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水污染灾害:警钟为未来

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2010年10月初,约1.84亿加仑(约合6.97亿升)的工业污水泄漏进入匈牙利的马科河(Marcal River),污水中的砷和水银影响了居民用水的水质,也使河流水质下降,污水所影响的范围不仅是倾泻点附近,甚至蔓延到数百英里的河流下游。

匈牙利的工业有毒污水灾害为我们敲响了警钟,也为防止未来可能存在的类似突发性水污染事件指明了方向。然而,下一个突发性水污染又将在哪里呢?

采矿影响

采矿业所挖掘的矿物中只有一小部分含我们所需的金属元素,剩余大部分都是废物残渣,有些甚至含有剧毒。矿物精炼后剩下的废物残渣通常被保存在残渣池中,这些残渣池有数平方英里大(1平方英里约为2.59平方公里)。而这些用来蓄积采矿业所产生的废水、废渣的坑塘围坝通常就是由工业废物残渣直接堆积而成,没有任何科技而言。

“实际上,在有突发性污染事件发生的地方,可能会有大量的有毒物质泄漏到河流系统,这种情况已经发生了很多次。” 美国蒙大拿大学的地球学家约翰尼·莫尔(Johnnie Moore)说。2010年,中国最大的冶金集团紫金矿业也发生了严重的有毒废物泄漏事故,对周围环境及居民的健康造成了严重的伤害;而类似事件也曾发生于西班牙、秘鲁、菲律宾和其他地方。

除了可能的有毒废物泄漏危险外,采矿业使用水银和氰化物提取有用的矿物,也可能会对环境造成灾害性破坏。在南美洲的亚马逊河流域,淘金热仍然在继续,几个世纪以前使用水银淘金的技术仍然被广泛地使用。在提取过程中,大量的水银最终会汇集在水中,成为恒久存在的物质,构成水中的组成成分,或者形成食物链的一部分。它们的含量不断地累积,威胁人类的生命健康和河流下游的生态系统安全。神经学家警告说,当人们食用含有水银的鱼或者沾染了汞金的溶液,可能会导致严重的神经系统疾病,例如瘫痪、中风,甚至是死亡。

利用氰化物溶液过滤提纯是采矿中的另外一种方法。这一方法可以将金从其他的矿物中分离出来。所有矿物被堆积在一个大的铺垫上,排成线形以防止渗漏,并且不断地被氰化物的溶液或者滴喷系统进行着“浇灌”。莫尔说,这样的系统如果工作正常,其采矿的溶液能够被收集再利用,其环境影响是较小的。但是,“如果一个氰化物的铺垫有漏洞,这些物质将会直接流入河流中”莫尔解释说,“已经发生了一些大的灾害,例如1995年圭亚那(拉丁美洲)所发生的大泄漏,当时氰化物造成河流所有生命的死亡,这样的事情肯定还会再发生。”

如何在未来阻止这样的灾害发生是人们主要关心的问题,过去所形成的问题可能会持续地污染今天的河流。

煤炭残渣

煤炭是世界能源的重要组成部分。然而,不幸的是,煤炭燃烧以后留下了巨大的污染问题,即残渣问题。

美国每年大约要产生1.36亿吨煤炭残渣。当煤炭中所含的物质燃烧产生能量后,也产生了一些有毒的重金属,例如砷、钙、汞和铊等。这些污染物在燃烧后的煤炭残渣中高度集中。在美国,这些煤炭灰中的一部分在干燥状态下进行了填埋。但是,约有1/3煤炭残渣的堆积点是潮湿的坑塘。

在2008年的12月,美国田纳西州燃煤发电厂的废物拦蓄坑塘发生了土坝崩溃,释放出上亿加仑(1加仑约为3.78升)的污泥形成洪水,淹没了很多人的家园和田地,使埃默里河(Emory River)变为一片沼泽,污染的洪水毒死无数的鱼类和其他动物,引起人们的愤怒。同时,也引起了人们对煤炭残渣对生态和人类健康的影响方面的大讨论。

“美国环保署评估煤炭坑塘的危害是以可能性的灾害进行预测的,用蓄存煤炭残渣的围堤墙体裂缝概率来估评这种灾害对人类、生态环境和公共财产危害的概率。”莫尔说,“他们已经确认全国范围内49个具有较高危害风险蓄存煤炭残渣的坑塘,还有19个具有显著性的风险。”

即使这些蓄积煤炭残渣的坑塘不发生任何问题,环保专家仍然担心,长期堆积的煤炭残渣产生的有毒物质会渗透到地下污染水体。

煤炭残渣到底有多危险?工业组织如美国煤灰协会(ACAA)强调,煤灰的危险性物质不仅是环保局目前所考虑的那些有毒的污染物质。匹兹堡大学的科雷德·沃尔兹(Conrad Dan Volz)是健康环境中心的专家,他说“至少有20个科学研究清楚表明,任何暴露在煤尘飞沫中的动物会产生病毒性基因变异”,他还说“矿区附近的火蜥蜴、青蛙和蟾蜍体内的砷含量是周边环境的数百倍,这将影响它们的生长、发育、繁殖和存活。煤炭残渣和烟尘对环境所造成的问题非常严重,不能被忽略”。而在政府的支持下,很多煤炭残渣物质被循环利用,例如生产混凝土、水泥、墙板和建筑填埋等。

