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蔣高明推薦:霧霾可能與過(guò)度開(kāi)采地下水有關(guān)

金陶陶 金輝 · 2013-11-17 · 來(lái)源:蔣高明博客
十面霾伏柴靜霧霾調(diào)查 收藏( 評(píng)論() 字體: / /
2013年的霧霾災(zāi)難,理當(dāng)成為一個(gè)重要轉(zhuǎn)機(jī),促使我們必需探索

  【蔣高明微評(píng)論】關(guān)于北京霧霾,前一段時(shí)間有網(wǎng)友認(rèn)為與城市裸地面積增加有關(guān),今天收到朋友來(lái)信,看到了下面的觀點(diǎn),認(rèn)為有一定的道理。作為一家之言,特予推薦閱讀。

  霧霾與水循環(huán)關(guān)系初探

  金陶陶 金輝

  內(nèi)容提要

  今年以來(lái),我國(guó)華北等地大范圍持續(xù)霧霾頻發(fā),其直接原因當(dāng)為污染物過(guò)量排放。但看年度同比,各地單位時(shí)間內(nèi)排污總量并未劇增,同時(shí),今年氣候亦不比往年明顯反常,所以霧霾災(zāi)難之復(fù)雜成因還有待進(jìn)一步探索。

  作者認(rèn)為,我們應(yīng)該特別注意水循環(huán)系統(tǒng)的失衡問(wèn)題。幾十年來(lái),水資源用量越來(lái)越大,缺口與時(shí)俱增,許多地區(qū)長(zhǎng)期大量開(kāi)采地下水,其與生態(tài)破壞和環(huán)境污染綜合作用,嚴(yán)重干擾甚至阻斷了本地水循環(huán)機(jī)制。大范圍持續(xù)霧霾災(zāi)害“突然”接踵而至,說(shuō)明人為因素的擾動(dòng)破壞已經(jīng)超過(guò)了自然環(huán)境的某種臨界點(diǎn)。這應(yīng)是霧霾重重的深層原因。

  本文著眼于水循環(huán)整體,多角度分析論述水氣演化運(yùn)動(dòng)。本文提出“自循環(huán)”的重要概念,并強(qiáng)調(diào)自循環(huán)在水氣循環(huán)和降解污染中的主導(dǎo)作用及重要性,使我們對(duì)水循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律的認(rèn)識(shí)更為深入。

  霧霾災(zāi)害既是危機(jī),也是機(jī)遇。治理霧霾當(dāng)遵從自然規(guī)律,以期恢復(fù)相對(duì)正常的自循環(huán)體系和生態(tài)系統(tǒng)。自循環(huán)是核心,恢復(fù)是關(guān)鍵詞。根本還在改變觀念,轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)模式與生活方式,探索社會(huì)主義生態(tài)文明建設(shè)的新道路。

  一、霧與霿

  今年以來(lái),我國(guó)華北等地大范圍持續(xù)霧霾頻發(fā),其直接原因當(dāng)為污染物過(guò)量排放。但看年度同比,各地單位時(shí)間內(nèi)排污總量并未劇增,同時(shí),今年氣候亦不比往年明顯反常,而霧霾日數(shù)卻突然驟增數(shù)倍,嚴(yán)重程度前所未有,所以霧霾災(zāi)難之復(fù)雜成因還有待進(jìn)一步探索。

  按照通常的解釋,霧是指大氣中因懸浮的水汽凝結(jié)、能見(jiàn)度低于1公里時(shí)的天氣現(xiàn)象;而霾的形成主要是空氣中懸浮的大量微粒和氣象條件共同作用的結(jié)果。霧和霾的區(qū)別主要在水分含量:水分含量達(dá)到90%以上稱霧,水分含量低于80%稱霾,在80%~90%之間的,為霧和霾的混合物。

  我們?cè)庥龅啮仓饕侨祟惻欧诺奈廴疚铮F則是霾聚集的氣象條件。治理霧霾,一方面要控制污染物排放,同時(shí)還需要重新認(rèn)識(shí)霧,也就是從水循環(huán)之整體系統(tǒng)看一下今年以來(lái)霧霾突然加重的深層原因。

  我們先來(lái)看兩個(gè)漢字:霧和霿(音盟)。成書(shū)于兩千余年前的《爾雅》和《說(shuō)文解字》對(duì)這兩個(gè)字的解說(shuō)為:

  地氣發(fā),天不應(yīng),曰霧(霧)。

  天氣下,地不應(yīng),曰霿。

  這樣來(lái)看,同樣是霧,卻分為兩種狀態(tài):霧與霿。應(yīng)該說(shuō),古人的分類和解釋更科學(xué)也更精準(zhǔn)。霧和霿,也可以簡(jiǎn)單地稱為晴天之霧與陰天之霧:霧,地氣發(fā),天不應(yīng),近地霧氣彌漫而天上無(wú)雨云,所以大霧必天晴;而霿則是陰天之霧,天氣下,地不應(yīng),云氣一直壓到地面,卻未形成降雨。霧一般過(guò)程較短,而霿則歷時(shí)較長(zhǎng)。

  尤其應(yīng)該注意的是“地氣發(fā),天不應(yīng)”與“天氣下,地不應(yīng)”中的“不應(yīng)”。此之“不應(yīng)”大有文章。不應(yīng)就是上下阻隔,天地不通,所以才會(huì)形成霧和霿這兩種非正常狀態(tài)。

