2014年8月5日 星期二

把碳封存在地下的方法


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紐時周報
2014/08/06 第43期 訂閱/退訂看歷史報份
精選頭條 把碳封存在地下的方法
國際要聞 徵召甲蟲對付有害樹種
美西小城挽救傳統漁業
物質與空間之外的宇宙
精神疾病研究喜獲意外金援
 
精選頭條
 
把碳封存在地下的方法
陳世欽譯
加拿大薩斯克徹溫省伊斯得芬的大草原上已建妥一座燃煤發電廠,取代曾經排放大量煤灰,讓戶外晾曬的衣物蒙上一層塵粒的舊發電廠。

燃煤電廠再現代化,煙囪還是會排放大量二氧化碳。這種看不見的氣體是促成全球暖化的關鍵。新的輸送管與儲存槽今秋將自其中一個鍋爐吸取九成二氧化碳,運出並深埋地底。

這將是發電廠首次做此類重大嘗試,相當於減少25萬輛汽車的排放量。至少在理論上這些二氧化碳永遠不會逸入大氣層。

美國能源資訊局表示,2020年全球煤消耗量預估會是2000年的兩倍,其後數十年還會繼續增加。

愛丁堡大學的哈塞爾丁說:「若要繼續使用這些化石碳氫化合物,這意味你必須清理它們的排放物。捕集碳是最好的方法。」

然而捕集碳耗費大量能源,會使發電廠的發電量減低。二氧化碳能否安全儲存於地底,也還有些基本問題尚待解答,而且技術所費不貲。僅是在薩斯克徹溫興建另一座發電廠就耗資12億美元。

在密西西比州中部的松林,另一項捕集碳的嘗試正在進行。一座新建的大型發電廠所需的煤將由毗鄰的露天礦場供應。作業經理哈靈頓表示,工人正在地面下切割、焊接及測試。業主南方公司希望這座設施可於明年啟用。然而這項計畫比薩斯克徹溫的複雜,目前估計的成本是55億美元。

美國與另一些國家已經贊助一些類似的方案。加拿大政府補助經營薩斯克徹溫發電廠的薩斯克電力公司2.2億美元,美國能源部則補助南方公司2.7億美元。然而由於成本太高,絕大多數電力公司僅止於研究這個構想而已。

必要的技術問世已將近一個世紀,主要用於一些煉油廠與其他工廠,包括伊利諾州、北達科他州、加拿大與挪威的一些大型工廠。

然而從發電廠所排放的各種氣體中取出二氧化碳卻是個挑戰。必要的設備體積龐大。在名為「邊界水壩」的薩斯克徹溫發電廠,一種液態化學劑噴向一縷燃燒氣體之後,就會與二氧化碳分子結合。最後取走二氧化碳的清除器高度將近50公尺。

此外,效率也會折損,因為通常用於發電的蒸汽有一部分也會逸入清除器。一部巨大的馬達壓縮二氧化碳,直到它成為便於運送的液態。整體而言,邊界水壩捕集二氧化碳大約會使發電量減少20%。

把液體注入地底深處也會產生一些問題。將開採石油、天然氣所產生的廢水注入地底經證明與美國的一些輕微地震有關。

二氧化碳可能汙染飲用水或逸出並進入大氣層,導致整個計畫完全失敗。

實際上,二氧化碳已在全球各地掩埋,而且並未產生太多問題。在挪威,1996年起,每年約有100萬公噸的二氧化碳注入北海海底下約900公尺處的沙岩層。

邊界水壩的二氧化碳大多會成為開採並消耗石油的工具。

二氧化碳賣出並經由一條60公里長的管路輸送到一處油田之後,打入舊油井,與裡面的石油混合,提高石油的流動性。這項流程名為強化採油,在石油、天然氣業已行之數十年,大多是使用在地底自然累積的二氧化碳。不過在北美地區,每年平均也會使用超過1300萬公噸工業界產生的二氧化碳。

