当前全球环境问题受到世界各国的普遍关注。人们越来越深刻地认识到, 日益严重的全球性环境恶化已经威胁到人类的生存和发展。为此, 联合国将于1992年6月在巴西的里约热内卢召开"环境与发展大会", 准备在会上发表"地球宪章", 以引起全球人们对地球环境变化的注意, 并协调各国对此采取共同的对策。我国也将派高级代表团出席会议。

在全球环境变化中, 以温室效应和臭氧层衰竭对人类生存的影响最大, 本文重点讨论温室效应, 臭氧层衰竭和酸雨对辐射照射的影响。

一 酸雨

正常情况下, 因大气中本身就含有CO₂气体, 所以雨水是微酸性的, pH大约在5.6~7之间。但是近几十年来, 人们由于大量使用化石燃料作为能源, 化石燃料在燃烧过程中, 会释放出大量的硫氧化物[SOx]和氮氧化物[NOx], 使雨水明显酸化。森林遭到毁坏也是引起酸雨的一个原因。

全世界存在着三大酸雨区, 北美, 欧州和中国。北美和欧州的酸雨严重地区, 如斯堪的纳维亚半岛和北美东北部的五大湖区, 由于酸雨的影响, 湖泊中的某些鱼类正在消亡。从1983年以来, 我国的酸雨污染地区也有明显扩大的趋势。到1985年, 除了原先以重庆和南昌为中心的两个酸雨区, 又增加了以夏门、福州为中心和以青岛为中心的两个酸雨区。1987年就污染了4000万亩农田, 经济损失约15亿人民币^[1]。

酸雨对环境的影响主要有两个方面, 一是使水系环境(湖泊、河流和水库)的水体酸度增加, 对鱼类和水生物造成一定的危害, 严重时, 可使某些种类的鱼群消亡; 二是对陆地生态系统的破坏。酸雨可使土壤中的pH隆低, 土壤酸性化使某些金属离子从土壤中的流失増加, 甚至对森林造成破坏。例如在欧州的某些地区, 森林中相当比例的树木枯死。

实际上, 辐射照射同酸雨也有一定的关系。酸雨能使土壤中的某些金属离子流失, 而大部分放射性核素本身就是一种金属离子。土壤酸化使放射性核素从土壤中流失增多。从食物链角度考虑, 土壤酸化使人类受到的辐射照射会增加。因为放射性核素流失增加时, 放射性核素向植物的转移率也会增加, 当人们直接食入了这种植物, 或食用了摄取该植物的动物, 或饮用了这种动物的乳制品, 人类受到的辐射照射剂量就会增加。

德国科学家Kuhn等研究了土壤的pH和放射性核素转移率之下的关系, 转移系数会随土壤pH的降低而增加, 甚至可达几个数量级^[12]。

除了¹³⁷Cs存在上述现象, 其他放射性核素⁹⁹TC, ²³⁷Np也有这种现象。²³⁷Np在碱性土壤中(pH为7.5左右), 转移系数在10^-3量级, 当土壤变成酸性时(pH在5.6左右)转移系数提高了一个量数, 达到10^-2左右^[3]。

在研究放射性核素从土壤中的浸出率(L)和.转移系数(T) ^[4]与土壤的pH值之间关系时, 科学家们现, 它们之间存在着下述关系, 可以用下述一个公式来表示:

这里X为pH

经过回归分析也计算出, 对于.大部分放射性核素, n=5±1时, 上述公式同实验拟合较好。

当n=5时, X (即pH)从6降到5或4时, T会增加2.5或7.6倍。

这样可以看到, 由于酸雨使土壤pH降低之后, 公众受到的辐射照射会増加。目前还没有见到辐射途径研究的报道, 今后应加强这方面的研究。

二 臭氣层衰竭

从地表到高度为8~12公里处的空间称为对流层, 对流层之上空间称为平流层。臭氧层位于地表之上2S~40公里之间的平流层内, 是臭氧浓度较高的一段空间。臭氧层是由于太阳光的紫外线光化作用而生成的, 是地球的一个保护层, 它可以阻止过量的.紫外线到达地球表面。紫外线不包括在一般的电离辐射范围内, 但从广义上讲, 紫外线也是一种辐射。