  與“不應(yīng)”相對(duì)的自然是“應(yīng)”。霧與霿之兩種不應(yīng),其相對(duì)則為晴與雨的兩之應(yīng)。這樣,我們就可以看到水循環(huán)之四種氣象狀態(tài):

  地氣發(fā),天自應(yīng)——晴;

  地氣發(fā),天不應(yīng)——霧。

  天氣下,地自應(yīng)——雨;

  天氣下,地不應(yīng)——霿。

  晴與雨都是天地通暢狀態(tài)下天氣與地氣之自然相應(yīng)相接,所以它們是氣象之常態(tài)。而天氣與地氣不應(yīng)的霧和霿,相對(duì)來(lái)說(shuō)則是上下不通的非常態(tài)或過(guò)渡狀態(tài)。

  古人用霧和霿這兩個(gè)漢字,深刻發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確描述了這兩種特殊狀態(tài)的內(nèi)涵,并為我們定格了窺測(cè)水循環(huán)“天機(jī)”的窗口。

  水循環(huán)即地球上的水往復(fù)于天空、地面和地下,轉(zhuǎn)化于氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)之間。水的三態(tài)轉(zhuǎn)化之性質(zhì)是水循環(huán)的內(nèi)因,太陽(yáng)輻射和重力作用是這一過(guò)程的動(dòng)力。太陽(yáng)輻射使水從海洋和陸地表面及植物表面散發(fā)變?yōu)樗S著氣流運(yùn)動(dòng)而被輸送,再凝結(jié)下降為雨雪,產(chǎn)生徑流,匯入河川,流入海洋。在氣象學(xué)上,海洋同大陸之間的水分交換過(guò)程稱大循環(huán);海洋或大陸上的降水同蒸發(fā)之間的垂向交換過(guò)程稱為小循環(huán)。

  在蒸發(fā)與降水兩種狀態(tài)中,蒸發(fā)是經(jīng)常性的、持續(xù)不斷進(jìn)行的,而降水則相對(duì)短暫和集中(在降水過(guò)程中,蒸騰作用同時(shí)往往更為活躍)。故晴為常態(tài),蒸散不止。雨為暫態(tài),集中降水。降水時(shí)間一般遠(yuǎn)少于無(wú)雨時(shí)間。

  在晴天氣候中,常態(tài)是蒸散持續(xù),暫態(tài)為霧氣聚集。

  在雨天氣候中,常態(tài)是雨雪之降,暫態(tài)為霿氣覆地。

  《黃帝內(nèi)經(jīng)·素問(wèn)》云:“地氣上為云,天氣下為雨;雨出地氣,云出天氣。”將古人對(duì)云和雨、霧和霿的精妙解說(shuō)綜合起來(lái)反復(fù)琢磨,我們對(duì)于水循環(huán)系統(tǒng)就會(huì)自生新穎知見(jiàn)。

  在一般的理解中,陰晴霧雨等只看天,而不見(jiàn)地,或很少想到地的因素。但實(shí)際上,晴或雨都是天氣與地氣共同作用的結(jié)果,缺一不可。二者缺一,則成霧或霿。在古人的認(rèn)識(shí)中,地的作用較之天更為重要。這點(diǎn)值得我們注意。

  水周而復(fù)始循環(huán)于天地之間,其中地的一方起著主導(dǎo)的作用。從因果上說(shuō),先有水汽蒸發(fā)然后才有雨雪降落。從關(guān)系上說(shuō),云來(lái)氣接,有地面蒸騰的接應(yīng),降水才能形成。降水如此,晴天也是如此,而霧與霿的出現(xiàn),則是因?yàn)槠渲幸环轿茨苋绱恕?/p>

  霧與霿本來(lái)只是非常態(tài),之所以霧霾成為常態(tài),說(shuō)明整體水循環(huán)系統(tǒng)失常而出了問(wèn)題。而問(wèn)題的根源,我們則主要應(yīng)該在“地上”來(lái)尋找。

  既然霧實(shí)際上分為霧和霿兩類,則霧霾相應(yīng)地也分為霧霾與霿霾。為敘述方便,本文在多數(shù)情況下沿用霧霾之統(tǒng)稱,必要時(shí)自當(dāng)分稱并分析。

  歸納本節(jié)內(nèi)容,我們可以看到水循環(huán)系統(tǒng)的兩境之四態(tài):

  晴境之兩態(tài)為:晴與霧;

  雨境之兩態(tài)為:雨與霿。

  晴和雨為常態(tài),霧和霿為非常態(tài)。

  

  二、自循環(huán)更關(guān)鍵

  水由液態(tài)或固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài),逸入大氣的過(guò)程為蒸發(fā)。蒸發(fā)即液體分子從液面離去的過(guò)程。水在絕對(duì)零度以上的任何溫度下都可蒸發(fā)。水從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),體積膨脹1000多倍。而從氣態(tài)凝結(jié)為液態(tài),體積復(fù)收縮1000多倍。蒸發(fā)膨脹而凝結(jié)收縮,氣態(tài)多升而液態(tài)多降,水隨氣溫等變化而脹縮升降的特性之演,便成為天地之呼吸。在晝夜往復(fù)、四時(shí)輪回、海陸差異的時(shí)空境界中,水循環(huán)演化出我們這顆星球的萬(wàn)千氣象。

