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“地球工程”面面觀

2011-12-29 00:00:00
大自然探索 2011年2期


  各種各樣別出心裁的“地球工程”正引起越來越多人的密切關(guān)注和熱烈討論,但聯(lián)合國最近卻突然叫?!暗厍蚬こ獭???茖W(xué)家指出,一些“地球工程”存在較高風(fēng)險,可能會對地球環(huán)境和生物多樣性產(chǎn)生難以預(yù)料的影響。
  今天的人類正面臨著全球氣溫上升、海洋變酸、冰原融化等嚴重威脅,對此我們能做些什么呢?科學(xué)家提出,使用可再生能源(清潔能源)是向著削減二氧化碳排放量邁出的正確一步。但是,僅僅依靠清潔能源不足以阻止氣候災(zāi)難的發(fā)生,而且時間上也太過緊迫。于是,一些科學(xué)家提出,可以采取一些更為激進的辦法來改造地球,以幫助地球迅速降溫,這些辦法被統(tǒng)稱為“地球工程”。
  所謂“地球工程”,即通過超大規(guī)模的工程手段改變地球環(huán)境,以遏制地球變暖及海平面上升,其關(guān)鍵一是人工故意為之,二是全球范圍內(nèi)的超大規(guī)模。目前提出的“地球工程”的方案很多,比如給海洋施放含鐵肥料,促使吸收二氧化碳的浮游植物大量生長;模仿火山灰效應(yīng),用氣球或飛機向大氣中大量撒播浮質(zhì)顆粒,反射太陽光,起到冷卻地球的作用;給海洋上空的云層“增白”,以反射更多陽光;在太空中撐起充當(dāng)“遮陽傘”的太空反射鏡,阻擋部分陽光,等等。
  各種各樣別出心裁的“地球工程”引起了全世界科學(xué)家的密切關(guān)注和熱烈討論。事實上,科學(xué)家們提出的一些創(chuàng)意已被一些國家所接受,準備逐步實施,比如德國打算用于“地球工程”的研究預(yù)算經(jīng)費已經(jīng)高達35億美元。
  就在各種“地球工程”設(shè)想引起人們越來越多的關(guān)注之時,聯(lián)合國最近卻突然叫?!暗厍蚬こ獭?,要求在全球范圍內(nèi)延緩實施“地球工程”。這又是為什么呢?原來,一些科學(xué)家在對“地球工程”的利弊得失進行評估后提出了新的見解,指出一些“地球工程”存在較高風(fēng)險,可能會對地球環(huán)境和生物多樣性產(chǎn)生難以預(yù)料的影響。現(xiàn)在就讓我們來看看他們對一些“地球工程”的利弊得失分析。
  
  潛水艇能將臺風(fēng)消彌于無形嗎?
  
  日本一家水工機械制造公司提出了一個征服臺風(fēng)(西半球的人也管它叫颶風(fēng))的計劃。日本人最近在印度和日本為一種抽水潛艇申請了一項專利,稱可以用來減輕臺風(fēng)的威力。我們知道,風(fēng)暴通常在溫暖水域漸漸積蓄力量,在溫度達到25%左右時開始形成風(fēng)暴,達到26.6℃時風(fēng)暴才能在海洋上空持續(xù)旋轉(zhuǎn)。日本人的設(shè)想很簡單:一個由20艘潛水艇組成的船隊迎在臺風(fēng)前鋒處,每艘潛艇上安裝有8臺水泵,向著海洋表面每分鐘噴射480噸冷水,只需要短短一個小時,海洋表面溫度就會下降2℃,將一場蓄勢待發(fā)的臺風(fēng)消彌于無形之中。
  這是一個瘋狂而大膽的主意,但是,有科學(xué)家指出,實施這一方案的最大挑戰(zhàn)是如何準確地預(yù)測臺風(fēng)所經(jīng)過的路線,而目前人類還難以做到這一點。此外,科學(xué)家還質(zhì)疑如此大規(guī)模地干預(yù)自然是否屬于明智之舉,因為就全球范圍而言,臺風(fēng)或許是一種必不可少的自然現(xiàn)象,只是我們還沒有意識到這一點罷了。
  
  給海洋施加含鐵肥料會不會帶來致后果?
  
  為了應(yīng)對氣候變暖,有人提出在浮游植物生長的海區(qū)投放大量含鐵肥料的建議,其原理是:浮游植物通過吸收二氧化碳進行光合作用,但其數(shù)量卻受到海水中含鐵量少的限制,添加鐵的目的就是促使浮游植物大量生長,并在這一過程中大量吸收二氧化碳。
  但是,美國科學(xué)家最近發(fā)表文章稱,蓬勃生長的嗜鐵浮游植物會產(chǎn)生一種神經(jīng)毒素,吃了這種浮游植物的動物會將毒素帶入食物鏈,危害和殺死鳥類、魚類和海洋哺乳動物等,人類也會因食用海鮮而中毒。
  研究人員提取東太平洋的海水樣本,在其中添加鐵,然后對海水樣本中的浮游植物的生長情況進行監(jiān)測。結(jié)果令他們非常吃驚:含鐵肥料大大加快了浮游植物的生長速度,但同時也抑制了其他海洋物種的生長。更令他們吃驚的是:含鐵肥料令浮游植物細胞內(nèi)產(chǎn)生大量神經(jīng)毒素。并對其他海洋物種正常攝取養(yǎng)料產(chǎn)生了不利影響。
  研究人員指出,給海洋施加含鐵肥料可以吸收一部分大氣中的二氧化碳,這是一個簡單的事實,但大自然是非常復(fù)雜的,在將給海洋施肥作為截存碳的一個可行方案之前,我們必須嚴肅認真地考慮可能出現(xiàn)的致命后果。
  
  我們真的能把二氧化碳埋在地底下嗎?
  
