每当炎夏盛署季节,在一些气候干燥的地区,特别是一些人口集中、工业发达的大城市,常常会发生缺水的现象。有时候,在一些大城市的上空,人们用巨大的氢气球升起大幅标语,上面醒目地写着这样的大字:“节省每一滴水。”一些科学家断然警告人们,由于当前世界上对水需求的势头仍无减缓趋势,一个比能源危机更深刻的水源危机正威胁着人类的前途。当务之急是怎样节约用水和开发新的水源。
水,或者说淡水,是和氧气一样重要的物质。任何一个星球上,只要有足够的水和氧,那里就可能找到和地球生物相类似的生命。正是水,使地球得以生存和发展;正是水,使地球产生了生命、动植物和人类。水对人的重要性只要从一点就可以看出:人体的7l%是由水组成的。水可以调节地球上的气候。水的热容量或者说蓄热本领是很大的,它能吸收地球上大量的热量使自己温度上升,它也能放出大量热量使自己温度下降。由于江、河、湖、海洋和其他所有水域、包括大气中水蒸汽在内的蓄能作用,它们往往可以调节空气和整个周围大气层的温度。地球周围的大气层是地球的保温外套,而大气层中的水蒸汽恰如保温外套中的温暖的棉絮。而沙漠的上空,由于缺少水蒸汽,这层保温外套的保温作用就差得多了,白天灼热如火,黑夜一片冰冷。
水是生命的摇篮。科学家相信生命起源于远古时代的海洋中的某些水溶性物质。从生命发生以来,在所有动、植物体的每个细胞中,这些可溶性物质彼此一直不断地发生着化学变化,促使生物不断进化。
可见水是何等重要。地球上几乎到处是水,既然如此为什么还会发生缺水,甚至出现水源危机呢?让我们来详细地算一笔地球上的水的供应和需求的细账吧。
从一个人的生理需要来看,人体每天约需饮下2升淡水,也就是说每年共需饮730升水,或0.73立方米水。然而,人体的生理需水只占人们对水要求的极微极微部分。通常所说的“生活用水”,还包括洗澡、洗衣服、打扫周围环境等等所需的水。据估计,在一个发达国家里(例如美国)每个家庭每年的生活用水约在200立方米左右。
除了家庭的生活用水外,在工业、农副畜牧业、交通运输业、公共事业上的用水量就更大了。据科学家估计,采用现代化农业技术的先进国家,每收获一吨小麦就要灌溉约8000立方米的水,而每炼出一吨钢,约需消耗200立方米的水。如果把水的各种用途都算上,那么在一个先进国家,每人每年的淡水消耗量约为2700立方米,也就是说,约为身体的生理需要量的4000倍左右。在一些不发达国家里,每人每年的淡水消耗量要少一些,约为900立方米。就世界范围来说,全世界每人每年平均消耗水量约为1500立方米。
现在来看看地球能供应人们多少水呢?地球上到处是水,俗语说“三山六水一份地”。确实,地球表面约有75%处于水下;有20%处于冰雪(固态的水)覆盖之下;另外,还有相当广大的地面上空,经常云雾缭绕,即使在没有云雾的地方。那里的空气中也常年含有水蒸汽。据估计,地球上的水源总量达140亿立方米。如果地球的人口按40亿计算,那么每人可占有3.5亿立方米的水。但是,地球中的97%的水是海洋里的含有氯化钠和氯化钾的海水。这样,人们只能分配到余下的3%淡水,或者说,每人的淡水占有量为1050万立方米。在地球的全部淡水中,有75%是以覆盖在地球十分之一表面上、终年不化的冰山和积雪形式存在的。为此,人们可以使用的淡水量就减少到人均占有量260万立方米了。人们可使用的淡水在地球上的分布是不均匀的,有的地方水资源丰富,有的地方水资源枯竭。一般来说,凡是淡水密度高的地方,人口的密度也相应高。
淡水作为水资源是再生性的,人们可以周期性地重复使用它们。维持再生水源的手段就是降雨。但是降雨量既随地区变化,也随季节变化,降雨量的分布在时间和空间上极不均匀。例如,在雨季里,雨水太多,不仅大量浪费了淡水,而且还会造成洪水泛滥;而在干旱季节里,雨水稀少,常常造成旱灾。随着地球上人口的急增,工农业的迅速发展,人们对淡水的要求也与日俱增。在今天,一次严重干旱造成的灾难要比过去大得多了。