  如果說(shuō)蒸發(fā)與降水組成區(qū)域之間的大循環(huán),那么本地的小循環(huán)乃至更多的局地微循環(huán),則以蒸散與凝結(jié)—吸附的形式為主。相對(duì)短時(shí)的降水而言,本地的凝結(jié)—吸附是經(jīng)常的和持續(xù)的。作為局地微循環(huán)的蒸散與凝結(jié)—吸附同時(shí)存在,而且始終都在運(yùn)作周轉(zhuǎn)之中。只是白天氣溫高時(shí)蒸散較多,而夜間氣溫低則凝結(jié)現(xiàn)象明顯。

  對(duì)于水循環(huán)體系,人們多注意蒸發(fā)與降水的外在大循環(huán),而忽略了蒸散與凝結(jié)—吸附為主的本地小循環(huán)和局地微循環(huán)。同樣,對(duì)于空氣流動(dòng),只見(jiàn)大氣環(huán)流的大循環(huán),不見(jiàn)蒸散與凝結(jié)之脹縮造成的本地和局地小微循環(huán)。

  從本來(lái)和根源上看,正是無(wú)數(shù)漲縮不息的微循環(huán)組成了小循環(huán),諸多往復(fù)之小循環(huán)再形成大循環(huán)。任何一局地區(qū)域中,沒(méi)有降水時(shí)水循環(huán)也始終在進(jìn)行之中,在靜風(fēng)條件下空氣依然永動(dòng)不止。水的本地自循環(huán)構(gòu)成了經(jīng)常性的持續(xù)不斷的空氣流通,如同天地之呼吸。

  區(qū)域大循環(huán)與本地小微循環(huán)互為因果,為一體共生與相輔相成。本地循環(huán)主要為垂直往復(fù),異地循環(huán)主要為水平流動(dòng)。對(duì)于當(dāng)?shù)貋?lái)說(shuō),本地循環(huán)為自循環(huán),區(qū)域循環(huán)為外循環(huán)。自循環(huán)系統(tǒng)的特性是自生循環(huán)、自動(dòng)循環(huán)、自主循環(huán)、自我循環(huán),是之謂自然而然。自然系統(tǒng)本來(lái)就是自然生成的,沒(méi)有自循環(huán)能力就不能存在。本地循環(huán)是經(jīng)常性的和持續(xù)進(jìn)行的,強(qiáng)度和速度明顯的區(qū)域循環(huán)相對(duì)來(lái)說(shuō)則是斷續(xù)的和暫時(shí)的。故本地循環(huán)為主,異地循環(huán)為輔。本地自循環(huán)越正常越充分,異地大循環(huán)相應(yīng)才越活躍。若各地的自循環(huán)都正常,諸大小循環(huán)與內(nèi)外循環(huán)就能夠正常而經(jīng)常化,則水循環(huán)整體系統(tǒng)便會(huì)以常態(tài)為主而周行不殆,相對(duì)起伏變化通常也不會(huì)很大,是為風(fēng)調(diào)雨順、風(fēng)和日麗。

  若系統(tǒng)遭到干擾破壞,本地自循環(huán)能力處于弱化趨勢(shì),就會(huì)逐漸演化為外循環(huán)為主。在此被動(dòng)態(tài),只有外力足夠之強(qiáng),才能形成交換與循環(huán),亦勢(shì)必成為暴冷暴熱和暴旱暴澇之輪番登場(chǎng)。任何系統(tǒng)和任何生命,自然都是內(nèi)因和內(nèi)力為主。一個(gè)人如果長(zhǎng)期靠呼吸機(jī)存活,就已經(jīng)談不上生命質(zhì)量。

  近來(lái)人們把北京等地的空氣質(zhì)量現(xiàn)象概括為:“好天靠風(fēng)吹,藍(lán)天不過(guò)三。”已經(jīng)非常典型地顯示本地自循環(huán)能力幾近衰竭,正在呈現(xiàn)為震蕩性喪失,必須依靠外來(lái)強(qiáng)大氣流才能將霧霾暫時(shí)驅(qū)散。而風(fēng)雨過(guò)后兩三天,霧霾便卷土重起,彌漫日甚一日。

  霧霾演為常態(tài),晴天反倒成為非常態(tài)。藍(lán)天白云居然變成稀罕之物。如同遭逢病患,方知健康之可貴,才意識(shí)到平安是福。想想我們之所以落到這步田地,皆因往昔在平常之中而未曾珍惜平常;即使災(zāi)禍臨頭,還是渾然不知平常之所以為平常。因?yàn)椴恢榔匠#詫⑵匠W兂蔀?zāi)禍;還因?yàn)椴恢榔匠#圆幻靼诪?zāi)禍何以成災(zāi)禍,亦難以自覺(jué)消災(zāi)避禍。

  非常態(tài)提醒我們的危機(jī)意識(shí),故為我們重新認(rèn)識(shí)常態(tài)的契機(jī)。如今動(dòng)不動(dòng)就霧霾成災(zāi),恰恰證明了原本正常狀態(tài)的自循環(huán)有多重要,同時(shí)也證明了本地自循環(huán)系統(tǒng)的凈化能力有多強(qiáng)大。

