空气污染对气候的影响-《环境学导论》中的研究成果

1. 地球气候的变化

以上讨论了气象如何影响空气污染的一些问题；现在反过来再讨论空气污染是如何影响气候的。

前面已经指出，最严重的空气污染是由燃烧产生的：燃烧含硫的煤与石油，会产生硫氧化物；空气在高温下参加反应，会产生氮氧化物；燃烧不完全会产生碳氢化合物和一氧化碳；而燃烧裂解汽油时，还会释放出铅，⋯⋯。但是，即便是最洁净的燃料燃烧，也会产生二氧化碳。当然，动物的呼吸过程，同样释放出二氧化碳；而且，进入大气的二氧化碳，约有80％是来自呼吸，只有20％来自燃料的燃烧。然而，燃烧破坏了自然界二氧化碳的平衡，使大气中二氧化碳的浓度逐年增加，以致可能引起“温室效应”，使地球的气温上升。

图13—12是1880—1960年间全世界年平均气温与二氧化碳浓度的变化关系。由图可见，1945年前，二氧化碳浓度增加，气温上升，这与温室理论是一致的；但随后即出现反常。原因是1945年以后，大气的混浊度增加了，即大气中固体粒子的数目增加了，致使太阳辐射在到达地表之前，就有大量反射到空间去；就是说，阳光的反射率增加了。反射率增加1％，例如从37％增加到38％，地球的平均温度约下降1.7℃。最近60年来，华盛顿上空的浑浊度增加57％，瑞士增加70％。一般城市由于空气浑浊使所吸收的太阳能比农村少15～20％。有人认为，假如地球上空的浑浊度按照每十年约30％的速率，连续增加下去，那么不要几十年，北半球的平均气温，就会降到过去冰河时期那样低的温度。

目前地球浑浊度的增长率，甚至大于燃烧所引起CO2浓度的增长率；因此，大气浑浊度成为影响地球气候的不可忽视的因素。全世界浑浊度增加的原因很多，诸如燃料耗量增多；农业机械用燃料增多，机耕扬土增多等等。

除温室效应和大气浑浊度可能影响地球的气候外，其它因素如太阳黑子的活动等、在某种程度上也会影响地球的气候。太阳黑子活动，自1900年后都在不断地增加。由于黑子能增加太阳能的辐射量，因而会使气温升高。

图13-12 世界年平均气温的增加与二氧化碳浓度的关系

图13-13 “热岛效应”引起城乡 气环流

上述空气污染对地球气候的影响，均未有科学上的确切证据。多半是大胆的推断。

2. 城市对气候的影响

城市影响气候是多方面的：建筑物高低不一，会使风速降低；空气污染物多时增多水汽凝聚的核心，会使雾和雨增多；人为的燃烧会使气温上升；等等。1962年，有人将城市气候与郊区农村比较，列成表13—2。由表可见，城市雾多（冬季多100％，夏季多30％），云多5～10％；雨多5～10％和尘多10倍以上。但城市的湿度低，原因是城市地表较坚硬，水因径流流失量大，蒸发量减少，所以城市大气温度低。

城市还有所谓“热岛效应”（Heat island effect），即把城市区域看成是一个温热的岛屿，其温度比周围高0.5～2℃；湿度低2～8％；地表辐射少15～20％；风速小20～30％，产生热岛效应的原因是城市蓄热量较大；水的径流快，蒸发量少，失热也少；因燃烧放出的热量多；还有人口集中，山人体发出的热量也多。 “热岛效应”还可以引起城乡空气环流（见图13—13），从而进一步影响气候，例如尘土也随空气运动而分散到远处。

表13—2 城市对气候的影响（1962年）(www.xing528.com)

3. 超音速运输机与环境

1971年美国国会曾否决制造超音速运输机的建议。该建议原拟定于1990年约造600架超音速运输机，每架每天飞行五次，每次需消耗146000磅燃料，即每天需消耗100万桶喷气汽油。该建议为从事环保工作的人员所反对，其理由是：

（1）这类飞机需在15～20公里的高度中飞行，即在平流层中飞行。而平流层是逆温层，空气稳定，由飞机排出的污染物终年不散。

（2）臭氧层受破坏，致使皮癌增多。由于由飞机排出的水（H2O）和氮氧化物（NOx），都能通过下述反应，破坏臭氧原有的平衡，生成更多的氧分子：

结果，原来可以吸收紫外线的臭氧，大大减少。据估计，两年内臭氧将破坏3—50％。因此，大量紫外线将透过大气层，与人类接触，使皮癌增多。

（3）飞行后，微粒与水增多，增加了气层的反射率，可能危及全球的气候。

（4）飞行速度大，使机场及整个航程的噪音污染严重。

（5）燃料耗费太多。超音速运输机的耗油量是747型飞机的3倍，按每天耗油100万桶计算，即每天须多耗67万桶喷气机油。如7桶原油只能提取1桶喷气汽油，则每天须消耗470万桶原油。这就缩短了优质能源的耗竭时间。

综上所述，可以获得下述两点认识：

① 空气中污染物的积累取决于三个条件：风速、逆温层和地形。由此可知、新建城市应选址于山谷外面，或“事故日”较少的地区。

② 人们对地球及其系统所知尚很粗浅，也很难确切预测空气污染对环境的影响，何时会冰河时期重演和极帽融化成为事实？超音速飞机会对生命引起何等严重的危险？是否在人们采取补救措施之前，环境已受污染引起了致命的破坏？这些都有待进一步研究。