二氧化碳与北极
二氧化碳排放量的不断增长会使北极冰消失吗？这一严重影响未来地球气候以及人类生存环境的问题长期以来困扰着科学工作者。一部分科学家认为，21世纪大气中二氧化碳含量的成倍增长，将使北冰洋环境温度上升，相当于美国国土面积的北冰洋冰层会因之全部融化，如此巨大的地球环境改变，势必给未来世界带来灾难性影响。但也有一些气象学家的分析表明，二氧化碳的影响未必如此严重。
其实，可对北极冰未来去留起直接作用的，尚远不止二氧化碳这一个因素，诸多条件的变化究竟在今后如何影响北冰洋，科学家们正坚持不懈地进行着理论上的研究，但所得出的各种结论均有待实地观测结果的支持。为此，美国科学基金会启动了迄今为止规模最大的北冰洋冰层研究计划，共汇集5个国家50余位科学家，耗资1950万美元，预计用1年的时间采集大量有关数据，其目的在于排除当今地球气象预测中的一些主要不确定因素。
目前，被科学家们租用一年的加拿大海岸警卫队“德格罗斯里尔斯号”重型破冰船已冰封于北冰洋巨大的漂流冰块之中，成为北冰洋表热预测计划执行过程中名副其实的冰上大本营。这艘破冰船停泊在阿拉斯加海岸以北大约512千米的冰层之中，1997年10月2日，它关闭了动力系统，开始执行为期一年的研究工作。同时参与行动的还有一艘护航破冰船、两艘护卫舰、观测飞机和探空气球。核动力潜艇“射水鱼号”也为营地提供水下支持，定期在浮冰下巡航，观测海底情况及冰况变化。
研究小组截取30英里范围的洋面，对从海底穿越冰层直到大气的一个圆柱体范围进行细致观测。这一范围包括了厚冰层、表面融化部分、冰层断裂、雪覆盖等多种具有代表性的冰层现象和几乎所有的气候条件。以破冰船为中心择取了一个北冰洋典型环境区域。科学家们在这一柱体范围内安装了上千个传感器。水下传感器持续监测海水温度、盐浓度以及不同深度的海流速度与方向。设置在冰层深孔中的传感器会及时提供冰温和冰层应力等方面的变化数据。而观测塔、探空气球、雷达和激光设备也正穿越大气对大气层进行监控。尽管如此，整个研究过程仍是异常艰难，许多宝贵数据常常是在资金困难、环境恶劣、手指冻伤的情况下获得的。
北冰洋气象动力学方面的实地研究，还将为气象分析人员更好利用极地海洋卫星图像资料提供帮助。以往科学家们在使用这些卫星观测图像时由于无法可靠区分云层与冰层，因而很难正确把握气候的变化趋势，因为云层与海洋冰层在气候活动中的作用是极为不同的。根据实际地表现象对卫星图像进行准确识别，也将是本次行动对气象研究的一项重大贡献。
伟大的挪威探险家和科学家弗里奇，在1893年曾将他的“弗雷姆号”木船冻入北冰洋冰层之中进行科学考察，“德格罗斯里尔斯号”是此后第一艘自困冰中的科研用船。北冰洋表热预测计划项目主任里查德·莫里茨称，只有通过观测获取大量准确复杂而又详尽的数据，一些影响全球气候的问题才有可能获得正确答案。这项计划将把测定结果带入理论研究领域，并验证其正确与否。我们都愿意相信，“德格罗斯里尔斯号”从冰海胜利返航之时，21世纪北极冰是否会全部融化等问题当有令人信服的答案。
关于真丝的遐想
俗话说：穿衣戴帽，各有所好。然而，随着时代的发展，知识的丰富，人们正在用崭新的眼光去审视服装，不但追求服装的外表美，还要求服装更有利于人体的健康。