  以北京以及華北地區(qū)為例,在正常氣候條件下,藍(lán)天基本上不用靠大風(fēng)。往年四級(jí)以上風(fēng)力日數(shù)并不很多,通常更多的情況是微風(fēng),以及晝夜海陸風(fēng)的交替,但是并沒(méi)有出現(xiàn)經(jīng)常性的霧霾籠罩。我們看僅僅一兩年前,本地自循環(huán)系統(tǒng)功能雖然已經(jīng)日趨退化但尚未跌破臨界點(diǎn)之時(shí),即使像北京這樣的大都市,即使污染物排放量已經(jīng)相當(dāng)之大,但還是能夠基本上進(jìn)行自我循環(huán),好歹實(shí)現(xiàn)大部分自行凈化。說(shuō)明對(duì)于污染物的降解,本地自循環(huán)系統(tǒng)起著最主要的作用。

  由此可見(jiàn),一般情況下大氣中污染物之降解與擴(kuò)散,同樣是降解為主,擴(kuò)散為輔,亦即本地自我降解凈化為主,異地轉(zhuǎn)移擴(kuò)散為輔。

  自循環(huán)系統(tǒng)永遠(yuǎn)都是無(wú)可替代的。外力的作用以及種種外面的辦法,只能是輔助和權(quán)宜之計(jì)。認(rèn)識(shí)自循環(huán)、重啟自循環(huán)、理順自循環(huán)、助力自循環(huán)、恢復(fù)自循環(huán),方為治本之道。

  善待自循環(huán),就是善待人類自己。

  歸納本節(jié)內(nèi)容,我們通過(guò)自循環(huán)這個(gè)新概念,可以得出關(guān)于水循環(huán)系統(tǒng)的三點(diǎn)新認(rèn)識(shí):

  1.水的脹縮升降構(gòu)成了本地的自循環(huán),本地循環(huán)主導(dǎo)了經(jīng)常性的持續(xù)不斷的空氣流通,若天地之呼吸。

  2.區(qū)域大循環(huán)與本地小微循環(huán)互為因果,而以本地循環(huán)為主,異地循環(huán)為輔。

  3.對(duì)于大氣中的污染物,同樣是本地自我降解凈化為主,異地轉(zhuǎn)移擴(kuò)散為輔。

  三點(diǎn)集中到一點(diǎn):認(rèn)識(shí)自循環(huán)、重啟自循環(huán)、理順自循環(huán)、助力自循環(huán)、恢復(fù)自循環(huán),方為治本之道。

  三、地下水與循環(huán)系統(tǒng)

  霧霾成因復(fù)雜,置身其中,如墜五里云霧。只有穿透重重霧霾,才能看清根源,還原本來(lái)面目。

  霧霾的發(fā)生和發(fā)展,一般呈現(xiàn)以大城市為中心的蔓延模式,這是因?yàn)楝F(xiàn)代大城市的自循環(huán)系數(shù)最低。在城市環(huán)境中,從無(wú)處不在的硬化表面,到建筑風(fēng)阻和熱島效應(yīng),從稀疏的植被和只有裝飾作用的人工草坪,到各種污染物的集中和持續(xù)排放,從大量消耗水資源和超采地下水,到把大量污水排送至外界等等,幾乎方方面面都是對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的阻隔、干擾和破壞。城市的硬化表面不能降解污染物,微粒暫時(shí)沉降于斯,遇有氣流擾動(dòng)便又離逸,形成反復(fù)污染的循環(huán)。而本為補(bǔ)充當(dāng)?shù)厮Y源的降水,雨量稍大即致災(zāi),相當(dāng)部分雨水都從排污渠道外泄,足見(jiàn)其自循環(huán)機(jī)制和系統(tǒng)功能之差。

  大城市作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中心,同時(shí)也成為霧霾污染的重災(zāi)區(qū)。從循環(huán)體系來(lái)看,城市規(guī)模和現(xiàn)代化程度與自循環(huán)系數(shù)成反比。

  水循環(huán)系統(tǒng)是貫通天空、地表和地下的一個(gè)有機(jī)整體。水性主降而氣性主升,故地表決定空中,地下決定地表。

  地下水與地面植被為循環(huán)系統(tǒng)基礎(chǔ)之隱與顯。地面植被是正常而富有活力的水循環(huán)的可見(jiàn)基礎(chǔ),地下水則是地面植被和水循環(huán)的深層根基。

  伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng),水資源用量越來(lái)越大,缺口與時(shí)俱增,地表水不夠,便轉(zhuǎn)向地下水。全國(guó)600多座城市中,開(kāi)采地下水的有400多個(gè)。地下水灌溉面積7億多畝,占全國(guó)耕地的40%。1988年全國(guó)270多萬(wàn)眼機(jī)井的年開(kāi)采能力超過(guò)800億立方米,實(shí)際抽水量530多億立方米。近30年來(lái),全國(guó)地下水開(kāi)采量以每年25億立方米的速度遞增。地下水超采面積60多萬(wàn)平方公里,形成地下水降落漏斗區(qū)100多個(gè),面積15萬(wàn)平方公里。華北平原等地區(qū),因淺層地下水枯竭和污染,轉(zhuǎn)抽深層地下水。

  長(zhǎng)期大量開(kāi)采地下水帶來(lái)的問(wèn)題,不僅是人們已經(jīng)注意到的引起地面沉降、海水倒灌和地下水污染等等,其更為嚴(yán)重的后果是導(dǎo)致水循環(huán)系統(tǒng)的整體失衡與失能。