專家說,這種流程可在許多油田推廣,可能足以儲存數十億公噸的二氧化碳,同時充當有朝一日必要且具有經濟效益時,在其他地區儲存二氧化碳的銜接階段。

捕集二氧化碳的全球性前景仍不明朗。如果美國總統歐巴馬的二氧化碳減排計畫得以落實,中國大陸與其他國家也可能大步跟進。

賓州卡內基美隆大學的魯本說:「這件事會如何發展很難說。技術、成本與政治現實之間必將取得平衡。」

【2014-08-05/聯合報/G9版/UNITEDDAILYNEWS】

國際要聞
 
徵召甲蟲對付有害樹種
陳世欽譯
在以視野遼闊、山脈起伏與河谷高深著稱的美國亞利桑納州李斯渡口(編按;大峽谷的起點),檉柳甲蟲肆虐的痕跡隨處可見。

在科羅拉多河兩岸的部分地區,數百棵又稱紅荊的的檉柳呈灰色已經枯萎。它們的樹枝已經乾枯,彷彿火災或乾旱的受害者。

然而這不是人們鍾愛的樹木被外來害蟲蹂躪的故事。當地的農民、牧場經營者與水資源當局急於剷除這些吸收太多水分的非本土樹種。

他們歡迎過去10年自科羅拉多州與猶他州一路而來的甲蟲,看著體長僅一公分的牠們啃食檉柳的細長葉子,使檉柳受到重創。他們希望甲蟲能夠替亞利桑納州除掉這種樹。

亞利桑納州農業局的席格說:「我們把檉柳視為有害的樹種。」

當局曾經嘗試以推土機、電鋸與如今的甲蟲對付這些檉柳。然而科學家表示,大自然不是零和遊戲,剷除這些扎根很深的樹不會使水量增加,新的檉柳或其他樹木會取而代之,以檉柳為家的鳥類,如瀕危的西南柳樹鶲,必然受害。

還有,啃完檉柳的葉子之後,這些甲蟲可能繼續啃食其他樹木。

近年來的多次嚴重乾旱與人口快速增加導致該州原已不足的水供應更加吃緊,促使有關方面加緊尋找其他對策,包括去鹽化、人工造雨與植被管理,其中包括消除檉柳。

當地人為了防止土壤侵蝕而於100多年前引進原產於亞洲與中東的檉柳。它們根部濃密,蔓延面積大,可在不毛之地存活,充分發揮了作用。

然而隨著河流築壩,河岸為之倒退,導致本地樹木枯死,仰賴它們的昆蟲、鳥類與其他野生動物遷至他處。檉柳取而代之。

主張剷除檉柳的人說,一棵成熟的檉柳每天可消耗逾750公升的水。

不過並無具體證據足證,剷除檉柳會使可用的水增加,而如果被更會喝水的樹木取代,可用的水將更少。

甲蟲似可有效啃掉檉柳葉,卻有自己的作息時間表。因此檉柳經常還是須以人力移除。這麼做很花錢,效果也不理想。

為了省錢與避免必須不斷移除,美國農業部開始研究如何引進檉柳的天敵甲蟲。大約10年前,在科羅拉多州釋放了第一批甲蟲。雖然當局預期牠們移動速度會很緩慢,牠們卻提早抵達了亞利桑納州北部地區。

檉柳聯盟專門復育河畔,成員史黛絲.畢奧格表示,這些甲蟲可能兩年後就會抵達亞利桑納州南部。她說:「不是一夜之間就來到,卻比預期快許多。」

在鄰近大峽谷國家公園的科羅拉多河李斯渡口河段,甲蟲的工作成果明顯可見。不過大峽谷荒野協會的生態專家塞米恩表示,由於檉柳的根部實在太密,可能幾季之後才會枯死。該協會曾以2.4萬美元的經費移除檉柳。

協會的凱莉.柏克表示,協會委託15人以10天的時間,砍除葛蘭峽谷大壩下游14公里處2公頃岸線地帶的檉柳。他們對殘幹施用「賈農」除草劑,同時燃燒倒下的檉柳。

然而將近五年之後,檉柳的幼樹在焦黑殘幹旁快速成長,證明要剷除可產生無數種子的檉柳何其困難。

塞米恩說:「你永遠不可能砍到最後一棵檉柳。你盡力而為,檉柳卻有很強的適應力。」

【2014-08-05/聯合報/G9版/UNITEDDAILYNEWS】

美西小城挽救傳統漁業
馮克芸譯
加州港市莫羅灣以港內一塊巨石得名,想了解當地漁業傳統,步行前往漁民常在那裡吹牛的「膨風長椅」即可,或者拜訪「莫羅灣鉤人」,一個由餌釣漁民組成、日益壯大的同好團體,他們用鉤子串起一條條鯷魚及沙丁魚,約400個鉤子掛在一條線上,以此為生。

雖然人口1萬370人的莫羅灣市已成為退休族及觀光客的天堂,商業捕魚仍是當地的主要象徵及經濟支柱。自從美國聯邦政府2000年宣告當地的商業捕魚業深陷經濟困境以來,在這個介於洛杉磯與舊金山之間的濱海社區,漁民一直努力維繫過去賴以維生的這個產業。

面對較大港市漁產公司越來越激烈的競爭,莫羅灣市的漁民與科學家及民間領袖聯合起來共同決定自己的命運。今年六月,莫羅灣仿效東岸的鱈魚岬,成為西岸第一個設立社區配額基金的城市,藉此讓小規模捕魚的漁民與大型漁產公司立足點更公平。

配額是漁民在某個地區可捕撈特定魚種的數量,配額權相當昂貴,大型漁產公司可輕易擠壓小漁民的生存空間。為解決此問題,莫羅灣以價值約200萬美元、約90種魚的配額權,成立社區配額基金,讓個別漁民租用這些配額。