沃尔兹强调指出,更加清洁的燃煤排放技术实际上使煤炭残渣这种燃烧副产品更加有毒。他补充说:“在你燃烧煤的时候,有如此多的砷或者其他有毒的物质。这些物质如果不从烟囱排放出去,那么,一定会在残渣中聚积。这就是煤燃烧的工作原理,没有任何其他的可能。”

奥巴马政府将会很快问及有关燃煤污染方面的问题。目前,美国各州在燃烧煤炭方面的管理是各自为政,没有统一的规定。各州的情形有很大的不同,但两个竞争性的规定正在联邦的层面上被考虑:一个规定是将强力推出联邦级的“有毒”煤炭残渣弃置方案,另一个规定将会标记煤炭残渣为非有毒性物质,并且让各州自行管理。田纳西州采矿污染泄漏后的大规模清洁污染行动能否告诉世人,应该采取哪一项策略呢?

天然气和石油的开采

希望得到关键性的石油和天然气资源的钻探已经成为世界各国和地区的共同追求。但是,哪里也没有美国的马路斯(Marcellus)地区狂热。那里的矿石形成于3.89亿年以前,占地约9.5万平方英里(24.6万平方公里),跨越西弗吉尼亚、宾夕法尼亚和纽约州。天然气储量在50万亿~500万亿立方英尺(1立方英尺约为0.028立方米)之间,其含量可能仅次于伊朗和卡塔尔。该地区天然气存储资源的开发目前还处于起步阶段,天然气的开采可明显促进当地经济和国内重要能源发展。据专家估计,这里的天然气可以为美国提供几十年的能源。

淡水的未来是与天然气开发引发的环境问题相关的。匹兹堡大学的沃尔兹认为,这个问题在油井出现的时候就已经存在了。“人们并不经常思考这个问题。但是,在清洗3~5公顷的油井铺垫时会造成严重的泥沙侵蚀。就宾夕法尼亚一个州而言,这里的油井大约是10万个,在未来20~30年可能会更多。另外,还有加压站、管道和其他设施等,也会造成泥沙侵蚀”。

钻探富含硫黄的岩石,可能会引起水、空气和硫黄的反应,生成含有酸性的溶液,容易形成矿区酸性径流。这些水体反应必须认真考虑,即使钻探是按照计划进行的。但是,海湾和其他地方的石油泄漏表明,石油钻探并不能总是按照计划进行,也有意外发生的时候。

“每一个钻井都有可能造成天然气和石油的泄漏。”沃尔兹说。尽管人们为保护水源供应和防止天然气泄漏在油井内衬了钢铁或者混凝土,但“天然气和液体泄漏进入附近水体和其他地方的情况,在任何地方的天然气和石油的开采过程中都出现过”。

在大陆架地区的一些居民和社区已经经历了水污染事件,尽管跟踪污染的源头十分困难。最近,人们更加关注一种叫做“水力破碎法”的钻探技术。此法在水中溶解化学药剂,造成小型地震,从而使大陆架的页岩破裂,使潜藏的石油、天然气溢出。

“水力破碎法 ”需要消耗大量的水,每一次破碎大约需要400万加仑(1500万升),其中20%~50%的水以超盐卤水的形式返回。这些卤水中可能潜藏着重金属。余下的液体保留在深4000~8500英尺(1220~2590米)的地下层中。美国工业官员称,这些液体留存在那里是无害的,也从来没有证据表明这些液体能够回流到较浅的地下层,即那些液体不可能到达人类饮用的地下潜水层。但是,美国环境署似乎并不能完全确信以上的结论,环保局正在进行相关的科学研究,以调查破碎过程与任何可能的饮用水体污染之间的关系。2008年以来,美国宾夕法尼亚的环保署(DEP)统计,“水力破碎”所造成的石油天然气泄漏至少有130次。

“美国环保局和国会一致认为,公民和公民的代表严重关切‘水力破碎’与可能的饮用水污染的关联以及与人类健康、环境的关系,这还需要进一步的研究”。

河流流向一个未知的未来

“河流在历史上是如此的重要。但是,人类的过度开发使河流处于危机之中。”美国得克萨斯州科技大学毒理学家诺雷肯说,“如果你想要找到没有被污染的较大型河流,你不得不去较远的西伯利亚或者斯堪的纳维亚(半岛),因为那里人迹罕至。”

采矿业或者煤炭燃烧,再加上其他方面的有毒物的威胁,对我们周边的环境造成了严重的破坏。有一些所造成的破坏和损失是无可挽回的,而其他很多是可以防止的。

“中国的长江正在经受工业污染的威胁,”诺雷肯说,“在欧洲多瑙河进行的基础设施建设已经毁坏了那里的湿地和洪泛区,这就是为什么那里的洪水问题现在是如此严重。美国正在过度地开发格兰德河和科罗拉多河的水资源。现在,这两条河流不再有多余的水流入它们的入海口三角洲地带了。”

以上所描述的图景是全球水情况的一个折中表现。诺雷肯强调,未来的情况并不一定是所期待和保护的那样。“如果你能够停止污染和过度开发,大自然能够进行完美的自我恢复”。(本文译自国家地理杂志网站)