  說(shuō)到地下水位到底降低多少才會(huì)造成問(wèn)題引發(fā)災(zāi)害,應(yīng)該說(shuō)并不存在一個(gè)統(tǒng)一的固定標(biāo)準(zhǔn),因此具體數(shù)據(jù)只有相對(duì)的參考價(jià)值。各種人為干擾引起的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)失衡,是一個(gè)逐漸演變的過(guò)程。自然系統(tǒng)同時(shí)具有穩(wěn)定和修復(fù)、敏感和脆弱之兩重性。待總體上發(fā)生明顯變化時(shí),問(wèn)題往往已經(jīng)積重難返。而有時(shí)候較小的因素也能導(dǎo)致大的擾動(dòng),如著名的“蝴蝶效應(yīng)”。而且各地情況不同,各地的生態(tài)系統(tǒng)都是長(zhǎng)期演化與適應(yīng)的結(jié)果。在北方地區(qū),十天半月不下雨不算干旱,而在降水最多的西藏墨脫,連晴五天即為大旱,十天無(wú)雨作物就會(huì)枯死。在系統(tǒng)轉(zhuǎn)向失衡的過(guò)程中,總體之漸變往往具體表現(xiàn)為劇烈震蕩。就像全球變暖,地球的年平均溫度比正常值高了零點(diǎn)幾攝氏度,按說(shuō)不過(guò)是熱了一點(diǎn)點(diǎn)而已。但就是這一點(diǎn)點(diǎn)升溫,便使地球罹患“發(fā)燒”。發(fā)燒就會(huì)忽冷忽熱,就要抽瘋痙攣。世界各地頻繁出現(xiàn)各種極端氣候現(xiàn)象,就因?yàn)槠骄鶞囟葍H僅高了那么零點(diǎn)幾度。

  地下水位的下降,必然直接影響本地自循環(huán)的功能和質(zhì)量,也必然在各個(gè)方面逐漸有所表現(xiàn)。

  20世紀(jì)70年代起,推廣水澆地、大量施化肥、打機(jī)井灌溉逐漸成為北方農(nóng)業(yè)的普遍模式。與大范圍地下水位下降基本同步,北方尤其華北地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)干旱少雨的長(zhǎng)期趨勢(shì)。隔斷了地表與地下的水循環(huán),必然削弱地面與空中的水循環(huán)。

  干旱少雨,于是更多抽取地下水,同時(shí)盡量攔蓄地表水,這又在進(jìn)一步強(qiáng)化干旱趨勢(shì)。這就是:越抽水越旱,水越蓄越少。這一說(shuō)法看似有違常識(shí),但卻是自然規(guī)律。因?yàn)榻o定時(shí)空中水循環(huán)總量不變,而大量工程攔蓄水遲滯了水循環(huán)速率,所以實(shí)際可利用水量大大減少。就像同樣數(shù)額的資金,一年周轉(zhuǎn)一次與周轉(zhuǎn)多次,效益不可同日而語(yǔ)。深究“越抽水越旱,水越蓄越少”其中的道理,就可以明白為什么我們?cè)绞桥鉀Q水資源短缺,水資源危機(jī)反而越是加重的深層因果。此無(wú)他,皆因我們違背了水循環(huán)規(guī)律及自然規(guī)律。

  干旱趨勢(shì),降水減少,間或來(lái)場(chǎng)幾十年不遇、百年不遇的暴雨之類,是地下水下降第一個(gè)階段和方面的主要現(xiàn)象。

  某種條件發(fā)生變化,系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)調(diào)整與適應(yīng),以形成新的平衡。風(fēng)調(diào)雨順與風(fēng)和日麗,是常態(tài)之平衡,而暴冷暴熱與暴旱暴澇,則是非常態(tài)的平衡方式。伏之越低便起之越高,虧之越甚便沖之越盛,能量守恒定律使然。自覺(jué)意義上的人類主動(dòng)性,即在常態(tài)與非常態(tài)之間作明智選擇。

  地下水下降還會(huì)影響地面植被。此影響一是植被覆蓋率,再者是植被質(zhì)量。地下水深埋,地表植被也許暫時(shí)外觀上的變化不甚明顯,但其生長(zhǎng)狀態(tài)、吸收攔蓄和蒸騰的循環(huán)功能以及降解污染物的能力等,都要大打折扣。

  降水減少和植被劣化,會(huì)影響更大范圍的水氣循環(huán),聯(lián)動(dòng)更廣泛區(qū)域的荒漠化與風(fēng)沙問(wèn)題。20世紀(jì)90年代起,我國(guó)北方沙塵暴頻度明顯增加。大范圍植被破壞與降水減少是其直接原因,而地下水的問(wèn)題牽動(dòng)此二者并相互作用,使整體生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步下滑。

  荒漠化問(wèn)題是地下水下降第二個(gè)階段和方面的主要現(xiàn)象。

  因系統(tǒng)變化而出現(xiàn)的各種現(xiàn)象,有的是開(kāi)始溫和,逐漸增加強(qiáng)度。而有的開(kāi)始即表現(xiàn)強(qiáng)烈,而后相互適應(yīng),從現(xiàn)象上趨于相對(duì)平靜。但由于根因未變,其病情實(shí)則在向深層轉(zhuǎn)移,且必然會(huì)以另外更為嚴(yán)重的現(xiàn)象而再度表現(xiàn)。北方沙塵暴活動(dòng)到近年似乎有所減弱,但我國(guó)生態(tài)環(huán)境之局部有所改善、總體仍在惡化的大趨勢(shì)并未根本改觀。

