./t20081223_325328_taonews.html
专题
首页  >  专题  >  媒体视点  >  名刊精选  >  《科学大众》

《科学大众》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

创办于1937年,是我国创刊最早、影响最大的科普刊物之一。现由江苏省科技厅主管、江苏省科协主办。70多年来,杂志秉承“科学大众化、大众科学化”的宗旨,矢志不渝地为提高中华民族特别是青少年科学素质服务,影响了一代又一代中国人,得到了毛泽东、周恩来等党和国家领导人的肯定。

文章数
分享到:

奇思妙想保护地球

2008-12-23 23:19:31

  近些年来,科学家为应对全球变暖而提出了一些宏大且着眼于未来的解决办法,如在地球轨道上搭建“遮阳棚”以让地球降温,调拨更多云层来反射阳光,在沙漠上覆盖反射膜,用白色塑料制品做成漂浮岛屿等。这些建议开始为人所不屑一顾,被认为是旁门左道。然而,现在的情况却急转直下,随着气温持续上升,人们对全球变暖的担忧与日俱增,科学界提出了更多的建议和方法,并且大部分已处于实验阶段。

  封存二氧化碳

  封存二氧化碳,是一种可以在不停止能源供应的情况下大幅减少二氧化碳排放量的方法。丹麦的一家火力发电厂正在努力回收二氧化碳,并将其储存在4个地点,其中一处是距离西班牙海岸不远的一个废弃油田。

  瑞典的一家公共事业机构也在尝试封存从德国一家电厂排放的二氧化碳的新方法。挪威一家能源公司每年从斯莱普纳天然气田中抽取100万吨二氧化碳,并将其注入北海海底的盐碱层内。


地下岩层有望成为二氧化碳的储存库

  美国政府目前正在研究将二氧化碳气体集中储存在地下矿物盐中的技术。根据这项技术,二氧化碳气体将被注入到深埋在地下的砂岩之中。据专家们介绍,砂岩中分布着大量的空洞结构——其中则充满了高浓度的盐溶液。这种岩石广泛分布在全球的各个地区,并且非常靠近储藏有石油的地层。目前,美国政府正在距离休斯顿东北75千米处对这项技术进行测试。试验期间,一台超灵敏的仪器将在一年的时间内对从地下矿物盐溶液中释放出并沿地层裂缝进入大气层的二氧化碳数量进行估算。通过这种方法获得的数据将被用来确定究竟哪种砂岩最适合用于存储二氧化碳气体,以及美国境内哪些区域比较适宜实施这项计划。

  目前,封存二氧化碳还处于研究阶段,这种方法存在两大障碍:首先是资金问题。据国际能源机构估计,抽取并封存1吨二氧化碳的成本高达52美元;另一大障碍是缺乏相关的详细科学知识,目前尚不清楚二氧化碳的最大储存期限,并且也不知道一旦它们大规模逸出,将造成怎样严重的环境后果。

  利用二氧化碳

  美国洛斯阿拉莫斯国家实验所的科学家杰弗里·马丁和威廉·库比茨提出了—项名为“绿色自由”的概念,就是要去除空气中的二氧化碳,并把它转化为汽油。这是一个简单的构想:把空气吹入碳酸钾溶液里,即可吸收空气中的二氧化碳。然后再把二氧化碳从溶液里提取出来,经化学反应后把它变为甲醇、汽油或飞机燃料等。

  这一过程可以把二氧化碳转化为有用的可再生燃料。马丁指出:“这个概念中的每个环节都是现成的,有的已在运作,或是有近似的科技。”但是,目前最大的阻力是把这一概念付诸实践本身就需要巨大的能源,这恰恰是至今尚未有人建造一所二氧化碳变汽油的工厂的原因。

  科学家指出,虽然有了这些改良办法,若要以商业规模生产汽油,即每天约300万升,就需要有专业电厂供电,最理想的是核能电厂。

  与此同时,西班牙和英国科学家发明了一项将二氧化碳转化为天然气的技术。这技术是英国诺丁汉大学碳捕获和储存技术创新中心专家的研究成果。科学家利用一个与植物光合作用相似的过程,发明出将二氧化碳转化成天然气主要成份——甲烷的技术。

  英国纽卡斯尔大学的科学家们开发出了一项能够减少温室气体排放的突破性技术,能够让二氧化碳废气转化为一种称为环状碳酸酯的化合物。

  转化技术需要依赖于一种催化剂,使CO2和环氧化物之间发生化学反应,从而把CO2转化为环状碳酸酯。环状碳酸酯是一种商业需求量很大的化学制品,除应用于化学工业外,还广泛用于生产溶剂、脱漆剂和可生物降解包装材料等产品。

  目前,这个研究小组成功地研制出了一种异常活跃的催化剂。这种催化剂取自铝,能够在室温和大气压力条件下,引发CO2废气变成环状碳酸酯所需要的化学反应,从而大大减少所需要的能量投入。

  重新冰冻北极

  北极冰融化,导致淡水冲淡咸海水,很多人预测这可能正在使洋流减弱。由于洋流在全球传递热量,所以它有助于调节全球气候。如果洋流停止,后果将是灾难性的:海洋生物大量死亡,海洋吸收大气中温室气体的能力减弱。

  于是,有科学家提出,制造更多北极咸冰,重新冰冻北极。加拿大艾伯塔大学工业工程师彼得·弗林提出了一种大胆的方法,在洋流开始减弱时推动洋流:往北极拖入8 000艘能够造冰的驳船,制造一块像美国新墨西哥州那样大的咸冰块。

