DDT和氟利昂
1926年,挪威工程师艾瑞克·罗德姆(Erik Rotheim)为气溶胶罐申请专利时,他并没有预见气溶胶罐竟然会成为世界上伟大的一项发明,也没有想到会对环境造成破坏。直到第二次世界大战时,气溶胶罐成为非常有用的装置,军队用来喷射携带疟疾的蚊子,以及藏有引发伤寒的细菌的虱子。
1939年人们发现了DDT的杀虫特性,DDT是军队最重要的杀虫剂以控制疟疾和伤寒的扩散。战后的几十年里,DDT在农业领域的应用带来了亩产粮食产量大幅上升。气溶胶罐用来喷洒各种东西,从鲜奶油到防晒霜不一而足。不幸的是,气溶胶罐和DDT的应用都带来了不可预测的环境后果。
生物学家瑞秋·卡尔森(Rachel Carson)在《寂静的春天》(1962)一书中详细介绍了上述技术使用的严重后果,这本书也通常被认为是现代环保运动诞生的最重要的书之一。卡尔森解释像DDT这样的合成杀虫剂会杀害鸟类,对环境有害。她公开质疑DDT的广泛使用,虽然她并没有要求完全禁止。直到1968年匈牙利开始禁止使用DDT,德国和美国于1972年禁止,2004年斯德哥尔摩大会世界范围内全面禁止其使用。
DDT的禁用也并非没有不同意见。限制DDT的使用本身也造成了一些损失。DDT能够控制的疾病比如疟疾继续成为主要的杀手。世界卫生组织报告称,2012年记录在案的是2.07亿例疟疾,62.7万人因疟疾死亡。
在2007年一份充满争议的报告中,美国国家卫生机构的罗伯特·戈瓦兹(Robert Gwadz)甚至表示,禁止DDT可能导致2000万儿童死亡。老牌的周刊杂志《人类事件》发表的一篇名为《19世纪和20世纪十大最害人书籍》的文章中对于《寂静的春天》给予了恶评。
但是,DDT和许多杀虫剂都躲过了简单的评估。正如(美国)东北大学公共政策教授克里斯托弗·鲍索(Christopher Bosso)指出,杀虫剂或许可以简单地定义成有害的好东西或是能做好事的坏东西,这完全取决于你的看法。
氯氟化碳(CFC,俗称氟利昂)曾经作为气溶胶罐的主要推进剂非常流行,但是后来发现CFC破坏地球平流层的臭氧层。臭氧层能够阻挡太阳紫外线辐射产生的不利影响,臭氧层空洞导致皮肤癌患者增多。1987年“蒙特利尔议定书”确立的导则要求逐步取消使用CFC,自那以后,几乎所有国家开始转向选择危害性更小的推进剂。
CFC不仅是造成臭氧层空洞,同时还是“超级”温室气体加剧全球变暖。自工业时代开始以来,地球的平均表面温度上升了1.4华氏度(0.8摄氏度),据估计其中2/3的上升都是在过去30年内发生的。科学家们希望将地球的温度稳定在与工业时代前相比上升2摄氏度(3.6华氏度)的水平,但是如果这无法实现,对全球气候变化产生的累积效果的预测将十分悲观。冰川融化,沿海城市被洪水淹没,成百万人必须搬迁,内陆生活的十几亿人将不得不适应气候模式变化带来的旱灾的影响,而这些地方在冰川时代曾是富庶之地。
终止或者说至少延缓全球气候变化的政策重点放在环境保护上,通过减少对于碳基生物燃料的依赖,转向清洁可再生的能源,从而减少温室气体的排放。全球变暖的技术解决方案受到了重视,这些措施属于地球工程这一新兴领域(气候工程)。技术解决的可能性对于那些希望淡化全球气候变化带来的威胁的人来说非常具有吸引力。在不认同全球变化的人心目中,只要有一丝可以想到的技术解决办法就说明气候变化的威胁只是夸大其词。
气候变化的管理不只是说说而已。但是我们在这里讨论地球工程学的利弊权衡主要在于比较气候变化管理各种技术方案存在的风险。一些方案潜在的影响可能比它所能解决的问题更危险。
