究小組確定了9個對人類生存至關重要的“地球生命支持系統(tǒng)”，并對目前人類的消耗水平和系統(tǒng)的“臨界點”進行了量化和評估。研究人員警告稱，一旦9個臨界點全部或者大部分被突破，人類生存環(huán)境將面臨“不可逆轉(zhuǎn)的變化”，此后的地球?qū)⒉辉傧窠裉爝@樣的“和藹可親”。

　　羅克斯特倫稱，由于認知水平的限制和大量不確定因素的存在，這些“臨界點”目前還只是一種“粗略的估計”。但相對警示而言，我們更應將其看作是一個喘息的時機，一個改變的機會。因此他更愿意將這些“臨界點”定義為“人類生存發(fā)展的安全空間”。

　　1.海洋酸化

　　指標：全球文石(也稱霰石，是一種亞穩(wěn)態(tài)的碳酸鈣)飽和度比率

　　臨界點：2.75∶1

　　工業(yè)化前水平：3.44∶1

　　當前值：2.9∶1

　　評估：本世紀中葉將有部分海洋超出警戒線

　　直到10年前，海洋酸化還是個很少有人提及的新鮮話題。但隨著大氣中二氧化碳的日漸增多，海洋酸化和氣候變化一樣也成了我們不得不面對的難題。數(shù)據(jù)顯示，自工業(yè)革命以來，全球海洋淺層海水的pH值已由8.16下降到了8.05。其實，酸化本身并不是主要問題，真正嚴重的是由其引起的連鎖反應。

　　淺層海水中碳酸鈣飽和度的降低便是其中最讓人擔心的一點。雖然就目前而言還不是特別嚴重，但一旦其低于某一閥值，像海螺、珊瑚這樣以碳酸鈣為主要發(fā)育條件的外骨骼海洋生物就將面臨被海水溶解的風險。

　　至今為止，全球海洋文石飽和率已經(jīng)從工業(yè)化前的3.44∶1下降到了現(xiàn)在的2.9∶1。這意味著目前仍有3倍于極限值的文石能抵消海洋酸化對外骨骼類海洋生物的影響，但前提是不考慮地域差異因素。最近的研究表明，位于地球兩極的海洋文石飽和率極有可能在2050年左右下降到1∶1以下。

　　沒有人知道在這之后會發(fā)生什么。目前能想到的情況是：珊瑚等生物大面積滅絕；沒有生命的海洋從大氣中吸收二氧化碳的能力大幅下降，地球也將變得更熱。為了預防這種情況的發(fā)生，臨界點研究小組將海洋酸化的安全下限確定為2.75∶1。

臭氧層變薄與氣候變化間可能也存在著某種關聯(lián)

　　2.臭氧濃度

　　指標：平流層臭氧濃度

　　臨界點：276個多布森單位

　　當前值：283個多布森單位

　　評估：安全但亟待改善

　　即便在今天看來，上世紀70年代開始的臭氧層空洞研究仍是環(huán)境科普的一個典型案例。早在上世紀70年代，包括保羅·克魯岑在內(nèi)的3位科學家就提出了全氯氟烴會嚴重損害地球臭氧層的問題。1985年，英國南極探險隊隊長法曼更是以親身經(jīng)歷證明了南極上空每年9月—11月都會出現(xiàn)“臭氧空洞”這一事實。1987年9月16日，24個主要工業(yè)國簽署了《關于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》，要求逐步停止使用危害臭氧層的化學物質(zhì)。隨后在媒體的大聲疾呼和政府的高度關注下，拒絕全氯氟烴類產(chǎn)品、保護臭氧層逐漸成了人們的共識。1995年，提出這一問題的3位科學家也被授予了諾貝爾化學獎。

　　時至今日，臭名昭著的氟利昂等化學物質(zhì)已被禁用，危機似乎已經(jīng)過去。取而代之的是今天人所共知的全球變暖問題。但近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，臭氧層變薄與氣候變化間可能也存在著某種關聯(lián)。研究稱，隨著大氣中二氧化碳濃度和地表溫度的增高，接近地表對流層的溫度也會隨之上升。對流層溫度的升高又會導致平流層溫度的下降，這一系列連鎖反應最終會導致破壞臭氧層的化學反應加速。因此，雖然目前臭氧層的厚度還在安全范圍之內(nèi)，但我們?nèi)圆豢傻粢暂p心。