现在纤维的品种繁多，像天然纤维如棉、麻、丝、毛，人造纤维如人造丝、人造棉、人造毛，合成纤维如尼龙6、尼龙66、涤纶等，真是丰富多彩，琳琅满目。
据有关资料介绍，有些纤维能引起皮肤损伤，产生皮炎。在合成纤维中，以锦纶最为严重，其次是腈纶、涤纶；在天然纤维中，以羊毛较重，棉纤维次之，而真丝对人的皮肤几乎没有影响。丝织品还以轻柔、凉爽、舒适而著称，它不愧为纤维王国中的“女皇”。
我国是生产丝绸最早的国家，也是世界上著名的“丝绸之国”。早在四五千年以前，我国就能巧妙地生产轻薄美丽的丝绸。后来，这项发明沿着横贯中亚、举世闻名的“丝绸之路”传到了西方。
棉花也好，真丝也好，都要受到自然条件的限制，其产量总是有限的，因此人们一直在寻找能生产用于纺织的纤维的其它途径。
早在18世纪中期，人们就曾萌生过这样一种想法：既然蚕宝宝吃桑叶能够制成粘液吐出丝来，那么用人工是否也能制成粘液抽出丝来呢？这一想法很有魅力，吸引着许多化学工作者为之奋斗。
起初，人们认为粘液只能由桑叶制得，就千方百计将桑叶溶解抽丝，结果都失败了。后来有人对桑叶与蚕丝的化学成分进行分析，发现桑叶里主要含有碳、氢、氧3种元素，而蚕丝里则主要含有碳、氢、氧、氮4种元素。于是人们又想方设法在天然纤维中加入氮元素成分，以期生产出人造蚕丝来。首先，用含氮的硝酸来处理棉花，结果发明了硝酸纤维素酯。这种物质能溶解在酒精和乙醚中，并可以抽成丝，这是人类历史上发明的第一种人造纤维。后来，又相继发明了醋酸纤维、铜氨丝、粘胶丝……不过，它们的生产仍然要受天然纤维原料不足的影响。
到了20世纪初，为了解决粮棉争地的矛盾，人们又另辟蹊径，发明了合成纤维。世界上第一种合成纤维是1935年由美国杜邦公司的卡洛萨斯发明的。他模仿蚕丝的蛋白纤维的化学结构，制成了尼龙－66，开创了人类合成纤维的新纪元。1938年德国化学家也研制成功了尼龙－6。尼龙－6、尼龙－66这两朵合成纤维之花，引来了“合成纤维大花园”的万紫千红。现在全世界人造纤维、合成纤维与天然纤维的产量之比已达到3：1，而且人造纤维和合成纤维的品种多得让人眼花缭乱。
尽管人们能生产出这么多人造纤维、合成纤维，但从选择服装面料的角度看，现在所有的人造纤维、合成纤维都难以与蚕丝媲美。不过，至今人工还合成不出真蚕丝，究其原因，主要有两个关键的谜尚未解开。
一是迄今没有完全弄清楚蚕丝的结构。现在已经知道蚕丝是一种蛋白质纤维，是由春蚕分泌的绢丝液凝固而成的，生丝由“丝素”和“丝胶”两部分组成。
丝素是纤维蛋白，由12种以上的氨基酸组成；丝胶主要由5种氨基酸组成。纤维蛋白靠丝胶粘合在一起。丝胶为球蛋白，除含有氨基酸外，还含有蜡、胶质、色素等。然而，蚕丝中各种氨基酸的组成和含量并不固定，随着蚕的品种、性别、生长季节和环境不同会有很大差别。
这种复杂情况给蚕丝蛋白的深层次结构研究带来了很大困难。因此，人们对各种氨基酸如何排列组合成丝素纤维蛋白和丝胶球蛋白，以及这些蛋白二级、三级结构等的情况都不清楚。
二是对蚕宝宝吃掉桑叶，利用丝腺分泌出丝液的复杂生物化学过程，知之甚少。我们知道，蚕是变态昆虫。这种昆虫为什么能将所吃的桑叶纤维素等分解掉又重新组合成各种氨基酸，并由氨基酸再组合出纤维蛋白和球蛋白；其中大量的氮元素是从哪里获得的；氨基酸的合成过程为什么在常温、常压下就能完成，这其中究竟有哪些奥秘，谁也说不清。