缓解气候变化影响的相对容易、快速、便宜和尚未完善的技术已经存在。像很多新技术一样,这种技术也存在风险。比如,在大气层上层空间播撒硫酸盐粒子,将阳光反射回去,从而降低地球表面的温度。这种效果就如同大型火山喷发,向大气中喷射了大量灰尘,形成了阳光遮挡物,从而暂时降低了气温。
臭氧层吸收大部分紫外线辐射,处于平流层往上12~19英里(20~30公里),正是大部分喷气式飞机飞行的区域之上。根据计算机模拟,平流层中分布的硫酸盐能够将因温室气体增多造成的变暖效应每年减少50%甚至更多。这项任务需要飞得更高的飞机执行,比如F-15Cs。但是,这项技术的采用从道德和政治上都存在争议,因此从来没有付诸实施。
预测气象非常困难,微妙的影响可能将一场飓风化为扬尘微风。没有人知道如何分析干扰大气层上空所能造成的影响。除了计算机模拟之外,没有办法进行大型或是小型的试验。火山喷发能提供一些经验,但是这很难预测常年在平流层播撒硫酸盐粒子所造成的长期后果。
在大气层播撒硫酸盐的方式非常简单,这就可能导致一个国家可能被选出来实施这一措施对当地气候进行工程处理,但是却忽略了对于邻近地区的影响。比如季风气候为中国和印度的肥沃农田提供了降雨,我们想象一下到2020年某些国家因为担心季风带来的降雨逐年减少,该国政府会同意制定一项改善降雨的措施即使这会导致周边国家降雨减少或加剧洪灾发生吗?
为地球工程实践制定议定书从而减少地缘政治冲突发生应当受到更多的重视。自1992年以来,联合国气候变化框架大会协调政府间共同应对全球变暖,但是其效果很难说好坏。联合国的计划包括将开展高层讨论制定一项管理太阳辐射监管办法协议。
在大气层播撒物质只是研究人员正在研究的地球工程学办法中的一种。地球工程包含减少全球变暖的一系列技术方案。这些技术主要分为两大类:太阳辐射管理(SRM),减少到达地球的太阳辐射量;以及去除二氧化碳(CDR),从大气中提取温室气体。每一种方案都有不同的战略,但这些战略都需要大规模的干预以实现长远的影响而非短期的地区性影响。
大规模植树造林就是被广泛接受的一种减少大气中二氧化碳的战略。但是这种办法如同其他减少二氧化碳的战略一样,只能对延缓气候变化发生发挥微弱的作用。还可以在世界各地建立很多大型高塔捕捉大气中的碳并进行封存。但是建造大量的高塔经费高昂。从大气中去除碳的所有办法都需要几十年才能对气候模型产生明显的影响。
太阳辐射管理并非解决气候变化的方法,也无法阻止温室气体的累积。最好的结果也只是通过减少抵达地球阳光的量争取了一定的纾解。但是如果其他的办法都无法解决气候变化影响,那么采用这种技术才具有说服力。因此,负责任的科学家比如哈佛大学的戴维·基斯(David Keith)呼吁制定导则允许开展中等的试验研究太阳辐射管理究竟会对大气环境造成怎样的影响。小型试验的环境影响可以忽略不计。
考虑到公众对于地球工程试验的敏感性,科学家在国际协议达成之前都控制这一领域研究的推进速度。但是,一些地球物理学家和环境学家甚至抵制像基斯以及其他人提出的明显很谨慎的做法。
雷蒙·皮埃尔亨伯特(Raymond Pierrehumbert)等批评人士指出允许开展地球工程学研究要解决的三个核心问题。
第一,研究团队必须经常征求任何支持他们技术的人员的意见。
第二,对于地球工程的投入将会从目前更为环保的研究项目比如环境保护、开发清洁能源等抢夺资源。
第三,环保主义者对于长远影响的担心,他们认为地球工程是“自然终结”的开始。一旦某些国家决定直接干预气候模式,将会带来不断的需求以及持续的压力要求根据本地和全球的需求对天气进行管理。
