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八大“药方”拯救未来环境

2020-07-10  云中公子
 探索无电家居、牧场搬向城市、研发人造树叶……
八大“药方”拯救未来环境

“两个多世纪以来,人类文明取得了令人瞩目的成就,然而最近几十年,人类行为对许多生物栖息地造成极大破坏,海洋和河流受到严重污染,这已向我们拉响警报。”西班牙《阿贝赛报》刊文表示,由于人类活动导致的全球变暖期到来,使得生物多样性急剧下降,这对本就遭到破坏的生态系统来说是雪上加霜。
        在保住人类进步的同时,避免破坏赖以生存的环境,是人们当今努力探索的方向之一。文章提出,一些已有的或正在进行中的科技项目,一定程度上可为人类持续发展做出贡献,但它们都不是唯一的“密钥”,只有将它们结合起来,才能发挥巨大作用。目前,有八大“药方”可以助力未来环境的维持。
        用微生物治理污染。自然生态系统中,不乏一些能降解多种类型污染的微生物。人类可以尝试利用这种生态系统的自然修复能力,来清理污染最严重的地区。这一方式被称为“生物修复”,即利用生物的代谢活动,降低环境中有毒有害物的浓度或使其无害化。
        清理石油海洋污染是微生物修复的应用之一。据统计,每年通过各种途径泄入海洋的石油和石油产品约占石油总产量的0.5%,严重危害海洋生态系统及岸滩。1989年,世界最大的非政府石油天然气生产商埃克森美孚公司的邮轮,在阿拉斯加威廉王子海湾发生溢油事故,污染海岸线长达500~600公里。为消除污染,该公司就采用了生物修复措施,通过喷施营养物,加速海滩上自然存在的微生物对污染石油的降解,使污染程度明显减轻,并未向周围海滩及海水中扩散。这一案例成为了微生物修复在海洋污染治理中的典范,对其他污染环境的清理也有极大的借鉴意义。目前,这一技术已经被应用到更多领域,如用于清除被污染的农田、地下水、河流、湖泊和海洋等环境中的污染物。
        大数据帮助抗击气候变化。大数据正在历史数据管理领域掀起革命,它可以通过对已有数据的分析,来预测未来将出现的趋势和模式,很可能成为我们抗击气候变化的伟大盟友。美国国家航空航天局就在利用这一技术,不断绘制地球表面的地图,并比较其随时间变化而出现的不同情况,以分析气候变化趋势。
        大数据还能帮助优化我们的日常生活,比如驾车路线。美国加利福尼亚大学伯克利分校和墨西哥国家生态与气候变化研究所共同展开过一个研究项目,以改善墨西哥城电动汽车基础设施。他们以“位智”(一款导航软件)和谷歌的“热门时段”(一款预测餐厅等位时间的软件)等应用的数据为基础,帮人们找到行车优化路线,为充电点开发和建设提供建议等。
        开发可降解的生物塑料。根据欧盟委员会的数据,海洋中70%的塑料来自渔网和塑料瓶、塑料袋等一次性塑料产品。这些塑料制品应用广泛,有些永远难以被取代。其最大的缺点之一是难降解,目前主要采用掩埋或焚烧来处理。专家指出,尽管不能全面替代人造塑料,但生物塑料完全可作为一次性塑料的替代品。
        生物塑料是由微生物制造的聚合物,通过化学技术进行处理,使它们具备与常规塑料相似的性能,其巨大优势在于可降解或堆肥。此外,生物塑料并非石油提炼物,因此不会增加生物圈中循环的碳含量。
        探索无需用电的家居生活。家居生活的碳排放量在总排放量中占比很高。减少碳排放量,也就是减少温室气体的排放,对地球环境可持续发展非常重要。为此,科学家们在努力寻找能减少日常生活对气候负面影响的材料和技术,“无需用电”就是方向之一。
        其实,这一理念很早就在现实生活中应用着——太阳能热水器。太阳能是不会产生温室气体污染的清洁能源,但由于在晚间或阴雨天气下没有阳光直射,需借助太阳能板将晴天的太阳能储存起来。因这种储存技术成本高、效率低,严重阻碍了太阳能大规模取代化石类燃料的进程,因此,提高现有太阳能储存技术是太阳能发展的关键。例如,美国密歇根大学就开发出一种透明材料,用于收集太阳能并将其转化为电能,效率比传统太阳能面板更高。
        用人造树叶提供能量。树叶是大自然的杰作——利用光将水分解并制得燃料,这是科学家们梦寐以求的愿望。然而,这个简单的想法却耗费了人们巨大的精力和财力。目前,一些人工树叶已经初具雏形:将它放在水中,暴露在太阳光下,即可将水有效地分解为氧气和氢气,这些气体再被输送到一个分离的燃料电池中储存并发出电力。
        目前,“人工树叶”还存在着较大的局限性。首先,它并未真正实现自然界早已运行上亿年的树叶的全部功能,它仅仅模仿了树叶中光系统的局部功能。其次,它的运行也要依赖太阳能电池和燃料电池来完成。再次,它还需要新型、廉价的压缩气体系统以储存所产生的氢气和氧气,然后用于发电。因此,要把这一发明真正规模化应用还有很长的路要走。不过,科学家们正在着力完善其功能,以提高光合作用的效率。
        研发“人造肉”减少碳排放。2017年初,国际环保组织“野生救援”发布报告指出,温室气体最主要的来源是畜牧业。数据显示,牲畜产生的温室气体占全球温室气体总量的14.5%以上,超过地球上所有交通工具的排放总和。
        其实,早在几十年前,科学界就开始研发能部分替代加工食品业的新技术。比如,用植物产品代替动物产品,或者利用动物细胞在实验室中培育“人造肉”。尽管目前已有多个研究项目,但尚未出现可供大规模消费的产品。
        使景观适应变化。牧场既是生态系统,又是一种以多样性、丰富性为特征的景观。西班牙国家自然科学博物馆研究员华金·奥尔塔拉认为,牧场是适应性景观管理的典范。也就是说,通过对牧场环境的管理、设计、改造,可使其在行使“生产活动”之余,具有一定的观赏性和生态功能。
        科学家们认为,这也是未来农业发展的方向:通过优化农业景观,使它们更具可持续性、适应未来变化。随着城市的扩张,乡村规模日益缩小,在城市中开发“农业景观”,能给城市空间赋予一定的生产功能,进一步满足人类的生活需求。这种做法不仅延续了古老的农业文明,传承农耕文化,提升城市生活品质,还加强了景观的体验性。
      储存大自然的能量。可再生能源对减少我们在全球产生的破坏性足迹很重要。风能、水电或光伏能源分布广泛,但它们都存在一个问题,即常受天气和时间的限制,且难以累积。为此,科学家们正致力于开发效率远高于锂电池,且成本和环境影响要低得多的钒电池。与此同时,其他替代方案也不断涌现,氢能源就是一例。多余的可再生能源可转化为氢气,这些氢气可储存起来,供必要时使用。▲

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