  局地霿與霧現(xiàn)象增加,是地下水下降第三個(gè)階段和方面的主要現(xiàn)象。

  進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)中東部地區(qū)霧霾日數(shù)明顯增多。據(jù)2013年“氣候變化綠皮書(shū)”,中東部地區(qū)連續(xù)3天以上霾過(guò)程站次數(shù)在20世紀(jì)總體變化不大,進(jìn)入21世紀(jì)連續(xù)霾過(guò)程站次數(shù)增加顯著。持續(xù)3天以上的霾過(guò)程站次,2001年至2012年的監(jiān)測(cè)平均值,均為1961年至2000年監(jiān)測(cè)平均值的兩倍以上,其中,持續(xù)6天霾的過(guò)程,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是對(duì)比數(shù)據(jù)的3.1倍。上列數(shù)據(jù)未區(qū)分霧霾與霿霾。根據(jù)我們觀察,事實(shí)上一般先是霿霾多發(fā),再演變?yōu)殪F霾多發(fā)。霿霾為“天氣下,地不應(yīng)”,說(shuō)明地氣出了問(wèn)題,主要是地下水深埋而不應(yīng)。北方地區(qū)夏秋季節(jié)時(shí)常出現(xiàn)霿霾,說(shuō)明已經(jīng)很反常。再到霧霾頻繁發(fā)生,就更嚴(yán)重。霧本為“地氣發(fā),天不應(yīng)”,正常之霧歷時(shí)較短,個(gè)把小時(shí)即消散,但霧霾卻可持續(xù)數(shù)天。霧霾原因還在地下水,地下水成為斷層,故此地氣非彼地氣,已經(jīng)不是正常水氣,而是以污染物為主的污濁之氣,此霧亦非彼霧。正常地氣(水氣)具有升力,太陽(yáng)一出便扶搖而上清陽(yáng)浮天。而大量微粒形成的霾為污物濁氣,本身以沉降為主,所以會(huì)長(zhǎng)時(shí)間籠罩不散。

  以大城市為同心圓,較大區(qū)域的本地自循環(huán)能力都在梯次同步衰減。地下水問(wèn)題和生態(tài)破壞與環(huán)境污染相互作用綜合累加,最后越過(guò)循環(huán)系統(tǒng)自我修復(fù)的臨界點(diǎn),致使本地自循環(huán)功能趨近喪失。從局地污染向區(qū)域污染演變,大范圍霿霾與霧霾持續(xù)且頻發(fā),是地下水下降第四個(gè)階段和方面的主要現(xiàn)象。

  臨界點(diǎn)也是一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。在系統(tǒng)下行的狀態(tài)中,范圍越大,臨界點(diǎn)系數(shù)越低。循環(huán)系統(tǒng)失衡的區(qū)域小,周圍地區(qū)可輔助補(bǔ)救,適當(dāng)恢復(fù)自循環(huán),或在輔助中一起循環(huán)。區(qū)域越大,所需外力越大,補(bǔ)助與恢復(fù)也越難,自身越容易進(jìn)入惡性循環(huán)。城市越大,維持基本循環(huán)所需要的輔助面積相應(yīng)也越大。這同時(shí)意味著,城市越大,輻射削弱周邊地區(qū)自循環(huán)功能的范圍也就越大。

  盡管大城市遠(yuǎn)郊、小城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村地區(qū)的污染物排放相對(duì)小得多,植被覆蓋率也沒(méi)有在短時(shí)期內(nèi)發(fā)生顯著改變,但地下水下降乃至斷層,導(dǎo)致相應(yīng)地區(qū)的自循環(huán)已從根本上被削弱。自循環(huán)功能越弱,越容易被外力所左右。每當(dāng)區(qū)域大氣環(huán)流減弱,大城市的霧霾便迅速聚集,然后迅速蔓延。周圍大片地區(qū)因地下水下降,其循環(huán)系統(tǒng)本已風(fēng)雨飄搖,大城市一發(fā)飆,即輕易被席卷覆蓋,迅速將更大區(qū)域拖入失衡與失能狀態(tài)。而霧霾所具的封閉效應(yīng),又進(jìn)一步窒息原本微弱的呼吸循環(huán),這本身又成為“氣象條件不利”的因與果。在霧霾中循環(huán)系統(tǒng)更加弱化,污染物更難以降解和稀釋,復(fù)又形成共生疊加的惡性循環(huán)。

  這也是霧霾在今年以來(lái)突然大范圍蔓延的重要因果演化模式。

  地下水的迅速下降,對(duì)于水循環(huán)系統(tǒng)無(wú)異于釜底抽薪。

  地下水作為水循環(huán)系統(tǒng)的深層根基,其較小改變都會(huì)對(duì)整體造成很大影響,更不要說(shuō)形成大范圍漏斗。猶如深呼吸與哮喘、正常呼吸與捯氣兒,實(shí)在天差地遠(yuǎn)。隨著地下水位的持續(xù)迅速下降,滋養(yǎng)萬(wàn)物的大地逐漸失去了深呼吸,呼吸越來(lái)越表淺、衰竭,甚至依靠外力才得以暫時(shí)喘息。大范圍霧霾持續(xù)彌漫時(shí),實(shí)際上已經(jīng)屬于窒息態(tài)。

  長(zhǎng)期透支地下水,是現(xiàn)代社會(huì)的飲鴆止渴。

  巖層中的深層地下水流動(dòng)非常緩慢,循環(huán)周期動(dòng)輒數(shù)千年乃至若干萬(wàn)年,對(duì)于人類短暫的生命尺度,是與石油同樣的不可再生資源。如果沒(méi)有了石油人類好賴還可以生存,倘若幾十米至數(shù)百米區(qū)位的深層地下水枯竭,人類和陸地生命系統(tǒng)都將大難臨頭。