在目前这个阶段,以我们对气候科学的了解而言,任何认为能够成功管理气候的想法都是狂妄自大、肆无忌惮的,这出于人们幼稚地认为人可以战胜自然。即使成功管理天气是一个可以实现的目标,就不同国家和地区之间的竞争型需求进行谈判,如果有可能的话,都是一个难以完成的任务。
或许反对意见没有多少政治权重,但是所有的这些担心都不能掉以轻心。地球工程方案的开发者已经开始呼吁实施他们的方案。全球变暖的解决方案目前尚不存在。太阳能和风能不足以为未来的需求生产足够的清洁能源。环境保护措施虽然很重要,但是因为能源需求上涨,特别是发展中国家的需求而受到限制。
管理全球气候变化的多元战略应当将地球工程学作为其中的一项措施。也许将包括地球工程学在内的多种措施结合起来更能有效缓解气候变化问题,同时在不制造次级问题的情况下满足能源需求。
我们可以批准对于太阳辐射控制所产生影响的初期研究,以找出是否可以实施或取消某些地球工程方案。科学家可以在那些“流氓行为者”采取单边行动之前了解地球工程学的不同方案如何改变大气的生物化学和物理特性,就可以接受的试验达成一项国际协议,同时建立监管机构进行有效监督。
地球工程是一个新兴领域,利弊权衡是问题的核心。对于该领域的科学家以及政策计划人员而言,围绕地球工程的伦理和政治问题是首要和中心问题。此外,地球工程是一个全球性问题,而非国家层面的问题,这一先例还应当延展到其他明显会影响全球的技术领域。所有各方无须遵守国际规则,但至少要设定标准评估国家以及独立行动方的行为。
如果没有规定约束,一部分人可能会自行其是地改变很多物种和群落赖以生存的自然生态环境。比如2012年6月,一艘渔船倾倒了100吨硫酸铁在夏洛特皇后群岛往西200海里的太平洋区域。美国商人罗斯·乔治(Russ George)和他的同事创办的海达三文鱼恢复集团进行了这次铁施肥试验。乔治表示因为引入了这一化学品,海藻生长增多,能够捕捉附近1万平方公里的碳。
人们仍在争论乔治所进行的试验是否违反了法律。但是从某种方式上说我们得感谢他。罗斯·乔治给世界领袖们提了一个醒,如果我们还不采取限制手段和实施监管,那么流氓行为者、公司以及国家就能够对我们共同享有的自然资源做出什么行为。很快,这种流氓试验,不管是否出于好意,都会对地球生命,动物以及人类带来悲惨的后果。地球工程是可怕的。但是我们应该更担心在没有或开展很少初期研究风险评估的前提下地球工程方案所能造成的危害。
通过使用清洁、有效和可再生资源满足能源需求可以一定程度上延缓全球气候变化。在制定新兴技术开发中全球气候变化和世界能源需求两个相互交织的问题发挥着重要作用。它们让大家充分思考在采取某一措施应对其中任一问题需要进行哪些权衡。
所有的能源来源,包括清洁能源对环境、有些也会对人体健康造成影响。风电叶轮每年造成上千只鸟死亡,但是其他人造设施比如电线、汽车、大楼窗户导致鸟儿死亡的数量更多。转向使用清洁能源将减少对于环境的影响,但其权衡在于这些能源的投资成本高昂。风能和太阳能的成本虽然在下降,但是在未来5到50年与低成本的煤或其他化石能源相比很难有竞争力。
如同太阳辐射管理,生产、储存和运输能源的新方案所产生的环境影响很难进行评估。有一些方案取决于老的技术,比如压裂法,核电都已根据新的目的进行了改进。更新的方案比如纳米技术以及合成有机物产生的石油等。每一个方案带来的优势都毫无疑问压倒了其潜在风险。但是在制定能源政策时,对各种方案进行权衡对于限制危害发生具有重要的意义。
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