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热机与环境

当1765年5月瓦特对纽可门蒸汽机进行了改进，造出了第一台能够连续工作且具有实效的蒸汽机后，人类摆脱了以人力和畜力为主要动力的时代，进入了工业社会。从那时起，为了满足生产的需要，提高热机效率，瓦特的实用蒸汽机被后人不断加以改进，并被广泛地用于工业和交通部门。时至今日，人们仍在不懈地努力着，希望获得更高的效率。当然人们的希望并未落空，热机效率确实在不断提高。那么我们是不是最终可以获得100%的热机效率呢？热力学第二定律无情地打碎了人们的美好愿望，它告诉我们：不可能获得100%的热机效率，热机必须向外放出热量。那么在大量使用化石燃料的今天，当大量的废气进入大气层后，会对人类的生存环境带来什么影响呢？

1.“无色杀手”——一氧化碳

一氧化碳是化石燃料中产生的一种无色、无味的有毒气体。当空气中一氧化碳的含量超过百万分之十时，就可使人中毒；含量超过百分之一时，两分钟内就能致人死亡。更为严重的是，一氧化碳在大气中一般可存在4～6个月，具有较强的累积性。

目前，污染大气的一氧化碳主要来自汽车尾气。据估计全世界每年排入大气的一氧化碳达2亿吨左右。尤其在汽车多、交通繁忙的大城市，空气中70～80%的一氧化碳来自于机动车辆排放的废气。美国纽约1926年就曾经发生过交通警察与驾驶员一氧化碳中毒的事件。

2.温室气体——二氧化碳

据报道“全球变暖在过去3年中也许已经造成10万人死亡，并可能导致大规模移民、疾病、贫穷甚至战争”。而这正是由于大气中二氧化碳增多产生温室效应所致。大气中正常浓度的二氧化碳的存在是具有与氧气同等重要的地位的。但是二氧化碳由于具有强烈吸收长波辐射本领而又被称为温室气体。当大气中二氧化碳的含量增加，就如同在地球上空形成了一层日益加厚的玻璃墙，它允许太阳发出的短波辐射顺利通过，却将地表面的热辐射吸收后再次向地面辐射，这就造成了地球表面温度不断增加，产生温室效应。

进入工业社会以后，随着科技发展和经济增长，人类大量消耗化石燃料，导致排入大气的二氧化碳量剧增。科学实验测定，19世纪上半叶，大气中二氧化碳的含量仅有270mg/kg，到1978年增加到330mg/kg，1986年达到345mg/kg。目前已经达到了2000万年来最高水平，并且还在以每年%的速度增长着。科学家预言：人类如不采取果断和必要的措施，到2030～2050年大气中的二氧化碳含量将比工业革命时增加1倍，全球平均温度可能升高～℃。

全球变暖首先造成的影响就是使全球的冰川和冻土融化导致海平面上升。据科学家预测，如果温室气体仍继续按目前情况释放，估计到21世纪末海平面可能上升1m以上，50%～80%的沿海沼泽和岛屿可能被淹没。这将直接威胁居住在这些地区的、约占世界人口1/3的居民的生存。其次，气候变暖对生物的生存环境造成了重大影响。根据研究观察，气候变暖不到1℃就会引起动植物分布的重大改变。因此，如果未来全球气候真如科学家们预测的那样，许多物种将由于无法适应、或丧失了生存环境而导致灭绝。同时由于生物链的关系，还会导致连锁反应。科学家推测由于一种鸟类的灭绝，将有90种昆虫、335种植物、12种鱼类及种哺乳类相继绝迹。生物多样性是大自然赋予人类的宝贵财富，是人类赖以生存的物质基础，生物的灭绝将给人类的生存造成极大的威胁。第三，温室效应所造成的气候变化会对人类的健康产生直接和间接的影响。直接的影响是由热悬殊、呼吸作用以及更多的自然灾害所造成。间接的影响是由寄生生物和传病媒介的变异传播所造成的。

3.空中死神——酸雨

化石燃料燃烧后会产生硫氧化物和氮氧化物等酸性气体进入大气层。当大气中含有较多的硫、氮氧化物时，这些物质就会溶解或粘附在雨滴上再降至地面，出现PH值小于的酸雨。

酸雨是一种严重的污染物，是大气污染的一种表现。酸雨可长期停留在空气中，危害十分严重。主要表现在三个方面。

第一，酸雨毁灭森林。酸雨使土壤中某些微量元素减少。造成土壤贫瘠。酸雨破坏植物气孔，使植物丧失均衡的光合作用，林木抗病能力下降，最终导致大片森林枯死。目前，意大利北部已有5%的森林因酸雨而消失，瑞士全国近3亿棵树木中有1/4因酸雨而死亡，中欧已有10万公顷的长绿森林因酸雨污染被破坏，整个欧洲因酸雨造成森林破坏的经济损失高达300亿美元。

第二，酸雨造成湖泊酸化。水质的酸化抑制了微生物的活动，水中有机物的分解致使水中固体废物不断积累，破坏了水中生态系统的循环，使湖泊动物群落受到影响。酸雨使许多生气勃勃的美丽湖泊变成水中无鱼遨游、水面不见水禽飞翔的“死亡之湖”。如今，瑞典9万个湖泊中已有15000个湖泊正在“死亡”。加拿大的安大略省的4000多个湖泊已全部酸化，鱼类几乎全部绝迹。

第三，酸雨对建筑物造成严重侵蚀。降落到建筑物表面的酸雨与碳酸钙发生反应生成硫酸钙。这种过程可以进行到很深的部位，造成建筑物