　  

淡水資源匱乏已成為全球性問題

　　3.淡水消耗量

　　標準：淡水年消耗量

　　臨界點：4000立方公里

　　當前值：2600立方公里

　　評估：本世紀中葉將達極限

　　通過筑壩等水利工程，人類目前已成功控制了世界上大多數(shù)河流，但不幸的是，在此之后其中有近3成已不能到達海洋，成為了時澇時枯的季節(jié)河。水資源匱乏已開始成為我們不得不面對的全球性問題。


　　4.生物多樣性

　　指標：百萬物種年滅絕數(shù)量

　　臨界點：10

　　當前值：100

　　評估：嚴重超標

　　人類在地球上的大肆擴張使不少物種都走到了絕境。對野生動物棲息地的開發(fā)阻斷了動物的遷徙路線，帶來了老鼠、雜草等外來物種；工業(yè)污染讓原本平靜的自然環(huán)境不堪重負；捕獵使野生動物的數(shù)量急劇減少；人類活動所導致的氣候變化讓野生動物成為了無辜的受害者。

　　2009年底，國際自然保護聯(lián)盟的報告顯示，其評估的44838個物種中，有16928種達到了瀕臨滅絕的狀態(tài)，其中包括八分之一的鳥類、五分之一的哺乳動物、四分之一的珊瑚和三分之一的兩棲類動物。世界自然基金會發(fā)布的地球生命指數(shù)評估結果也同樣讓人痛心：1686種脊椎動物的種群數(shù)量，僅在從1970年到2005年這30多年間就下滑了30%。

　　僅就單個物種而言，其作用或許不值一提，但若將其放置在整個生態(tài)系統(tǒng)中觀察，你就會發(fā)現(xiàn)每個物種都是自然界獨特、不可或缺的一個重要組成部分。如有的回收廢物，有的清潔水源，有的吸收二氧化碳，有的則保證海洋的化學平衡。

　　雖然我們知道生物多樣性對健康的生態(tài)環(huán)境而言至關重要，但到現(xiàn)在為止，科學家們尚不清楚物種數(shù)量低至何種程度才會導致生態(tài)災難，也不清楚哪一種物種在其中起著關鍵作用。因此，研究小組將生物的自然滅絕率——10作為這一子系統(tǒng)的臨界點。顯然，現(xiàn)在我們已經(jīng)嚴重超標。

　　

　　5.氮磷循環(huán)

　　指標1：大氣年固氮量

　　臨界點：350萬噸

　　當前值：1210萬噸

　　評估：嚴重超標

　　指標2：海洋中所檢測到的年均磷流失量

　　臨界點：1100萬噸

　　當前值：90萬噸

　　診斷：尚未超過

　　氮是生命體不可或缺的重要組成元素，存在于每個活細胞當中，是構成DNA的4種基本元素之一。大氣中的氮經(jīng)微生物的作用進入土壤，為動植物所用，最終又在微生物的參與下返回大氣，如此循環(huán)往復，以至無窮——氮的循環(huán)保證了地球生物圈最基本的一項物質(zhì)平衡。

　　雖然地球大氣中氮的含量占到近80%，但可供人類直接使用的卻少之又少。19世紀以前，農(nóng)業(yè)所需的氮肥主要來自于畜糞和綠肥，人們在氮循環(huán)上還遵循著大自然原有的規(guī)律。1909年，這種天然的平衡終于被一位名為弗里茨·哈伯的德國化學家所打破。這一年，他發(fā)現(xiàn)了從空氣中制備出氮的方法，合成氨成了把“空氣變成面包”的“神奇藥粉”。

　　時至今日，人類每年通過這種方法固氮的數(shù)量已超過了800萬噸。但由于農(nóng)作物的吸收率極為有限，其中的絕大部分都會隨著地下水和河流進入海洋。加上汽車等交通工具以及熱電站所釋放的含氮污染成分，人類每年向生物圈所排放的氮元素早已超出了地球處理能力的極限，達到了1210萬噸。