  化石燃料是現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)。在運輸業(yè)所用能源中,石油占到90%;在電力行業(yè)所用能源中,煤炭占到50%。但是,燃燒化石燃料會產(chǎn)生二氧化碳,造成大氣層二氧化碳濃度急劇增加,給地球帶來危險。因此,我們必須在未來幾十年里大量減少二氧化碳的排放量。然而,無二氧化碳排放的可再生能源,如風(fēng)能和太陽能,目前并不足以完全取代化石燃料。所以,一些科學(xué)家提出了一個減少二氧化碳的辦法:捕獲二氧化碳并將其永久儲存在地下地下深處。
  這聽起來有些異想天開,但實施起來其實并不太難,不過是石油和天然氣開采的逆過程而已。具體來說,包括三個步驟:首先,將二氧化碳與其他氣體分離。許多工業(yè)行業(yè)的工藝已經(jīng)可以做到這一點,如天然氣加工業(yè)已開發(fā)出將二氧化碳與甲烷分離的系統(tǒng)。第二,通過管道將二氧化碳輸送到地下可滲透巖石層。石油和天然氣開采業(yè)已經(jīng)擁有將壓縮液體通過管道運輸?shù)呢S富經(jīng)驗,因此運輸二氧化碳的任務(wù)很容易完成。最后,將二氧化碳注入地質(zhì)結(jié)構(gòu),并在那里儲存幾千年。石油開采業(yè)已經(jīng)擁有類似技術(shù),人們?yōu)榱颂岣呤烷_采率,將二氧化碳注入地下深處,降低石油礦藏中油和水之間的表面張力,以便更有效地提取石油,這一工藝經(jīng)改進后可用于二氧化碳儲存。
  我們已經(jīng)知道如何捕獲和運輸二氧化碳,以及如何將其儲存在地質(zhì)層中。那么,二氧化碳能在地質(zhì)層里停留幾千年嗎?這似乎也不成其為問題。事實上,在漫長的地質(zhì)年代里令天然氣無法從地質(zhì)層里逃逸出來的兩種大自然的機制同樣也能留存二氧化碳——毛細管的力量和巖石類型。當(dāng)你用吸管吸吮杯子里的可口可樂時,你會注意到飲料被截留在吸管中。類似的情形也發(fā)生在地下——毛細管的力量讓有浮力的流體無法逃逸。另外,氣體被困在多孔巖石內(nèi),上面是一層層堅固的巖石,就像是飲料罐的蓋子。所以,在數(shù)百萬年的時間里,沉積盆地留住了大量天然產(chǎn)生的二氧化碳和碳氫化合物。
  如此看來,埋葬二氧化碳真是一個好辦法。然而,沒有人確切知道捕獲、輸送和儲存二氧化碳這一過程將花費多大的代價。普遍認為,從燃煤電廠捕獲和儲存二氧化碳將增加50%發(fā)電成本。目前,傳統(tǒng)燃煤發(fā)電成本約為風(fēng)力發(fā)電的1/2,約為太陽能發(fā)電的1/4,加上二氧化碳捕獲和儲存的成本,燃煤發(fā)電的成本仍低于可再生能源。
  
  利用“人造樹”可以達到給地球降溫目的嗎?
  
  為了減少大氣中導(dǎo)致全球變暖的二氧化碳,英國研究人員正在研究開發(fā)“人造樹”。研究人員稱,“人造樹”是一種能夠吸收大氣中的二氧化碳的塔狀裝置,里面裝有各種能夠吸收二氧化碳的材料,可在應(yīng)對地球氣候變暖方面發(fā)揮重要的作用。
  “人造樹”所用的材料是一種堿性樹脂,當(dāng)其接觸到酸勝的二氧化碳時會發(fā)生反應(yīng)。這種樹脂在空氣中放置一小時后,吸收二氧化碳的能力達到完全飽和程度,只需對樹脂吸收的二氧化碳進行捕獲和儲存處理,恢復(fù)樹脂的吸附能力,就能循環(huán)使用。研究人員稱,一株含有10千米樹脂的“人造樹”,一天(24小時)可吸附一噸二氧化碳?!叭嗽鞓洹泵课找粐嵍趸嫉某杀灸壳凹s為150美元,該項技術(shù)完全成熟后,成本將降至20美元。
  石油和天然氣公司很可能成為“人造樹”的最大客戶——石油企業(yè)需要將二氧化碳泵入地下,以提高壓力,將石油打到地面上來。溫室需要二氧化碳幫助植物生長。碳酸飲料和打磨汽車零部件也需要濃縮的二氧化碳。這些潛在客戶目前都是通過卡車或管道輸運獲得二氧化碳,而“人造樹”的一大優(yōu)點則是可以將二氧化碳儲存在任何需要的地方,而不需要專門從別處運來。
  專家指出,這一方案的可行性沒人懷疑,但問題是我們目前仍不清楚得為此付出多大的代價。
  科學(xué)家認為,大規(guī)模改造自然是一種輕率的舉動,我們以為一切都在把握之中,但現(xiàn)實中可能會發(fā)生我們完全意想不到的情況,因此,我們不能冒這樣的風(fēng)

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