  根据这个计划,驳船于秋季抵达格陵兰岛海面。在冬季来临,气温降至-10℃以下时,驳船的风动力水泵向原有的浮冰上撒咸海水,制造出一层层极咸的冰。

  当春天来临,驳船向新形成的含盐浮冰浇更多的水,以此推动洋流。浮冰融化时,冷的、密度大的咸海水将沉入深海。其结果是,下沉洋流增加6%,足以使这个系统保持流动。

  目前,这个建议并未实施,只处于设想阶段。

  用冷水抑制暴风雨

  暖水海洋是飓风的动力,因为飓风从海面炎热、潮湿的空气中吸取能量。一些科学家警告说,由于海洋温度不断上升,热带风暴将更猛烈。于是,有科学家提出,给孕育暴风雨的温暖洋面降温。

  新墨西哥州的发明家菲尔·基西尔计划在墨西哥湾放入160万个海洋冷却泵,并把它们固定在海底。它们会把4级飓风降到3级,把3级飓风降到2级。安装工作需要4个月的时间、约100艘驳船和50亿美元。一旦安装好,不管暴风雨什么时候开始孕育,这队延绵1800多千米长的水冷却器都能对付它。

  冷却泵以海浪为动力,每个泵上有一个浮筒,这些浮筒随海浪上下摇摆,使泵有力量把凉的、营养丰富的海水从深海拉上来。浪越大,抽上来的海水越凉。

  模型显示,海面温度降低1华氏度(约0.6摄氏度),飓风风力就会减小5%。基西尔说,如果风力从时速120英里(约193千米/小时)降到110英里(约177千米/小时),财产损失可以减少23%。

  种植转基因大树

  每天都有10万英亩(约405平方千米)热带雨林从地球上消失。单是亚马孙河流域的热带雨林每年就缩减1万平方英里(约2.6万平方千米)。专家预测,由于制造木材、纸张和生物燃料,树木的需求量会持续增加,到2050年热带雨林将消失——随之消失的是地球上将近一半的动植物和微生物的生存环境以及25%药物的原料。

  科学家正在积极考虑解决办法——种植转基因树木,并认为转基因树木将会抢占廉价的热带雨林木材市场。美国阿伯基因生物技术公司目前正进行这项研究。专家帮助农民用目前所需土地的仅5%大量栽培树木。如果采用这种技术,再也不用砍伐当地热带雨林中的树木来生产木材。

  为了研发出具备人类所需特性的树木,例如生长快、结实和木质素低(造纸时必须用化学方法把木质素分离出来),这个公司自2000年以来一直从6种树木和植物中鉴别有用的基因。例如,缩短树的生长周期,阿伯基因公司正准备把松树成材的时间从30年左右缩减到约18年。这个公司还研发了一种低木质素的桉树,这种树非常适合生产纸浆。

  目前的两大障碍是时间和金钱。培育转基因树木既辛苦,成本又高。即使科学家培育出新的树种,他们仍需从培养皿到种植园分别处理每一棵树苗。

  利用塑料重建湿地

  湿地是数千种鸟类和动物的栖息地。但是,大部分湿地正迅速被农作物和公寓楼侵占,同时,水质污染和海面上升也正在侵占湿地。

  科学家设想,用回收的塑料和泡沫塑料建造群岛,岛的面积从船那样大到篮球场那样大。在岛上种植当地特有的植被。让这样的岛漂浮在所有以前曾有大片天然湿地的地方。

  为了模仿湿地,布鲁斯·卡尼亚用黏性泡沫塑料将一层层聚合网粘在一起,铺上草皮和湿地植被。卡尼亚选择能够吸引昆虫、青蛙、水鸟、海狸的植物或者这个地区其他土生土长的野生植物。随着植物的生长,它们的根迂回穿过塑料母体,伸入水中。微生物依附到聚合纤维上,再转移至根系统,形成一层黏糊糊的“生物薄膜”。这种“生物薄膜”可以净化水并向水供氧。

  卡尼亚首先在位于美国蒙大拿州的农场中水藻泛滥的池塘里试验了他的“生命之舟”。“生命之舟”过滤了池塘中的肥料废物,并抑制有害藻类生长。现在已有3 000个这样的生态系统漂浮在世界各地有麻烦的地方,包括新加坡的一个水库。

  把冰川包起来

  冰川正在消失,有科学家预测,阿尔卑斯山冰川到2050年将消失四分之三,到本世纪末将全部消失。

  科学家计划,用足球场大小的人造毯把冰川裹起来隔热。目前,瑞士阿尔卑斯山的滑雪场已经这么做了。十几家滑雪场让当地的弗里茨·朗多纺织公司帮助阻止冰雪融化。这个公司生产的材料“护冰使者”是一种既耐磨又轻便的双层复合材料。其上层是能够反射紫外线的聚酯,下层是聚丙烯——军服和汽车配件用于隔热的一种聚合物。用“护冰使者”包裹冰雪,可以防止表层雪在夏日骄阳下融化——当然,希望底部的永久性冰也不融化。

  科学家利用这项技术,对不断融化的格申冰川进行的小型试验极为成功。用毯子包裹的区域连续两年比周围的冰雪少融化80%。

上一篇:科学的历史 物质波二元性及量子电动力学
下一篇:你也可以参加“减排”
©2011-2020 版权所有:中国数字科技馆
未经书面许可任何人不得复制或镜像
京ICP备11000850号 京公网安备110105007388号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台