乍得硅藻土用作亚马逊

 

　　河森林肥料全世界近一半的尘土源于非洲撒哈拉沙漠。不仅如此，在大沙漠周边还发现有很多个沙尘源。位于乍得境内的面积达2万平方千米的博德莱洼地就是一例。这里早先是乍得海，如今的洼地只占原乍得海的很小一部分。以色列魏茨曼科学研究院的环境科学

 

　　I·科伦(Ilan Koren)说:“虽然博德莱洼地面积仅为撒哈拉的0.2%，但是遍布世界的沙尘中有一半来自这个洼地;这里的沙尘甚至可以漂浮到5000千米之外，用作亚马逊河雨林的肥料。”根据对卫星图像资料的分析，科伦估计:“每年有大约5000万吨尘土漂浮到亚马逊河。”这些尘土足以让那里的雨林保持茂盛。

 

　　早在1990年代科学家就已经发现，在暴雨期间，亚马逊河森林中的孔穴常常被生物必需的矿物填满，其中至少有一部分是来至非洲的富矿尘土。根据对博德莱洼地地形的研究，科伦解释说:“博德莱洼地两侧是绵延的大山，其东北部有一个狭窄的山口，强劲的信风可能是经这个山口穿过的。”风力对沙尘暴起着重要作用，风速每增强1倍，卷起的细小沙尘的量则增多8倍。

 

　　博德莱沙尘的主要成分是硅藻土，由原乍得海中的沉积物———坏死的硅藻门物质演化而成。如今，来自非洲的巨量细微矿物藻类不仅成为亚马逊河森林中植物的肥料，其肥力还促进了整个非洲大陆的植物生长。德国莱比锡对流层研究所的J·海因兹伯格(Jost Heintzenberg)说:“现已证明，撒哈拉沙尘的肥力向南一直波及到西南非洲的奥卡万戈河流域。”

 

　　海因兹伯格所在的研究所正在进行撒哈拉矿物尘土实验，目的是研究撒哈拉沙尘土的漂浮路线及作用。因为近10亿吨尘土的细微颗粒能够漂浮到1万千米以远的地区，势必对北半球的生物和气候产生影响;而沙尘的漂浮路线是随不同季节、不同风向在改变:在夏季，大部分沙尘西向漂浮，越过大西洋向中、北美洲漂移，促进了海洋生物的生长。

 

 

撒哈拉沙漠促进墨西哥湾藻类生长

 

　　沙尘土的肥效同时也给海洋生物带来了破坏作用———在美国海岸，会周期性地出现巨型藻类花，伴随而来的是大量地降水以及大量含铁尘云从非洲漂浮而来，继而毒死周围的鱼类。在海洋中，可被生物利用的铁是极为稀少的。铁的缺乏限制了藻类和细菌的生长，而藻类和细菌则可用作海洋生物的食物培养基。由于过量的含铁尘土落入海洋，其结果助长了藻类花的疯长，如墨西哥湾红潮的起因是:周期性出现的大量毒藻聚集现象，引发了鱼

 

　　类和贝壳的大批死亡。在冬季，撒哈拉尘土向撒哈拉以南地区和植物茂密的南美洲漂浮，受风力影响，偶尔还会向地中海上空漂浮;在春季，则会向欧洲漂浮。海因兹伯格说:“大约有10%的撒哈拉尘土漂浮到欧洲。据调查，德国来比锡每年有8～10次遭遇到撒哈拉尘土。”

 

　　科学家感兴趣的是目前远未了解的尘雾效应和气候之间的联系。因为在水蒸汽形成水滴和冰晶的过程中，尘雾的细微颗粒起着一种如同生命胚胎的关键作用。举例来说明，在8000米以上的高空，如果没有细微颗粒的存在，水滴甚至在零下40℃还保持液态，几乎不能变成冰胚，继而也不能形成冰晶。而没有冰晶的存在，就没有雨的产生。

 