近20年的观察研究显示, 平流层内的臭氧浓度正在明显减少。1985年就发现, 南极地区上空, 出现臭氧空洞, 并经过雨云7号卫星的证实。国际臭氧趋势观察小组揸供的数据也揭示:从1978~1987年期间, 南纬60°~39°, 臭氧减少5~10%;南纬19°~北纬19°近赤道地区, 臭氧减少1.6~2.1%;北纬40°~14°地区, 臭氧减少1.2~1.4%。在中国境内, 近年来观察数据也显示, 华南地区减少3.1%, 华东, 华北地区减少1.7%, 东北地区减少3.0%^[5]。

目前公认, 引起臭氧减少的主要原因是含氯氟烃和含溴卤代烷烃(简称哈龙)的作用。含氯氟烃主要有CFCl₃, CF₂Cl₂和CH₃CCl₃等, 其中都含有Cl。它们在对流层中极为稳定, 而在平流层中, 由于紫外线的作用, 能发生下列光分解作用:

(1)

(2)

(3)

(4)

其中反应(3)和(4)的结果是

(5)

臭氧被还原成了氧气, 其中Cl只起了催化作用, 可以从反应(3)和(4)不断产生。

由于地表太量使用的含氯氟烃会上升到平流层, 通过上述反应, 破坏了平流层中的臭氧, 使进入到地表的紫外线增加了。有些科学家曾估计, 若全球不采取减少含氯氟烃的措施, 到下世纪下半叶, 全球臭氧将减少50%, 这会产生非常严重的后果^[6]。

对手同一纬度地区, 臭氧减少1%, 紫外线会增加2%^[7]。多年的研究也指出, 若地表紫外线增加, 皮肤癌也会增加。皮肤癌通常分为基底细胞癌、鱗状细胞癌和黑色素瘤, 其恶变程度是越来越髙。已知紫外线同前两种癌有密切关系。按照目前全球臭氧减少的速率推算, 到公元2075年, 臭氧将比1985年减少40%, 那时全球的皮肤癌患者将达1.5亿, 白内瘴患者为1800万, 农作物产量将减少7.5%, 水产品将损失25%, 人体的免疫功能也将减退, 这将是非常可泊的结果^[5]。

为此, 国际社会对全球臭氧减少非常重视, 开雇了一系列保护活动。1977年通过了"保护臭氧层行动世界计划", 并成立了"国际臭氧层协调委员会"。1985年又通过了"保护臭氧层维也纳公约", 明确了保护臭氧层的原则。1987年9月23个国家又协议通过了要求各国积极参加"消耗臭氧层物质的蒙持利尔协定书", 并对5种含氯氟烃, 3种含溴卤代烷烃的生产和消费作了限制规定。

我国已参加了"保护臭氧层维也纳公约", 但由于对限制受控物质的影响尚未全面系统评价, 还未参加"消耗臭氧层物质的蒙特利尔协定书", 臭氧破坏主要是发达国家长期以来.大量使用受控物质造成的, 发达国家应对发展中国家提供经济援助和技术转让, 据此我国可考虑在适当时候签署《协定书》, 那时要大力开展限制受控物质使用的宣传, 提高公众的环境意识。

三 温室效应

在全球环境变化中, 最引人注目又影响较大的是温室效应。近几十年来, 由于全球工业生产活动的急剧增加, 以及森林, 植物的大量破坏, 排出了大量的二氧化碳、甲烷, 一氧化二氮以及含氯氟烃等气体, 使大气成分发生了变化。科学家把一些能够维持温室效应的气体称为温室效应的气体称为温室气体, 上述的CO₂, CH₄, N₂O等气体就是温室气体, 目前大气中这些气体的含量还在増加, 附表列出了全球温室气体的平均浓度及发展趋势。从1984年以来全球各地上空的CO₂浓度一直在增加^[8]。我国也如此, 以北京地区为例, 对农田上空CO₂含量监测的结果显示, 近十余年来, CO₂浓度一直在上升, 1974年为337ppmv, 1990年达372ppmv, 16年中增加了10.3%^[9]。