  歸納本節(jié)內(nèi)容,我們可以重新定位地下水的重要性:

  地下水是地面植被和水循環(huán)系統(tǒng)的深層基礎(chǔ)。靠透支地下水發(fā)展經(jīng)濟(jì),不啻為飲鴆止渴。

  長(zhǎng)期超量開(kāi)采地下水后果嚴(yán)重、危害巨大,其對(duì)水循環(huán)系統(tǒng)的影響分別表現(xiàn)為:干旱少雨趨勢(shì)——荒漠化蔓延——局地霿與霧現(xiàn)象增加——大范圍霧霾持續(xù)且頻發(fā)。

  四、自循環(huán)是核心,恢復(fù)是關(guān)鍵詞

  治理霧霾必須嚴(yán)格控制并減少污染物排放,這已是社會(huì)共識(shí),為題中應(yīng)有之義。

  單就霧霾治霧霾非治本之策,見(jiàn)效亦緩慢。如1952年的倫敦?zé)熿F災(zāi)難帶來(lái)嚴(yán)重后果,英國(guó)推出嚴(yán)厲措施控制污染,經(jīng)過(guò)10年努力方逐步好轉(zhuǎn)。美國(guó)加州則花費(fèi)了35年時(shí)間才將其惡名遠(yuǎn)揚(yáng)的煙霧濃度降低了一半。而我國(guó)今年以來(lái)的霧霾災(zāi)害范圍廣且頻度高,嚴(yán)重程度似已超過(guò)當(dāng)年歐美日諸國(guó),他山之石可借鑒,但僅僅沿用既往思路,前景不容樂(lè)觀。

  根治霧霾需要觀念創(chuàng)新,遵從自然規(guī)律,以期恢復(fù)相對(duì)正常的自循環(huán)體系和生態(tài)系統(tǒng)。自循環(huán)是核心,恢復(fù)是關(guān)鍵詞。明確了這一基本理念,治理霧霾乃至生態(tài)文明建設(shè)的方向與方法、道路與標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)律與模式等等,皆在此中。

  主要就在恢復(fù)自循環(huán)系統(tǒng)。自循環(huán)系統(tǒng)本來(lái)沒(méi)有問(wèn)題,因人為擾動(dòng)而成問(wèn)題,包括我們現(xiàn)在承受的霧霾災(zāi)難。要真正擺脫霧霾困擾,我們還需要在地下水恢復(fù)、生態(tài)恢復(fù)、降水恢復(fù)和城市環(huán)境中循環(huán)系統(tǒng)的恢復(fù)等方面下功夫,助力自循環(huán),最終整體恢復(fù)循環(huán)系統(tǒng)。

  1.地下水恢復(fù)。禁采地下水并回灌,地下水位可緩慢回升。

  長(zhǎng)江三角洲蘇州-無(wú)錫-常州地區(qū),上世紀(jì)80年代起大量開(kāi)采地下水,導(dǎo)致地下水水位急劇下降,至90年代中期,形成約5500平方公里的降落漏斗,出現(xiàn)地面沉降等嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害。2000年省人大頒布地方立法,限期禁采地下水,2004年起,城鄉(xiāng)水井全部封掉,并向地下回灌自來(lái)水。到2005年,長(zhǎng)三角地區(qū)第Ⅱ承壓含水層降落漏斗面積比上年縮小700平方公里。經(jīng)過(guò)十余年持續(xù)努力,蘇錫常地下水使用實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。2012年地質(zhì)調(diào)查顯示,該區(qū)地下水水位已全面回升。在各地霧霾警報(bào)頻傳的2013,“長(zhǎng)三角大漏斗”獲有效治理,實(shí)在是個(gè)令人欣慰的好消息。

  2.生態(tài)恢復(fù)。中科院植物所蔣高明教授提出,利用自然力恢復(fù)生態(tài),適當(dāng)輔以人工措施,是最直接、最經(jīng)濟(jì)、最有效的做法。他們從2000年起,在內(nèi)蒙古渾善達(dá)克沙地進(jìn)行退化沙地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)將4萬(wàn)畝嚴(yán)重退化的草場(chǎng)封育起來(lái),封育第一年恢復(fù)好的草高1米多,最高畝產(chǎn)鮮草5300斤,為外面沒(méi)有封育草場(chǎng)的百倍。封育兩年,生物多樣性和草情就恢復(fù)到二十世紀(jì)五六十年代的水平。①自然恢復(fù)生態(tài)的模式如果能夠得到大范圍推廣,對(duì)我國(guó)生態(tài)植被狀態(tài)的較迅速改善,將會(huì)起到重大作用。即使城市綠地和空地,若任其自然長(zhǎng)草,生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益也都遠(yuǎn)勝于人工草坪。

  3.降水恢復(fù)。水資源短缺已成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要制約因素,為我國(guó)北方環(huán)境資源諸問(wèn)題中的首要難題。降水恢復(fù)是指以人工降雨的系統(tǒng)啟動(dòng)作為恢復(fù)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)的切入點(diǎn),對(duì)從西部進(jìn)入我國(guó)的云帶,通過(guò)人工激活和接力引導(dǎo),使其沿有效降水高度運(yùn)行,在充分循環(huán)狀態(tài)中一直輸送至東部海空的完整過(guò)程。經(jīng)過(guò)若干次操作,逐漸建立起穩(wěn)定的連續(xù)蒸發(fā)帶,形成降水循環(huán)機(jī)制,則我國(guó)北方和西北地區(qū)年降水量有可能成倍增加,部分恢復(fù)該區(qū)歷史上大部分時(shí)期曾有的水汽利用率和天然植被蓋度。②

