书城科普读物地球消失记——枯竭的生命源泉
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第4章 宝贵的水资源(2)

绝大多数地下水的运动属层流运动。在宽大的空隙中,如水流速度高,则易呈紊流运动。地下水主要有降水入渗、灌溉水入渗、地表水入渗补给、越流补给和人工补给。在一定条件下,还有侧向补给。地下水的排泄主要有泉、潜水蒸发、向地表水体排泄、越流排泄和人工排泄。泉是地下水天然排泄的主要方式。

地球最大的水库——海水

我们知道,地球上97%左右的水都集中在海洋中,13.7亿立方千米的海水是人类取之不尽的宝库。

开发海底淡水资源

早在1948年,意大利航海家哥伦布率领的航行队就在奥里诺科河口海域意外地获得了淡水,解决了船上断水危机,成为较早利用海底淡水的先驱者之一。

海底存在大量的淡水。开发利用的海底淡水也成为一个重要的水源。新生代近岸浅海区的地质构造运动以及海、陆环境变迁,是海底地下水贮存的主要原因。陆地水系,尤其是地下含水层向海域延伸,从而赋存海底淡水资源。第四纪,特别是晚第四纪以来海平面多次升降,相应地使在大陆架大河口区的古河谷经历多次“河流下切一河床冲积一海侵进积一海退前积”的周期性发育过程,从而造就多期规模巨大的被埋藏古河道系统,如密西西比、古巽他、黄河、长江、珠江等河口。

直接利用海水

海水的直接利用主要是在生产和生活两个方面。从总的情况来看,工业冷却用水占海水总利用量的90%。

日本早在30年代就开始利用海水,目前几乎沿海所有企业,如钢铁、化工、电力等部门都采用海水作为冷却水。仅电厂每年直接使用的海水达几百亿立方米,到90年代后期达到上千亿立方米。西欧六国海水年利用量已达到2000亿立方米。

海水可以直接作为印染、制药、制碱、橡胶及海产品加工等行业的生产用水。将海水直接用于印染行业,可以加快上染的速度。海水中一些带负电的离子可以使纤维表面产生排斥灰尘的作用,从而提高产品的质量。海水也可作为制碱工业中的工业原料。青岛碱厂就用海水替代淡水作直流冷却、化盐和化灰等生产用水。天津碱厂采用海水和淡水混用的方法化盐,既节水又省盐,具有很好的经济效益。烟台海洋渔业公司利用海水做人造冰托盘、洗鱼,每年节约淡水7000多万立方米。

国外用海水大面积灌溉种植作物已取得较好的成果。美国亚利桑那大学的研究人员发现有一种天然植物适于用海水灌溉,其果实富含蛋白质和植物油,既可直接食用又可榨油。这一发现为进一步发展海水灌溉农业提供了新途径。我国也进行过海蓬子、大米草等耐盐植物的栽培实验,以及豇豆、西红柿和水稻等经济作物和粮食品种的耐盐实验。

海水的淡化利用

公元前四世纪,亚里士多德采用封闭容器蒸发咸水以此获得淡水。早在400多年以前就有人提出海水淡化的问题。1869年英国人在亚丁湾建造了蒸馏装置,为船只提供淡水。真正的海水淡化技术研究起始于20世纪20年代,40年代逐步走向应用。从20世纪50年代至今,海水淡化在技术上已经有了很大突破,膜法、纳滤、多级闪蒸、渗透等技术日趋成熟。

世界水资源

水是生命的乳汁,各种生命都离不开水。水在地球的分布很广,大气中的雨、雹、雪、水蒸气是水;生物中的体液、细胞液、生物聚合水化物是水;岩石中的地下水、岩浆水也是水;陆地上的泉水、沼泽水、湖水、河水、冰川都是水;广阔的海洋中的水还是水。

由于水资源分布很广,有些人认为,天上降水,地下储水,水是取之不尽、用之不竭的,谈不上什么宝贵。而事实上,从整个地球来看,水资源已出现危机,水和能源是一样紧张的。

地球上,人类可直接利用的淡水资源是相当少的。地球上的水总储量约14亿立方千米,其中97.2%分布在大洋和深海中,这些咸水人类不能直接利用。地球上的淡水资源中,两极的冰盖和高山冰川占2.15%,目前也无法利用。余下的0.65%才是人类可直接利用的。而这部分可直接利用的淡水中,还有一部分埋藏于地下很深的地方,很难进行开采。目前,人类比较容易利用的淡水资源主要是河流水、淡水湖泊水,以及浅层地下水,三者总储量约占全球淡水总储量的0.3%,占全球总储水量的十万分之七。有人比喻说,在地球这个大水缸里可以用的水只有一汤匙。