在美國人食用的多數海產都來自海外之際,配額基金是把漁民留在自家漁場,讓捕魚業能賺錢,也讓年輕世代能夠投入的一個辦法。

鱈魚岬漁業信託首創美國此類基金,執行長帕克說:「讓港市保有漁業,絕對有長遠價值。這是在挽救濱海捕魚傳統。」

莫羅灣基金的捕魚權原由自然保育協會持有,協會九年前開始向經營困難打算歇業的漁民買下船隻和許可證。現在,自然保育協會、漁民及科學家開始一起探究永續捕撈底棲魚的辦法,以鉤、繩及籠取代破壞海洋環境的底拖網。

配額基金設立宗旨是讓漁民租得起配額,比買便宜。例如,漁民塞茲以每公斤25美分租配額,一年可捕4.5萬公斤喬氏蟲鰈,只需1.2萬美元。他說若在公開市場買配額,價格約是五倍,還不保證隔年不會大漲。

附近聖路易斯奧比斯保市加州州立理工大學生物學家溫特談到配額基金時說:「它有助於解決一個重要問題:捕魚業逐漸從小城市消失。」

47歲的希茲是最早利用莫羅灣市配額基金的漁民,目前擔任基金會長,那天他在碼頭上,把當地特產的石斑魚從船上卸下。

有四個孩子的希茲在阿拉斯加長大過程中一直從事捕魚業。他在奧勒岡州阿斯托里亞給別人的船當了13年船長後,看上莫羅灣一艘待售的船。他說,當時要買下那艘船,他得貸款,而為符合貸款資格,他得拿到負擔得起的配額。

他說:「對漁民來說,除非船能用來捕魚,否則有船也沒用。」

【2014-08-05/聯合報/G5版/UNITEDDAILYNEWS】

物質與空間之外的宇宙
陳世欽譯
儘管可能無意吹皺一池春水,哥白尼卻在16世紀發表的論文中提出了人類並未在宇宙中占有特殊地位的概念。太陽取代地球成為宇宙中心將近500年後的今天,我們自認只是在我們稱為家的這個宇宙中,一個環繞恆星運行的行星上的物種。而且宇宙可能有許多個。

雖然降級已久,身為靈長類的我們仍自認能了解宇宙,近乎理所當然的認為從物理學到生物學,包括心智,最終可歸納為四個基本概念:物質與能量在空間與時間的舞台上互動。

懷疑者認為我們可能遺漏了這謎團的一個關鍵。沒有理由認為在這特定世紀人類應已具備為一切提出理論的必要條件。哥白尼的理論剝奪人類的優越地位,適用於空間中的位置,也適用於在時間中所處階段。

美國哲學家納格爾「心智與宇宙」一書2012年出版以來,學術界深感驚愕。他駁斥宇宙只存在物質與各種物理力的概念,也懷疑演化律曾造就非凡的有知覺生命。哈佛大學心理學家品克斥該書為「曾經傑出的思想家的劣等推論」。

無神論的納格爾認為,解答或許還是可以透過科學找到,唯必須予以擴張。他在書中說:「人類對終極清算的希望上了癮。然而理智的謙卑要求我們駁斥以下假設:原則上現有工具足以讓我們理解整個宇宙。」

人類的大腦已經發展出與宇宙契合的科學、數學概念,可據以預測並解釋許多事物。納格爾認為,這非常驚人。神經科學家認為,這些心智能力以某種方式來自神經元的電力信號,也就是大腦的電路系統。然而無人可以解釋原理。

納格爾認為,這可能需要另一次革命:證明心智與物質、能量都是「自然的基本原則」,我們所處的宇宙經過設定,「創造可以理解它的生命」。演化不是連串的隨機突變,絕對有一個方向,甚至可能有一種目的。

他說:「最重要的是,由於我們真正理解的太少,我想擴大未被視為不可思議概念的範圍。」

納格爾不是唯一提出這些概念的學者。美國生物學家考夫曼認為,擴大達爾文的進化論才能解釋智慧生物的出現。澳洲哲學家查爾默斯呼籲科學界認真思索「泛心靈論」,亦即無論如何基本,宇宙充滿某種意識。

這部分與科學品味有關。誠如美國演化生物學家古爾德在「奇妙生命」中所說,只消把有意識的心智視為一種僥倖,無可避免的程度不會大於盲腸,即足以令人振奮。然而斟酌其他解釋似乎也不瘋狂。

美國物理學家泰格馬克在新作中指出,必須為科學加上一種不同的成分:數學,它是自然界不可減的環節。「我們的數學宇宙:我對現實終極本質的探究」一書指出,宇宙是一種數學結構。他試著解釋物質、能量、空間與時間可能出自數字。

