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氮元素污染 - 2002-10-04


从山顶到海滨,动物和植物都暴露在化学元素氮的包围中。尽管这种元素是构成生命的关键成份,但是它也可以是一种严重的污染元素。有些生物学家甚至把氮污染的危害和全球气候变暖的危害相提并论。

*人造氮肥*

在伊利诺伊州泽西郡的威尔士农场,农民正在耕种。正在把一种固体氨撒在地里,这是一种人造肥料。这就是现代农业, 也是文明的基础。明尼苏达大学的生态学家蒂尔曼说:“在一万年前刚开始有农业的时候,地球上只有四百万人口。现在是六十亿。我们能有这么多人口的唯一原因就是我们有高度发展了的农业。”蒂尔曼说,具有这种农业的关键因素就是含有氮元素的化肥的发明,就象工人们撒的固体氨一样。

*氮的世界*

植物需要氮来构成生命的要素,例如脱氧核糖核酸和蛋白质。所以每年有数十亿磅化肥应用于农作物。当然,我们周围到处都是氮。我们呼吸的空气含氮量最多,但是这种气态的氮不能直接使用,它需要化学加工,就象把原油炼成汽油才能用于汽车一样。在大自然中,把大气中的氮进行提炼的是微生物,它能把氮转换成植物可以吸收的形式。但是现在,土地所需要的关键营养品不再由微生物,而是由化肥厂提供了。

*氮化合物*

这些氮产品和汽车、发电厂中释放出来的氮化合物加在一起,数量已经比氮营养品的自然数量多一倍了。马塞诸塞州一家海洋生物实验室的研究员梅利洛说:“问题是,再好的东西也不能太多。”梅利洛认为问题不在于制造了多少化肥,而在于这些化肥都到哪儿去了。梅利洛说:“它可以通过各种形式散布在环境中,能够进入人类不希望它散布的地方。”农民施加的化肥有一多半从来没有被植物吸收,而是渗透到地下水中,然后蒸发到空气中,或者通过小溪流入湖泊。在少见的情况下,水源被过量的氮严重污染而不适合人类使用。这种水中的氮化合物能够在婴儿的血液中取代氧的位置,有时会引起致命的病症,就是所谓“蓝色婴儿症状”。

*氮肥污染*

遭到过量的氮污染的水会流进大海,在浅海水域刺激海藻的生长。这些海藻死亡和分解时会消耗氧,会使鱼类因缺氧而死亡。康奈尔大学的生物学家豪沃斯说,这正是在密西西比河三角洲发生的事。豪沃斯说:“在密西西比河下游的氮污染制造了一个大约两万平方公里污染区,这比新泽西州都大。使那里的许多比较高等的生物都由于氮污染而不复存在了。”那里遭受的损害不同寻常,这是因为大量农田的水流都汇集在密西西比河。但是豪沃斯也说,三分之二的美国沿海水域都在遭受不同程度的氮污染带来的损害。而地面上的生物也同样受到威胁。液体化肥从农田中蒸发,在天空与排气管和烟囱排出的氮化物汇合在一起随风漂流,形成酸雨和灰尘,降落在地面上。

*潜在危害*

氮污染对树木的影响是波士顿郊外哈佛大学森林研究所的研究项目。研究森林的阿伯尔说:“从这条小路往上走,在路两旁各有一个研究区域。高氮的森林就在那儿。”阿伯尔正精神抖擞地走在一条很陡的土路上。在过去的十二年里,他作为新罕普什尔大学的教授一直在长成的红松的庄园中施加氮肥。这位科学家离开小路向一群高大的树木走去。阿伯尔说:“这里的一些树实际上已经死了。其它的树虽然活着,但是树冠稀薄,只有一些叶子还留在树冠和树枝的顶端,已经遮不住什么了。这些树看起来病的很厉害。”阿伯尔说,多余的氮大概依附在土壤中的矿物质上,使这些矿物质不能被树木的根吸收。这个区域的树木得到的氮很多,相当于由于空气污染而沉降的氮的二十倍。然而阿伯尔还有证据显示,甚至比较少的氮,比酸雨和烟尘带来的还少的氮,就足以对森林造成微妙的伤害。阿伯尔说:“所以,这就象是一个警告,如果我们不关心对氮污染的控制,这些潜在的危害是存在的。”并不光是森林才出现这种现象。在美国的中部,生态学家蒂尔曼在研究氮污染对当地草原的影响。他对自己的研究结果感到震惊。

*严重后果*

蒂尔曼说:“只要加少量的氮,只需要明尼苏达州大气中每年排出的这些氮,这样年复一年,二十年之后,就足以使我们试验场的大约百分之三十的草原植物物种消失。”象其它许多植物一样,当地的草已经适应了低营养的环境,根本不能利用氮含量高的土壤中的氮。而那些能够利用这些氮的植物,象欧洲移植过来的一种草,就会迅速生长,完全取代本地的草。蒂尔曼说,这是在渐渐侵蚀动物和植物的生命多样性。这也许就是氮污染最严重的后果了。蒂尔曼还说,要想保留美国土地上的生物多样性,美国的工厂和农场就必须减少氮污染。

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