由于温室效应的结果, 全球平均气温也在上升。过去100年中, 上升了约0.3~0.6℃。若温室气体的排放保持在目前的增长速度, 到2030年, 其总效应相当有二氧化碳的量增加一倍。再全球平均地表温度每10年将上升0.2~0.5℃。

根据对我国各她气象台近40年的气候统计资料分析也表明, 近十年全国各地区地表平均气温确实在上升。从全国范围看, 北方地区（东北、华北和西北）, 青藏高原和南岭以南沿海地区属于变暖区, 其中北方地区变暖最明显, 尤以冬季最显著。北方地区80年代冬季年平均气温比前30年偏高0.3~1.0℃^[10][11]。

温室效应引起的环境变化主要包括地表温度的提高, 土壤湿度的增加以及高纬度和高山地区冰雪的融化等现象, 下面简要讨论它们和辐射照射的关系。

(1) 温度效鱼

温室效应首先使全球平均气温升高, 也使地表的温度増高, 而地表温度升高会使土壤中的氡和的释放率增加。假设氡和的释放率为(E), 则根据实际测量到的数值显示, 土壤温度上升, E也增加, 大致是温度增高1℃, 再E也增加1%。当全球大气中的CO₂増加一倍时, 在低或中纬度地区, 地表温度将提高2 ~4则E将增加百分之几, 在高纬度地区, E将增加更多, 甚至会超过10%。

目前地球上的人类因吸入氡或虽所产生的剂量大约是1mSv(100mrem)/年, 所以因温度提高引起的剂量增加, 最高可达每年0.1mSv, 一般情况下, 也要増加20℃~40μSv/年。

(2) 土壤湿度效应

由于地表温度増加, 使土壤的湿度也会提高, 这是温室效应引起的另一种环境变化。但是要准确预测因升温而引起的土壤湿度的详细情况, 还是一个相当困难的问题。目前有一个比絞一致的看法是降雨带将向高纬度地区转移, 而中低纬地区则可能乾燥化。

挪威人E.Stranden等详细研究了氡的释放率与土壤湿度之间的关系^[12]。他们指出, 随着土壤湿度的增加, 氡的释放率会提高, 但当土壤湿度进一步提高时, 氡的释放率则开始下降^[13]。

虽然土壤湿度增加会使氡的释放率提高, 但是到底有多大, 却很难预测, 不过有一点可以肯定, 湿度增加对原来是沙漠地区的影响最大。因为在沙漠地区, 原来的湿度接近零, 随着湿度的増加, E的增加能接近10倍, 这样会使人们所接受的剂量增加不少, 但是由于沙漠地区并无人类居住, 上述推算并无实际意义。

在温度效应中已知, 人类因吸入氡的辐照剂量大约是每年1mSv。当E有几倍直至10倍的増长时, 人类会增加几个到10mSv/年的剂量。对全球来讲, 因土壤湿度的提高, 会使某些地区人们所受'的剂量增加, 在另一些地区所受的辐照又会降低, 总体来讲, 人们所受的辐照剂量可能增加, 但数值不会大。

(3) 冰雪融化效应

全球温度升高会使高纬度和高山地区的冰雪融化, 也会使E增加。全世界陆地上的冰雪约占全部冰雪总量的25%, 当CO₂增加一倍后, 若使陆地上的冰雪全部融化, 那么在全世界范围内, E也只増加25%, 所能增加的辐照剂量大约也是每年0.25mSv, 而且所受的辐照剂量人群也主要集中在高讳度地区^[14]。

由于冰雪融化, 也会使地表的γ射线增加, 但是量相当小, 或者地区非常有限, 所以可以忽略。

四 结论

通过分析我们可以看到, 酸雨、臭氧层衰竭温室效应等全球的环境变化, 都会使人类所受的辐射照射增加, 有的甚至比较严重(例如臭氧层衰竭最终会导致皮肤癌患者增加), 但是尚有许多不确定因素, 特别是温室效应, 所以需要深入进行调査和研究, 收集多方面的资料, 进行多学科的综合研究, 最终采取适当的对策, 降低因全球环境变化所带来的不利影响。