  4.城市環(huán)境中循環(huán)系統(tǒng)的恢復(fù)。從自循環(huán)系統(tǒng)來(lái)看,城市的循環(huán)狀態(tài)最成問(wèn)題,而本地和局地的自循環(huán),對(duì)于空氣流通和污染降解,又起著主要作用。城市環(huán)境中從各個(gè)方面盡量減少對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的阻隔,盡量易隔為通,這應(yīng)該成為城市設(shè)計(jì)和建設(shè)的新課題,首先要成為新的理念。

  比如為解決城市建筑風(fēng)阻問(wèn)題,許多大城市都在想辦法,像上海浦東新區(qū)規(guī)劃建設(shè)了一條寬達(dá)250米的大道作為“通風(fēng)走廊”,改善市區(qū)風(fēng)情。講風(fēng)阻還是著眼在大循環(huán),而未見(jiàn)本地小微循環(huán)。要說(shuō)森林也形成風(fēng)阻,林內(nèi)多為靜風(fēng)狀態(tài),空氣質(zhì)量卻優(yōu)于外界。所以問(wèn)題主要還在自循環(huán)系統(tǒng)本身。寸土寸金的城區(qū)還是應(yīng)該提高土地利用率,廣建寬闊馬路和大片綠地,城市規(guī)模會(huì)更大,占地更多。如果在高層建筑立體綠化等方面多想些辦法,于城市環(huán)境中也會(huì)為循環(huán)系數(shù)加分。

  現(xiàn)代都市必須在自循環(huán)通達(dá)的整體和細(xì)節(jié)上多做文章,關(guān)注和促進(jìn)局地小微循環(huán),爭(zhēng)取每個(gè)方面都是通多而阻少。

  城市的自循環(huán)系數(shù),可以說(shuō)比控制污染排放更根本也更重要。當(dāng)然,污染控制本身就是循環(huán)系數(shù)的子項(xiàng)。

  自循環(huán)系數(shù)和功能應(yīng)當(dāng)成為生態(tài)城市建設(shè)和生態(tài)文明建設(shè)的重要標(biāo)準(zhǔn)。

  霧霾災(zāi)害既是危機(jī),也是機(jī)遇。危機(jī)即為示警,警示我們必須改弦更張。

  根本還在改變觀念,轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)模式與生活方式。

  建國(guó)60多年中,中國(guó)的總?cè)丝?ldquo;僅僅”增長(zhǎng)了兩倍多,而能源資源消耗卻增長(zhǎng)了上百倍至幾千倍。在2012年,全國(guó)一天用的電超過(guò)1949年全年發(fā)電量的3倍——增長(zhǎng)了1100多倍;一天消耗的原油和鋼材相當(dāng)于1949年全年產(chǎn)量的11倍——雙雙增長(zhǎng)超過(guò)4000倍。這樣的發(fā)展和增長(zhǎng),這樣的規(guī)模和代價(jià),無(wú)論用什么標(biāo)準(zhǔn)衡量,都是不可持續(xù)的。

  地球上本來(lái)不具有價(jià)值的陽(yáng)光、空氣和水,在人類謀求價(jià)值的發(fā)展過(guò)程中,竟然變成千金難求的無(wú)價(jià)之寶。這就是在警示我們必須反思發(fā)展模式,尤其要反思我們的價(jià)值觀本身。

  中國(guó)的人口環(huán)境資源國(guó)情,決定了我們不能再走單純追求物質(zhì)發(fā)展的消費(fèi)社會(huì)之路。

  中國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的傳統(tǒng)精神資源,決定著我們最有可能創(chuàng)造以文化立國(guó)為核心的民族復(fù)興之路。

  2013年的霧霾災(zāi)難,理當(dāng)成為一個(gè)重要轉(zhuǎn)機(jī),促使我們必需探索并走通社會(huì)主義生態(tài)文明建設(shè)的新道路。

  我們重新認(rèn)識(shí)水循環(huán),更需穎悟水之性,師法水之道。水是生命之源,亦象生命之本。水為仁者之師、智者之鏡,故上善若水。水自循環(huán),循環(huán)自見(jiàn)水性。川流不息周行抱一之水,終始垂范自然之道:柔潤(rùn)而自強(qiáng)不息,處下而厚德載物,無(wú)形而無(wú)不形、無(wú)不在,自化而無(wú)不化、無(wú)不容;水,善利萬(wàn)物而不爭(zhēng)。夫唯不爭(zhēng),故無(wú)尤;夫唯不爭(zhēng),故天下莫能與之爭(zhēng)。

  ——水,圣人之行、大國(guó)之道也。

  2013-11-15,初稿

  ————————

  ① 蔣高明:《生態(tài)恢復(fù):相信大自然的力量》,《環(huán)境綠皮書(shū)(2005)》。

  ② 王卜平、金輝:《恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)整體良性循環(huán)的切入點(diǎn):人工降雨》,《自然之友通訊》2004年第4期及自然之友網(wǎng)站,選載于2004年5月25日《中國(guó)環(huán)境報(bào)》。

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