淡水的水源主要是降雨。地球上每年的降雨量约为350000亿立方米,即为人类目前所需量的60倍左右。但是雨水远不是能充分利用的。首先,大部份雨水降落在海洋里,变成海水,人们无法利用。其次,另一部分的雨水以雪的形式降落在地球极地附近的冻土带上,那里人迹不到。最后,降到居住人的地面上的那部份雨水,有的在还没有被人利用之前就蒸发了(如一些热带地区和沙漠地区)。而那些没有蒸发的雨水有相当数量渗透到土地下面,再穿过岩石缝隙,成为地下水。所以真正被人利用的雨水只是很小的一部分。
地球上的地下水可供每人均分230万立方米,即为每人每年耗水量的l500倍。地下水的分布是均匀的,地球各处,即使是雨量极小的沙漠地区,也都有地下水。所有各地的地下水的水平面是一样的。在一些地势凹陷的地方。地平面甚至比地下水平面更低,如果没有非透水性岩石的阻挡,地下水就会以泉水的形式喷出地面。如果下陷的地方是一条槽,泉水就成为小溪或小河。如果下陷地方是一片开扩地,泉水就形成湖泊。
江、河、湖、泊是人们最容易得到淡水的地方。估计地球上来自江河湖泊的淡水可供每人54000立方米,即等于人均需要量的35倍。但是问题在于,江河湖泊的淡水并不是都能利用的。一部分的淡水蒸发掉了,而大部分是没经利用而流入海洋里了。例如,流经南美洲的赤道地区的亚马逊河是世界上最大的河流。它每年流入海洋的水量可分配给地球上每人l800立方米。从理论上来说,单是一条亚马逊河的淡水就足以供给全世界目前的淡水需要。但是,实际上亚马逊河的淡水资源几乎没有被利用。
由此可见,地球上的水源虽然极其丰富,但是人们可以利用的却只是极小一部分。由于人口的急增、工农业的现代化,目前的淡水资源已到了“山穷水尽”的地步了。人们认为淡水是取之不尽的东东早就成为历史了。为此,在节约用水的同时,应该努力寻找新的“水源”。怎样来增加淡水供应源呢?科学家提出了下列的设想。
1.由于海洋是地球上最大的淡水源,而且所有从海洋中蒸发的淡水又要重新回到海洋里,所以加速海水蒸发和使海水淡化是最可靠和最无损自然平衡的增加淡水资源的方法。但是,海水淡化却需要消耗大量的能源,利用一次性能源来换取海洋淡水是价格昂贵的。为此,人们应该想出使用再生能源(如太阳能、潮汐能、海水温差能、地热能等)来淡化海水的方法。
2.由于降雨直接落入海洋实际上是淡水最大的浪费,所以应该设法使雨水降到陆地上来。“填海造陆”(如荷兰等已经在做的)不仅是取得宝贵的陆地,也是取得更多淡水资源的方法。另外,利用人工降雨使宝贵的雨水降落在需要的地方,也是最有效利用淡水的一种方法。
3.由于大量的降雨以积雪形式落在极地地区的冰山上了,所以冰山是很吸引人的淡水资源。目前已有许多国家,特别是一些富有石油而缺乏淡水的阿拉伯国家,正在制订把南极的冰山拖到缺淡水的港口城市的计划。一旦这种计划在经济上切实可行,南极的冰山将会搬家。
4.由于江河湖泊和陆地上的水分蒸发是淡水损失的一大原因,所以减少这种蒸发可以换来大量的淡水。目前,科学家已想出利用一些单分子薄膜(如固体乙醇)掩盖在水面上以防止蒸发的方法。
5.由于流入海洋的江河水是淡水损失的另一重大原因,所以应在它们流入海洋前最大限度地利用它们。筑坝设堰,减缓江河水流入海洋的速度可提供有利的时间供人享用这部分淡水。
6.由于地下水的总量约为江河湖泊水量的40倍,而且地下水分布既均匀又广泛,所以应该充分合理地利用地下水。
7.由于现有的淡水供应已接近极限,所以必须更合理,更充分地利用现有淡水资源。必须尽快消除江河湖泊的污染,使它们恢复到可供使用的状态。
8.由于人口增长和工业化是淡水消耗量不断增大的主要原因,所以控制人口的增长,调整工业布局,使淡水资源和其他资源一样,能在最佳的生态平衡条件下合理使用,从而使人们避免灾难性的淡水资源危机。