全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。按地区分布,巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果等9个国家的淡水资源占了世界淡水资源的60%。约占世界人口总数40%的80个国家和地区约15亿人口淡水不足,其中26个国家约3亿人极度缺水。

如果说20世纪是石油的世纪,那么21世纪就是水的世纪。随着世界人口迅速增长、城市化步伐加快,淡水的需求日益增加。水资源严重不足,水的供求矛盾将变得更为突出。据统计,目前世界上有80个国家约15亿人口淡水不足,其中29个国家的4.5亿多人口完全生活在缺水状态中。此外,全世界每年排放的污水达4000多亿吨,从而造成5万多亿吨水体被污染,致使地球上每年有700多万人因饮水不净引发疾病而死亡。

更可怕的是,预计到2025年,世界上将会有30亿人面临缺水,40个国家和地区淡水严重不足。生活在干旱地区的10亿多人将面临极度缺水,将没有足够的水资源用于灌溉,以维持1990年的人均粮食产量水平,也不能满足生活、工业和环境对水资源的要求。

即使我们拥有的水资源如此之少和珍贵,但我们还没有认真地对待它。全球性的水污染、水资源的过度消耗和管理不当已经造成可利用水资源水量和水质的大幅下降。现在,世界上每天有6000人因为得不到水或足够清洁的水而死亡。如果这种趋势不能得到有效控制,20年后,世界三分之二的人口将面临无水可用的危境。

我国的水资源

我国水资源总量为2.8万亿立方米,居世界第六位,而人均占水量却是世界人均占水量的四分之一,即人均占有2700立方米,仅相当于美国的五分之一、俄罗斯的七分之一、加拿大的四十八分之一,远远低于世界平均线。

我国的水资源受降水时间集中的影响,可利用的水很少。每逢汛潮、暴雨降落、河水猛涨,滔滔江水一泻千里,流入海洋与咸水混为一体,无法利用。扣除这些难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源,我国实际可以利用的淡水资源量更少,仅为1.1万亿立方米,人均可利用水资源量约为900立方米。

按照国际公认的标准,人均水资源低于3000立方米为轻度缺水,低于2000立方米为中度缺水,低于1000立方米为严重缺水,低于500立方米为极度缺水。

目前全国年用水量已达5600亿立方米,也就是说,用水量占到存水量50%以上,而且用水量每10年增加1000亿立方米。按此趋势,我国用水量即将逼近可用储量的极限。

我国城市水资源问题正随着城市现代化进程的加速变得日益突出,许多城市都在“喊渴”。到20世纪末,全国600多座城市中,已有400多个城市存在供水不足问题,其中缺水比较严重的城市达110个,全国城市缺水总量为60亿立方米。

南方(指长江以南)人均水资源量达到3600立方米以上,而北方人均水资源量只有720立方米。我国北方地区人均水量仅为世界人均的1/20。联合国界定人均水量少于500立方米的属于极端缺水地区。以此对照,我国北方的缺水程度已是“极端”了。

我国水资源的一个突出特点是地区分布很不平衡,南方多、北方少,东南多、西北少。据统计,长江流域及其以南地区,国土面积只占全国的36.5%,其水资源量却占全国的81%;淮河及以其北地区,国土面积占全国的63.5%,其水资源量仅占全国的19%。

我国水资源的另一个特点是降水的季节分配和年际分配相差极大。6~9月的降雨量约占全年降水总量70%以上,且多以暴雨形式出现,易发洪水,利用困难;而少雨季节或年份,又易缺水。“旱则赤地千里,河流干涸;涝则洪水泛滥,一片汪洋。”旱涝交替,轮番为害。再加上水体污染,更加剧了水资源供求矛盾。

如果再不注意保护水资源,我们国家很多城市可能有一天没有水用、没有水吃。水是宝贵的资源,必须十分珍惜,加强保护。