最近有的化学家别开生面，不走化学合成的路子，设想利用含有蜘蛛遗传基因的菌生产蜘蛛丝，从新的角度燃起人工生产蛛丝、蚕丝新的希望之火。这种新的构想能否到达成功的彼岸，人们正拭目以待。
消除“白色污染”
1994年，美国农业部在本年度的研究计划中把研制可降解地膜列入第一号任务。由此可以看出，治理“白色污染”的确是一个国际性的大难题。然而北京膜科所的专家们研制开发的植物纤维膜，则有可能解决这一难题。最近，经我国权威专家评定，认为这一成果是一项世界性的新进展。他们一致呼吁有关方面尽快组织商业化生产，以广泛推广使用。
塑料薄膜作为包装材料已经广泛用于各种食品、生活及文化用品等方面，也大量用于农业大棚和地膜覆盖材料。这主要是因为塑料膜具有强度较高、轻盈、透光、能防水、不透气并且价格低廉等一系列优点。然而，人们始料不及的事情发生了，这种被称为“白色革命”的塑料制品，又转化成“白色污染”。废弃的塑料在自然条件下要经过几百年才能降解回归自然，因而使大量使用过的废弃塑料膜阻碍作物吸收水分与根系生长，导致土壤劣化，严重时可使收成减产30％，还常被牛羊等家畜误食，造成死亡。治理“白色污染”也就成了一个国际性大难题，国内外众多机构和专家学者为此开展了大规模的研究开发工作。但迄今所提出的多种可降解塑料膜一直没能形成有推广价值的制品。例如，美国开发的以塑料为主的淀粉膜（淀粉含量为15％－50％），被称为“崩裂膜”，他们自己也不用。还有一种在光作用下能够降解的塑料膜，也具有明显的不足。比如，把它作为地膜用在棉花地里，棉花长起来以后紫外光透不过，基本上不能分解。而且一旦分解，则成为碎片，无法回收，进入土壤失去光照条件，情况更遭。
北京膜科所的专家们所研制的植物纤维膜，经实验检测证明，埋入湿土在一周之内就有5％降解，经过8周有74.9％降解。不管是埋在地下还是留在地上的部分都可以达到100％的生物降解，并且它的降解产物还具有增加土壤有机质和微生物含量的作用，能促进作物生长，有利于保护生态环境。对其降解机理的深入研究表明，在华北地区土壤中存在的许多菌种（包括真菌类及细菌的多个菌属）都能分解这种植物纤维膜。这种可降解性是目前已知的其他各种类型的地膜所不具备的。有关专家对此新型植物纤维膜，曾于1993年和1996年进行农田试验，证明：纤维地膜在不同地区、不同作物上的试验都比露地种植有明显的增产效果，有的增产效果要好于聚乙烯地膜。研究表明，这种较好的增产效果，与植物纤维膜具有较好的透气性，能在作物生长过程中形成优于聚乙烯膜的水、肥、气、热（光）综合效应的生态小环境密切相关。
植物纤维膜有较多的可透过气体的微细孔隙，即使经过改性和表层涂布仍然保持一定的透气率，覆盖膜保持一定的透气率。
对作物生长是有利的。试验结果还说明，覆盖聚乙烯塑料膜与覆盖植物纤维膜的地温升降也有不同，前者增温快，降温也快；后者增温稍慢，但是散热也慢，在5月中旬能较前者夜间地温高出1℃多。这种温度变化情况更有利于作物的生长发育。此外，由于植物纤维膜的通气状况明显好于聚乙烯膜，为肥料的转化和养分的释放创造了较好的条件，使肥料的转化率提高，从而提高了对作物的有效养分。