　　而在多云天气进行的一种复杂物理化学反应的结果是显著的，使得沙尘土真正具有了促使生物生长的特性:风暴不断地卷起沙粒，且将沙粒碾成细微的颗粒。每次分裂的过程都增加了这些颗粒的表面积，其细微粉状颗粒极易与氧或酸等化学物质碰撞和微生物接触，包括岩石粉状颗粒或火山灰也被看成是促进生物生长的物质(火山灰常被看作是特别具有促进生物生长的物质)。根据对云系的分析得知:几乎整个化学元素(主要存在于地球表面的物质)都在空中飘浮。此外，人类自身也生成了大量的浮尘(烟雾)。德国Samum研究联合体的S·魏因布鲁赫(StephanWeinbruch)说:“我们最近在摩洛哥的沙尘中发现了早期人类活动的痕迹。”环境矿物学家经过对沙尘的化学分析和电子显微镜观察，发现了一种典型的早期人类烧火活动后留下的炭黑杂质。

 

 

只要颗粒足够细，重金属也能飞上天

 

　　相对于一件物体而言，在表面积超过其自身重量的一定条件下，该物体才有可能悬浮在空中，包括昆虫、花粉、细菌以及病毒等。甚至岩石粉尘或者重金属粉尘，只要其颗粒尺度不超过10微米就能悬浮在空中。于是，在地球引力的作用下，携带着数十亿吨水和其他物质的云能够在空中远距离漂浮。

 

　　小水滴是典型的尺度为几微米的物质，能够长时间地悬浮在空中。只有当无数的小水滴结成团块时，才会因重量的加大而落到地面。小水滴尚且如此，而只有几纳米大小的尘土颗粒就更能在空中自在地漂浮了。但颗粒一旦与水汽结合形成冰胚，便会引发连锁反应，继而形成冰晶，再变成更冷的细小冰滴，于是霜就形成了。在降霜过程中会再度融化，再度形成冰胚，并逐步形成尺度为毫米级的冰晶，最终从云中落下，成了我们所见到的雨。

 

利比亚西南部的撒哈拉沙漠

 

　　纳米级的冰胚与毫米级的冰晶在体积上相差百万倍，犹如一个小点与一幢大厦的体积之差。根据云的成分和在空中的高度，其是导致气候变化的一个关键因素之一。尘土微粒的大小不仅决定着云存在的时间长短，而且决定着云的性质。云在白天可以起到遮凉的作用，夜间可以当作暖被，因此认知尘土和云之间存在着的相互作用是很重要的。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)最新的一项有关世界气候的报道，是以一种悲观的态度将云为“关键的难以确定的自然物”。

 

　　我们以一个至今未能解决的问题为例，即撒哈拉上空的尘土微粒是如何对飓风产生影响的?很多人曾认为是撒哈拉上空的尘土微粒阻挡了热带风暴。一般情况下，热带风暴发源于非洲海岸，以后在加勒比海、中南美洲得到平息，其中是否是干燥的空气，或是尘土消耗了其能量?至于沙尘土的肥效是如何长期影响温室效应的，这个问题我们至今还不能解答。

 

 

海洋生物泵的CO2吸收量惊人

 

　　大量的藻类和树木在一定程度上抑制了温室效应，包括枯萎的植物沉到海底被化合成CO2，这就是所谓的“生物泵现象”。迄今为止，人类呼出的大约一半的CO2被生物泵吸收。这个极其重要的生物泵作用将来会不会减弱?

 

　　在对一些未来可能富含CO2的海洋区块作了研究之后，德国基尔海洋研究所的U·里贝萨尔(U.Riebesell)不久前在《自然》杂志上公开了一项研究成果。他说:“已经查明，海洋浮游生物可以从环境中吸收39%的CO2。”他自己感到惊讶的是，生物泵反应竟会如此巨大。里贝萨尔认为，现在可以花较少的费用来解决未来的“CO2吸收问题”。为此，美国加利福尼亚Planktos公司已开始实施给海洋浮游生物施肥的计划———铁可以促进生物泵的生长，有助于“中和”有损气候的散发物。