　　多余的氮會導致土壤酸化，破壞土壤和微生物原先的氮循環(huán)能力。與此同時，濕地以及湖泊中高度飽和的氮還會產(chǎn)生富營養(yǎng)效應，使水生生物、植物異常繁殖、大量消耗氧氣，其所在水體會迅速成為“死亡區(qū)”。目前全球海洋中像這樣的區(qū)域已超過400處，墨西哥灣地區(qū)、波羅的海以及日本和韓國之間的水域都在其中，總面積近25萬平方公里。

　　與氮相似的問題也同樣出現(xiàn)在磷上。目前，人類每年開采的磷礦有200萬噸，其中有一半以上最終會進入海洋，是自然循環(huán)量的8倍以上，這同樣會帶來水體的富營養(yǎng)化。

    6.土地使用率

　　指標：用于耕種的非凍土比例

　　臨界點：15%

　　當前值：12%

　　評估：本世紀中葉將達極限

　　農(nóng)業(yè)向自然生態(tài)系統(tǒng)尤其是熱帶雨林擴張的速度也同樣驚人。全球一半的熱帶雨林到目前已經(jīng)消失，野生動物原先棲息的草原如今變成了帶有圍欄的現(xiàn)代化牧場。臨界點研究小組認為，農(nóng)牧業(yè)的盲目擴張和城市化進程的加速是生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞的另一大“元兇”，氣候變化以及水循環(huán)的破壞都與此相關。

　　雖然研究小組制定了用于耕種的非凍土比例不超過15%的標準，但專家們認為，人類土地安全同時還取決于一系列綜合衡量指標的執(zhí)行程度，如生物多樣性與水文生態(tài)系統(tǒng)是否得到了合理的保護；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在灌溉以及氮肥的使用上是否合理；城市的污染是否得到了無公害化處理等。
二氧化碳濃度已超過臨界點
  　　7.二氧化碳濃度

　　指標：大氣中二氧化碳濃度

　　臨界點：350ppm(百萬分比濃度)

　　工業(yè)化前水平：280ppm

　　當前值：387ppm

　　評估：超出極限

　　大量的歷史數(shù)據(jù)表明，大氣中的二氧化碳是地球升溫的罪魁禍首。通過燃燒化石燃料，我們已經(jīng)讓大氣中的二氧化碳濃度由工業(yè)化前的280ppm增加到了現(xiàn)在的387ppm。

　　當政客們還在為地球到底能容納多少二氧化碳而爭論不休時，世界頂級氣候科學家之一、美國宇航局戈達德空間研究所主任詹姆斯·漢森卻發(fā)出了“我們的排放水平早在20年前就已經(jīng)超標”的驚人言論。那時，地球大氣中二氧化碳濃度為350ppm。

　　有人會說，既然臨界點早已超過，為什么我們還好好的活著？

　　臨界點研究小組給出的答案是，從長期來看，二氧化碳濃度的變化是一個逐漸積累的過程，其具體結果也會通過間接的形式顯現(xiàn)。超過臨界點并不意味著一定會發(fā)生重大的災難，但它意味著一種從“可能”到“必然”的轉(zhuǎn)變。

　　不少人認為地球的平均氣溫只有在升高5攝氏度或6攝氏度時才會發(fā)生生態(tài)危機，而現(xiàn)在只上升了不到2攝氏度，還有4攝氏度到5攝氏度的空間。而實際的情況是，2攝氏度可能就是我們最后的機會，一旦超過2攝氏度，情況極有可能無法挽回。因為冰層的融化將使海洋和陸地具有更強的吸熱能力，最終使永凍層融化，從而釋放更多的、比二氧化碳更強的溫室氣體——甲烷。因此，全球變暖的形勢比原先預計的更加緊迫，目前大氣二氧化碳的濃度已經(jīng)達到危險值，應采取必要行動使之回到350ppm或更低水平。

　　8.氣溶膠濃度

　　指標：尚無

　　臨界點：未知

　　人類通過燃燒煤炭、畜糞、木材和作物秸稈制造了大量的粉塵，這些固態(tài)或液態(tài)的顆粒物在氣流運動的作用下會懸浮在大氣當中，科學家把這種煙霧狀物質(zhì)稱為氣溶膠。除人類活動外，自然活動也會產(chǎn)生氣溶膠。據(jù)測算，目前地球大氣中氣溶膠的濃度已比前工業(yè)化時代多出了一倍以上。