然而力量可觀的數學果真是現實的根源嗎?或者它是人類心智的產物?美國數學家法朗凱爾評論該著作之後指出,浩瀚的數學領域只有一小部分似可形容真實世界,其餘似乎只與它本身有關。

最後,可能數千年後,2014年左右地球上的科學看起來頂多只是個好的開始。

【2014-08-05/聯合報/G5版/UNITEDDAILYNEWS】

精神疾病研究喜獲意外金援
王麗娟譯
1988年的一天,大學中輟生強納森.史坦利造訪紐約時,開始認為自己是政府幹員追捕的對象。整整三天三夜,他在街道、地鐵隧道內奔馳。一家熟食店是他逃亡的終點,他在那裡脫個精光。警察將他送醫,診斷他患有躁鬱症,於是他接受了兩年的有效治療。

他的父親泰德.史坦利說:「我兒子得救了。」他說,他大學年代「還沒這些藥,只能大腦失能一輩子」。

現年84歲的史坦利靠出售收藏品致富,後來設立了一個基金會,贊助精神疾病研究。他說:「我想為其他人購買那個快樂的結果。」

今年七月,史坦利家族基金會捐了6.5億美元給「美國麻省理工學院─哈佛大學博德研究所」,是歷來最大私人科學研究捐款之一,基金會過去即曾捐給這個研究中心一億美元。

這筆捐贈是及時雨,精神疾病相關的研究正好用得上。數十年來,專家找出精神疾病原因的研究所費不貲,卻幾無進展,亦未開發出新藥。

博德研究所特別選在一份報告公布之際宣布獲得這項捐款。這份報告是歷來從遺傳學角度研究精神分裂症的最大型分析報告。

刊登於「自然」科學期刊的這份分析報告找到了與精神分裂症相關的上百個DNA區。許多區內的基因只有一些生物功能,如將鈣送入神經元,將可引導研究找出療方。

博德研究所的蘭德說:「這是第一次,前方有條明確的道路。」

非屬博德的專家稱這項研究為第一步。北卡羅來納州杜克大學遺傳學家高士坦說:「他們發現的信號是真的信號。事實就是如此。這點令人相當鼓舞。但同時他們也未提供任何機械性的見解,沒有藥物研發的標靶。這需要做更多研究。」

現年48的強納森.史坦利無法解釋何以19歲時突然出現躁鬱症。他只知道他的大腦對鋰反應良好。他最後返回大學,唸完法律系,成為律師。他說:「在你眼前的,可是個服了些藥丸後精神從異常變成正常的傢伙。」

科學家廿世紀中期發現鋰等治療精神疾病藥物,多出自無意之間。多年來,科學家希望能找出這些藥物的機轉,藉以了解病因。結果是一場空。

有些研究人員認為,找出造成精神異常的基因是更好的策略。這個方向提供他們新的分子標靶,可進行藥物測試。

發表在「自然」雜誌的新報告,是「博德研究所」與數十研究團體共同努力的成果。這個團隊分析3萬7千個精神分裂症患者與11萬4千個正常人,發現基因組中有83區是科學家從未標記但與精神異常有關的基因區,另外確認了原已標記的25區,合計共108區。

最近的研究發現,同一基因突變可能引起許多大腦疾病,包括自閉症、精神分裂和癲癇。高士坦說:「我們對造成這些疾病的原因一無所知,尋找答案的唯一方法是進一步從事生物學研究,找出哪些基因有關,基因又如何作祟。」

「自然」雜誌上的新研究發現,許多風險基因變體會聚集在特定的身體功能上,如免疫系統和腦細胞的鈣運送等。

為了解潛在生物運作,博德的研究員計畫培養含有他們所發現基因突變的神經元,了解它們與正常細胞的不同。他們將透過基因轉殖培養突變老鼠,了解老鼠的大腦如何受影響。

這些研究很花錢,史坦利基金會適時出現。去年泰德.史坦利的妻子瓦達去世後,他開始思考如何運用他的財富。他認為捐給博德的第一筆善款不夠。

他說:「我只希望我死後,這些錢還能跟我生前一樣流向他們。」

【2014-08-05/聯合報/G5版/UNITEDDAILYNEWS】

訊息公告
 
小雪球造訪大太陽──彗星
彗星看起來和流星一樣有拖曳的樣貌,但不像流星一樣瞬間墜落。彗星就像行星一樣有公轉的軌道,一天中在天空中的軌跡也是因地球自轉而東升西落,所以當你看見彗星時,可快去吆喝大家來看。

今日流行,明日消失
許多時尚在退流行後顯得有點愚蠢。在1920 年代的美國,坐在旗竿上曾流行過一陣子。是的,人們當時認為在旗竿上坐個幾天很酷。心情戒指在70 年代中期也很暢銷,但五年內就過時了。
 
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