尤其令我国农业专家们兴奋的是，具有一定透气性的植物纤维膜更能促进作物增产，这就为在植物纤维膜基础上开发出更为完善的膜指出了方向。据了解，目前该植物纤维膜尚有不尽人意之处，今后需要进一步研究改进。主要表现在它的撕裂强度较低和收缩率较大，成本也较高。但是专家们认为，较易撕裂也不全是坏事。例如，在棉花地使用覆膜时，在一个半月之后就应该撕开，否则将会减产。该植物纤维膜恰巧具有适时撕裂的特性，正适合种植棉花的需要。关于成本问题，据介绍该膜的起始原料易得，取自草本植物，非常有利于在大规模商业化时降低成本。在成本尚未降低之前，可作为膜中的精品用于附加值高的作物，例如草莓和烟草等。
臭氧层空洞究竟是怎样形成的
1985年英国南极科学考察队报告，南极洲上空臭氧层出现明显的季节性变薄现象，特别是在每年9月～11月期间，臭氧会急剧减少，形成较大的空洞。
后来又有人报告，北半球臭氧层也在变薄。臭氧层为什么会变薄？变薄后对人类有什么危害？这些问题，引起了世界各国的普遍关注。
人所共知，在地球表面上空10000米～50000米的空间，含有稀薄的臭氧，这就是臭氧层。臭氧实际上只是同温层的一种痕量成分，在其最大浓度时，也只占空气成分的百万分之几。如果把臭氧分离出来铺在地球表面，它的厚度大约也只有3厘米。
别小看这薄薄的臭氧层，它的作用可真不算小！
太阳辐射出的大量紫外线，虽然能杀灭细菌，但对人体也很有害，尤其是医学研究证明，它与皮肤癌有着密切的关系，同时还对人体的免疫系统有较大的破坏作用。臭氧层高高地悬挂在天空，好像一把无形的遮阳伞，吸收和阻挡着太阳辐射的紫外线，保护着人类的健康。
挪威科学家研究证明，随着臭氧层的变薄，阳光中的紫外线增多，皮肤癌的发病率亦上升；如果臭氧含量降低1％，皮肤癌发病率就会增加2％。当然，对于紫外线照射为什么会诱发人体患皮肤癌，其中的机理还不清楚，这也是科学家要研究解决的问题之一。
对于臭氧层为什么会变薄，南极上空臭氧层的空洞是怎样形成的，目前科学家认识还不一致。大部分人认为，主要是空气污染造成的，而且氮的氧化物和氟里昂可能是破坏臭氧层的主要凶手。
有的学者认为，当大批超音速飞机在同温层中飞行时，通过它的引擎尾气会留下氮的氧化物；核爆炸也会产生大量的氮的氧化物，并随着热火球浮升进入同温层。氮的氧化物在同温层里使臭氧减少。
也有人认为，氟里昂类物质是臭氧层的直接破坏者。所谓氟里昂，是含有氟和氯的烷烃的统称，包括的品种很多。
氟里昂是由美国通用汽车公司首先发明使用的。它们是比较理想的致冷剂，无毒、易液化。现在，氟里昂已广泛用作空调器、电冰箱等的电器致冷剂和各种喷雾剂的载体等。不过，一旦泄漏，这些氟里昂类物质就会上升到臭氧层，并迅速扩散；当其受到紫外线照射后，就会产生各种原子，使臭氧遭到破坏。
关于破坏臭氧层的化学物种问题，有的科学家认为还有许多，不过人们对它们的踪迹以及它们是如何破坏臭氧层的，至今尚不清楚。要在同温层任何地方，对各种痕量污染源进行快速检测和追踪其来龙去脉，是一件非常困难的事，所以彻底破解此谜还需要更加深入的研究。
另外，也有的科学家认为，臭氧层的空洞与全球性臭氧减少是两回事。他们认为，南极洲上空的臭氧空洞不是由空气污染物引起的，而是由风引起的。因为如果是污染物造成的，为什么臭氧的减少还与季节性有关？这些情况仅用化学污染破坏臭氧层的学说，是难以解释通的。