　　氣溶膠粒子具有分布不均勻、變化尺度小等特點，多集中于大氣的底層，對降水的形成起重要作用。有研究已經(jīng)證實氣溶膠甚至能對東南亞的季風和雨量產(chǎn)生影響。此外，包含大量化學成分的氣溶膠還能對植物和人類的健康產(chǎn)生直接影響，從而造成作物減產(chǎn)和人類呼吸系統(tǒng)疾病，嚴重時甚至能直接導致死亡。

　　研究小組稱，氣溶膠的化學組成十分復雜：微量金屬、無機氧化物、硫酸鹽、硝酸鹽甚至微生物或生物大分子都有可能包含其中。因為來源不同、形成過程不同，對環(huán)境的影響也很難準確評估。例如，主體成分為硫酸鹽的氣溶膠會具有反射太陽輻射的作用，從而產(chǎn)生制冷效應；主體成分為煙塵的氣溶膠則會吸收太陽輻射，導致溫室效應。因此，就全球范圍而言，這些微粒的綜合作用目前還無法判斷，也無法給出臨界點。

　　   　　9.化學污染

　　指標：尚無

　　臨界點：未知

　　今天，全球已有近10萬種各不相同的人工化合物，數(shù)以百萬計的化合物產(chǎn)品和數(shù)不清的化工副產(chǎn)品。

　　我們都知道化學品尤其是重金屬類有機化合物和放射性化合物會對人類和其他生物的健康造成嚴重危害。但目前的實際情況是，只有少數(shù)化學品得到了嚴格控制[《斯德哥爾摩公約》就對DDT、狄氏劑等農(nóng)藥以及六氯苯(HCB)和多環(huán)芳烴(PCBs)等工業(yè)化學品的排放和使用進行了嚴格限定]，更多的人工化合物的有害性尚不明了，在使用上也未加任何限制。此外，一些在個體上已被證實了無毒無害的化合物，經(jīng)過相互反應后也同樣可能產(chǎn)生毒副作用。

　　臨界點研究小組發(fā)現(xiàn)，兒童自閉癥和多動癥極有可能是在大范圍接觸過各種低濃度的化學物品后所產(chǎn)生的一種“雞尾酒效應”。他們稱其為“一種在無聲中流行的神經(jīng)系統(tǒng)紊亂癥，極有可能在全球范圍內(nèi)普遍存在”。

　　雖然一個包羅萬象的“化學品臨界點”極有價值，但研究小組認為，就人類目前的科學和認識水平來說，現(xiàn)在對此加以設置還為時過早。

　　經(jīng)過上述列舉，我們能很清楚地發(fā)現(xiàn)：9個臨界點中有3個已被嚴重超出、3個正在迅速接近，其余3個中的2個由于認識程度的限制目前還無法評估。這樣一來，我們手中就只剩下了臭氧層這一張底牌。雖然臭氧空洞還仍舊存在，但同時應該看到的是：在經(jīng)過一番努力之后，我們已從懸崖邊成功地后退了幾步。這至少說明了這樣一個問題：只要肯拋棄分歧、團結一致，我們就還有挽回的余地。(王小龍）

　　位于哈薩克斯坦與烏茲別克斯坦交界的咸海就是一個典型的例子。1960年時的咸海曾是世界第四大內(nèi)陸湖，面積68000平方公里、水量1100立方公里。但在那之后，隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水的急劇增加，咸海水位不斷降低、面積持續(xù)縮小。1998年，咸海面積下降至28687平方公里，排名下降為第八，含鹽量從10克/升增至45克/升；2004年，排名降至第15位的咸海水量不足200立方公里，面積只剩下原本的四分之一；2007年，咸海的萎縮仍在繼續(xù)，面積只剩下了最初的10%。隨著水面面積的不斷縮小，降水也隨之減少，咸海的含鹽量逐漸增多，大批魚類死亡，以漁業(yè)為生的漁民們也不得不紛紛改行。

　　臨界點研究小組建議將人類每年淡水消費量的上限設定在4000立方公里。雖然目前2600立方公里的用水量離該上限還有相當大的距離，但考慮到世界日益增多的人口和農(nóng)作物灌溉需求，羅克斯特倫認為，從現(xiàn)在起就應大幅減少非糧食作物的灌溉用水，以緩解人畜用水短缺。
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[ Last edited by gaofeng925 on 2010-5-13 at 09:09 ] 返回小木蟲查看更多